信息與通信multisim教學(xué)大綱

1、電子電路設(shè)計(jì)與仿真課程實(shí)踐教學(xué)大綱（Electronic circuit design and simulation）課程編號(hào)：0806030140102課程類別：獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程（非獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程/獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程）學(xué)時(shí)：32（總學(xué)時(shí)32 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)32） 學(xué)分：1適用對(duì)象：電子信息工程專業(yè)，通信工程專業(yè)先修課程：電路原理A，模擬電子技術(shù)A，數(shù)字電子技術(shù)A，電力電子技術(shù)B，高頻電路，電子測(cè)量一、課程的性質(zhì)與任務(wù)本課程是專業(yè)課平臺(tái)選修課，著重介紹電子電路的計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法。其教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生在掌握電子電路的理論基礎(chǔ)上，從應(yīng)用的角度出發(fā)，掌握計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)的基本操作，建立電子電路應(yīng)用與設(shè)計(jì)的整

2、體概念，理論與實(shí)踐相結(jié)合，掌握電子電路的仿真設(shè)計(jì)與分析的基本方法。二、教學(xué)的目的與要求本課程的教學(xué)目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)和分析的能力。要求掌握NI multisim電子電路仿真軟件的基本功能與使用方法，要求掌握模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路和電力電子電路的基本電路和應(yīng)用電路的計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)和分析的基本方法。三、考核方式及辦法：本課程為考查課。考查方式和要求：1. 要求學(xué)生在完成每一章實(shí)驗(yàn)時(shí)，提供一個(gè)電路仿真設(shè)計(jì)與分析的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2. 課程結(jié)束后，要求學(xué)生在計(jì)算機(jī)上獨(dú)立完成一個(gè)電子電路綜合應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，并在計(jì)算機(jī)上仿真通過。隨機(jī)抽題，開卷形式。3. 平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作和報(bào)告的成績(jī)

3、占總成績(jī)40%，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的成績(jī)占總成績(jī)60%。四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱與學(xué)時(shí)分配：電子電路設(shè)計(jì)與仿真課程實(shí)踐教學(xué)安排一覽表序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)分配必開或選開實(shí)驗(yàn)類型分組人數(shù)1NI multisim 10仿真軟件的基本操作4必開計(jì)算機(jī)仿真12晶體管放大器電路實(shí)驗(yàn)4必開計(jì)算機(jī)仿真13集成運(yùn)算放大器電路實(shí)驗(yàn)4必開計(jì)算機(jī)仿真14波形發(fā)生器電路實(shí)驗(yàn)4必開計(jì)算機(jī)仿真15模擬乘法器電路實(shí)驗(yàn)4必開計(jì)算機(jī)仿真16集成定時(shí)電路實(shí)驗(yàn)4必開計(jì)算機(jī)仿真17門電路實(shí)驗(yàn)4必開計(jì)算機(jī)仿真18時(shí)序邏輯電路實(shí)驗(yàn)4必開計(jì)算機(jī)仿真1五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)一 NI multisim 10仿真軟件的基本操作1 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求NI

4、 Multisim 10仿真軟件是電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析的基礎(chǔ)。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求：掌握NI multisim 10系統(tǒng)，NI multisim 10的主窗口、菜單欄、工具欄、元器件庫、儀器儀表庫的基本界面；NI Multisim 10的文件（File）、編輯（Edit）、創(chuàng)建子電路等基本操作；元器件的操作、電路圖選項(xiàng)的設(shè)置、導(dǎo)線的操作、輸入/輸出端等電路創(chuàng)建的基礎(chǔ)；數(shù)字多用表、示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、電壓表、電流表等儀器儀表的基本操作；NI Multisim 10的電路分析菜單和分析方法。2 實(shí)踐內(nèi)容或原理重點(diǎn)掌握NI Multisim 10仿真軟件的基本操作方法，重點(diǎn)是NI Mul

5、tisim 10的菜單、工具欄、元器件庫、儀器儀表庫、電路創(chuàng)建的操作方法。主要包含有：NI multisim 10的基本界面、主窗口、菜單欄、工具欄NI multisim 10的元器件庫NI multisim 10的儀器儀表庫NI multisim 10的基本操作a. 文件（File）基本操作b. 編輯（Edit）的基本操作c. 創(chuàng)建子電路（Place New Subcircuit）d. 在電路工作區(qū)內(nèi)輸入文字（PlaceText）e. 輸入注釋（PlaceComment）f. 編輯圖紙標(biāo)題欄（PlaceTitle Block）電路創(chuàng)建的基礎(chǔ)a. 元器件的操作b. 電路圖選項(xiàng)的設(shè)置c. 導(dǎo)線的

6、操作e. 輸入/輸出端儀器儀表的使用a. 儀器儀表的基本操作b. 數(shù)字多用表（Multimeter）c. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（Function Generator）d. 瓦特表（Wattmeter）e. 示波器（Oscilloscope）f. 波特圖儀（Bode Plotter）g. 字信號(hào)發(fā)生器（Word Generator）h. 邏輯分析儀（Logic Analyzer）i. 邏輯轉(zhuǎn)換儀（Logic Converter）j. 失真分析儀（Distortion Analyzer）k. 頻譜分析儀（Spectrum Analyzer）l. 網(wǎng)絡(luò)分析儀（Network Analyzer）m. 電流/

7、電壓（I/V）分析儀n. 測(cè)量探針和電流探針o. 電壓表p. 電流表NI multisim 10的分析菜單3 需用的儀器、試劑或材料等 計(jì)算機(jī)NI Multisim電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件 教材基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，20114 實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求是重點(diǎn)掌握NI Multisim 10的基本內(nèi)容和使用方法，這是進(jìn)行以后各章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^調(diào)用后面章節(jié)的12個(gè)電路介紹元器件、導(dǎo)線、輸入/輸出端點(diǎn)、電路圖設(shè)置、儀器儀表等基本操作。有關(guān)元器件、儀器儀表、分析方法中的參數(shù)設(shè)置等問題可以在以后章節(jié)的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步加深理解和掌握。

8、NI multisim 10的基本界面、主窗口、菜單欄、工具欄的介紹和操作NI multisim 10的元器件庫的介紹和操作NI multisim 10的儀器儀表庫介紹和操作NI multisim 10的文件、編輯、子電路創(chuàng)建等基本操作元器件的操作、電路圖選項(xiàng)的設(shè)置、導(dǎo)線的操作等電路創(chuàng)建的基礎(chǔ)操作 數(shù)字多用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器等儀器儀表的使用NI multisim 10的分析菜單的介紹和操作5 教學(xué)方式 教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)踐內(nèi)容或原理，需用的儀器、試劑或材料等，實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)，教學(xué)方式，考核要求，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求，以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的一些問題。 教師演示本次實(shí)驗(yàn)的電路構(gòu)

9、成方法、儀器儀表使用和參數(shù)分析等操作過程。 學(xué)生按照教學(xué)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)6 考核要求教師檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿真通過者本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?yōu)榧案?，或者為不及格。要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)占本次實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)60%，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告的成績(jī)占總成績(jī)40%。7 實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求包含有： 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)踐內(nèi)容或原理；需用的儀器、試劑或材料等；實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析； 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些問題及原因分析。實(shí)驗(yàn)二晶體管放大器電路1. 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求晶體管放大器電路是電

10、子電路的基礎(chǔ)。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求重點(diǎn)是掌握晶體管放大器電路的設(shè)計(jì)與仿真方法。要求掌握單管放大器電路基本原理、靜態(tài)工作點(diǎn)的分析、動(dòng)態(tài)分析；負(fù)反饋放大器電路工作原理，負(fù)反饋對(duì)失真的改善作用，負(fù)反饋對(duì)頻帶的展寬。可以擴(kuò)展進(jìn)行射極跟隨器的瞬態(tài)特性分析；多級(jí)放大器電路的頻率響應(yīng)和仿真分析、極點(diǎn)零點(diǎn)分析、電路傳遞函數(shù)分析；差動(dòng)放大器的電路結(jié)構(gòu)、靜態(tài)工作點(diǎn)分析、差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)、共模抑制比CMRR；OTL低頻功率放大器電路的設(shè)計(jì)與分析。2. 實(shí)踐內(nèi)容或原理（1）單管放大器電路基本原理圖（注：為方便學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和教學(xué)，所采用的圖號(hào)與教材統(tǒng)一，以下同）為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定的單管放大器電路

11、圖，偏置電路采用RB11(RB11)和RB12(RB12)組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE(RE1)，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號(hào)ui后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào)uo，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。在圖電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB11和RB12的電流遠(yuǎn)大于晶體管的基極電流IB時(shí)（一般510倍），靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算電壓放大倍數(shù)輸入電阻式中，rbe為三極管基極與發(fā)射極之間的電阻。輸出電阻RORCuiu o 圖電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路（2）負(fù)反饋放大器電路工作原理圖為帶有負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大電路，在電路中通過RF(RF)把

12、輸出電壓uo引回到輸入端，加在晶體管VT1(VT1)的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻RF1(RF1)上形成反饋電壓uf 。根據(jù)反饋的判斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋。閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf=其中，式中，Au為基本放大器（無反饋）的電壓放大倍數(shù)，即開環(huán)電壓放大倍數(shù)；1AuFu為反饋深度，它的大小決定了負(fù)反饋對(duì)放大器性能改善的程度。反饋系數(shù)ui uo 圖2.3.1 帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大器輸入電阻Rif(1AuFu)Ri式中，Ri為基本放大器的輸入電阻。輸出電阻式中，RO為基本放大器的輸出電阻。AuO為基本放大器RL時(shí)的電壓放大倍數(shù)。3. 需用的儀器、試劑或材料等 計(jì)算機(jī)NI Multisi

13、m電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件 教材基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，20114. 實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)按照?qǐng)D和圖，構(gòu)造電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定放大電路和帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大器電路；進(jìn)行單管放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的分析進(jìn)行單管放大器的動(dòng)態(tài)分析分析負(fù)反饋對(duì)失真的改善作用分析負(fù)反饋對(duì)頻帶的展寬5. 教學(xué)方式 教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)踐內(nèi)容或原理，需用的儀器、試劑或材料等，實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)，教學(xué)方式，考核要求，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求，以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的一些問題。 教師演示本次實(shí)驗(yàn)的電路構(gòu)成方法、儀器儀表使用和參數(shù)分析等操作過程。 學(xué)生按照教學(xué)要求進(jìn)行

14、實(shí)驗(yàn)6. 考核要求教師檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿真通過者本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?yōu)榧案?，或者為不及格。要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)占本次實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)60%，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告的成績(jī)占總成績(jī)40%。7. 實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求包含有： 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)踐內(nèi)容或原理；需用的儀器、試劑或材料等；實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析； 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些問題及原因分析。實(shí)驗(yàn)三 集成運(yùn)算放大器電路實(shí)驗(yàn)1. 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求集成運(yùn)算放大器當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，

15、可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求重點(diǎn)掌握集成運(yùn)算放大器電路仿真設(shè)計(jì)和分析方法，重點(diǎn)是采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的不同應(yīng)用電路的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)與仿真分析方法。掌握比例求和運(yùn)算電路、積分與微分電路、一階有源濾波器、二階有源低通濾波器、二階有源高通濾波器的電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法。可以擴(kuò)展進(jìn)行二階有源帶通濾波器，雙T帶阻濾波器電路，電壓比較器、對(duì)數(shù)器、指數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法研究。2. 實(shí)踐內(nèi)容或原理（1）反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路如圖（注：為方便學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和教學(xué)，所采用的圖號(hào)與教材統(tǒng)

16、一，以下同）所示，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為：（）為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2R1/RF。圖3.1.1 反相比例運(yùn)算電路（2）反相加法電路反相加法電路如圖所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:（）式中，R3=R1R2RF。圖3.1.2 反相加法運(yùn)算電路（3）同相比例運(yùn)算電路圖是同相比例運(yùn)算電路，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R2R1 / RF（）圖3.1.3 同相比例運(yùn)算電路當(dāng)R1時(shí)，UOUi，即得到如圖所示的電壓跟隨器。圖中R2RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10K，RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。圖電壓跟隨器電路（4）

17、減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路圖所示，當(dāng)R1R2，R3RF時(shí)，有如下關(guān)系式（）圖3.1.5 減法運(yùn)算電路圖3.2 積分與微分電路（5）積分運(yùn)算電路反相積分電路如圖所示。3.2.1 反相積分運(yùn)算電路在理想化條件下，輸出電壓uO(t)等于（）式中，UC(0)是t0時(shí)刻電容C兩端的電壓值，即初始值。如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)Uc(o)0，則（）即輸出電壓uo(t)隨時(shí)間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的uo值所需的時(shí)間就越長。圖中輸入為方波信號(hào)，點(diǎn)擊示波器圖標(biāo)可以觀察到輸入、輸出波形。（6）微分電路微分是積分的逆運(yùn)算。將積分電路中R和C的位置互換，可組成基本微分電路。在理想化條件

18、下，輸出電壓uO等于（）一個(gè)實(shí)用的微分電路如圖所示，在輸入回路中接入一個(gè)電阻R與微分電容C1串聯(lián)，在反饋回路中接入一個(gè)電容C與微分電阻R1并聯(lián)，要求RC1=R1C，此時(shí)R1、C1對(duì)微分電路的影響很小。圖3.2.2 實(shí)用的微分電路但當(dāng)頻率高到一定程度時(shí)，R1、C1的作用使閉環(huán)放大倍數(shù)降低，從而抑制了高頻噪聲。同時(shí)置R、C1形成一個(gè)超前環(huán)節(jié)，對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，提高了電路的穩(wěn)定性。圖中輸入為方波信號(hào)，點(diǎn)擊示波器圖標(biāo)可以觀察到輸入、輸出波形。（7）二階有源低通濾波器一個(gè)二階有源低通濾波器電路如圖3.4.2所示。啟動(dòng)仿真，點(diǎn)擊波特圖儀，可以看見二階有源低通濾波器的幅頻特性。利用AC Analysis（交流

19、分析）可以分析二階有源低通濾波器電路的頻率特性。分析方法參考3.3.2節(jié)一階有源低通濾波器的AC Analysis（交流分析）分析步驟。圖3.4.2 二階有源低通濾波器電路（8）二階有源高通濾波器一個(gè)二階壓控電壓源高通濾波器電路如圖3.5.1所示。啟動(dòng)仿真，點(diǎn)擊波特圖儀，可以看見二階壓控電壓源高通濾波器的幅頻特性如圖3.5.2所示。利用AC Analysis（交流分析）可以分析二階壓控電壓源高通濾波器電路的頻率特性。分析方法參考3.3.2 一階有源低通濾波器的AC Analysis（交流分析）分析步驟。圖3.5.1 二階壓控電壓源高通濾波器電路3. 需用的儀器、試劑或材料等 計(jì)算機(jī)NI Mul

20、tisim電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件 教材基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，20114. 實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié) 按照“3.實(shí)踐內(nèi)容或原理”中各電路圖構(gòu)造運(yùn)算放大器運(yùn)算電路和濾波器電路； 分析反相比例運(yùn)算電路、反相加法電路、同相比例運(yùn)算電路、減法運(yùn)算電路的電路結(jié)構(gòu)和特性； 分析積分與微分電路的電路結(jié)構(gòu)和特性； 分析二階有源低通濾波器的電路結(jié)構(gòu)和特性；分析二階有源高通濾波器的電路結(jié)構(gòu)和特性。5. 教學(xué)方式 教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)踐內(nèi)容或原理，需用的儀器、試劑或材料等，實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)，教學(xué)方式，考核要求，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求，以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的一些

21、問題。 教師演示本次實(shí)驗(yàn)的電路構(gòu)成方法、儀器儀表使用和參數(shù)分析等操作過程。 學(xué)生按照教學(xué)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)6. 考核要求教師檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿真通過者本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?yōu)榧案瘢蛘邽椴患案?。要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)占本次實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)60%，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告的成績(jī)占總成績(jī)40%。7. 實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求包含有： 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)踐內(nèi)容或原理；需用的儀器、試劑或材料等；實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析； 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些問題及原因分析。實(shí)驗(yàn)四波形發(fā)生器電路1. 本次實(shí)

22、驗(yàn)的目的和要求信號(hào)發(fā)生器可以分為正弦波發(fā)生器和非正弦波發(fā)生器。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求重點(diǎn)掌握信號(hào)發(fā)生器電路仿真設(shè)計(jì)和分析方法，重點(diǎn)是正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器不同應(yīng)用電路的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)與仿真分析方法。要求掌握RC正弦波振蕩器電路、方波和三角波發(fā)生電路的電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法?？梢詳U(kuò)展進(jìn)行LC振蕩器電路，鋸齒波產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法研究。2. 實(shí)踐內(nèi)容或原理（1）運(yùn)算放大器組成的RC橋式正弦波振蕩器圖（注：為方便學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和教學(xué)，所采用的圖號(hào)與教材統(tǒng)一，以下同）為RC橋式正弦波振蕩器。其中RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時(shí)兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，R1、R2、RP及二極管等元件

23、構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器RP，可以改變負(fù)反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個(gè)反向并聯(lián)二極管VD1、VD2正向電阻的非線性特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。VD1、VD2采用硅管（溫度穩(wěn)定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對(duì)稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。圖4.2.2 運(yùn)算放大器組成的RC橋式正弦波振蕩器電路的振蕩頻率，其中R=R4=R5，C=C1=C2。起振的幅值條件為2，其中RfRRPR2（R3/rD），rD為二極管正向?qū)娮琛Ｕ{(diào)整反饋電阻Rf（調(diào)RP），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大Rf。如波形失真嚴(yán)重

24、，則應(yīng)適當(dāng)減小Rf。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換，而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。點(diǎn)擊示波器，可以看見RC橋式正弦波振蕩器的輸出波形，從開始仿真到起振可以通過示波器觀察到起振全過程。即首先把示波器面板中的V/Div調(diào)到較小位置，然后隨著輸出電壓的增大逐漸將V/Div調(diào)到合適位置。（2）方波和三角波發(fā)生電路由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波發(fā)生器和三角波發(fā)生器如圖所示，比較器A1輸出的方波經(jīng)積分器A2積分可得到三角波，三角波反饋到比較器，觸發(fā)比較器自動(dòng)翻轉(zhuǎn)形成方波。單擊示波器圖標(biāo)可以觀察到振蕩波形。圖4.4.1 三角波和方波發(fā)生器電路電路振蕩頻率（）方波幅值Uom&

25、#177;UZ（）三角波幅值（）調(diào)節(jié)RP可以改變振蕩頻率，改變比值R1/R2可調(diào)節(jié)三角波的幅值。3. 需用的儀器、試劑或材料等 計(jì)算機(jī)NI Multisim電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件 教材基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，20114. 實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié) 按照?qǐng)D和圖所示電路，構(gòu)造運(yùn)算放大器組成的RC橋式正弦波振蕩器三角波和方波發(fā)生器電路； 調(diào)節(jié)圖中的R4，R5，C1，C2，觀察電路的振蕩頻率的變化； 調(diào)節(jié)圖中的Rf（RfRRPR2（R3/rD），觀察起振的幅值條件對(duì)電路振蕩的影響； 調(diào)節(jié)圖中的R1，R2，Rf，Cf，觀察電路的振蕩頻率的變化；改變圖中的

26、比值R1/R2，觀察電路三角波的幅值的變化；5. 教學(xué)方式 教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)踐內(nèi)容或原理，需用的儀器、試劑或材料等，實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)，教學(xué)方式，考核要求，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求，以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的一些問題。 教師演示本次實(shí)驗(yàn)的電路構(gòu)成方法、儀器儀表使用和參數(shù)分析等操作過程。 學(xué)生按照教學(xué)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)6. 考核要求教師檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿真通過者本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?yōu)榧案瘢蛘邽椴患案?。要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)占本次實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)60%，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告的成績(jī)占總成績(jī)40%。7. 實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本

27、次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求包含有： 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)踐內(nèi)容或原理；需用的儀器、試劑或材料等；實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析； 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些問題及原因分析。實(shí)驗(yàn)五模擬乘法器電路1. 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求模擬乘法器能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互不相關(guān)的模擬信號(hào)間的相乘功能，是一種普遍應(yīng)用的非線性模擬集成電路。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求重點(diǎn)掌握模擬乘法器電路仿真設(shè)計(jì)和分析方法，重點(diǎn)是模擬乘法器的基本概念與特性，模擬乘法器運(yùn)算電路，模擬乘法器的非線性應(yīng)用電路的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)與仿真分析方法。掌握模擬乘法器的基本概念與特性，NI multisim 10模擬乘法器，以及模擬乘法器組成的乘法與平方運(yùn)算電路

28、、除法與開平方運(yùn)算電路、函數(shù)發(fā)生電路電路與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析方法?？梢詳U(kuò)展進(jìn)行調(diào)幅電路、振幅鍵控（ASK）調(diào)制電路、混頻器電路、倍頻器電路、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB/SC AM）解調(diào)電路和功率測(cè)量電路與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析方法研究。2. 實(shí)踐內(nèi)容或原理（1）NI multisim 10模擬乘法器在NI multisim 10模擬乘法器模型中，輸出電壓UoutKXK+(UX+Xoff)·YK(UX+Xoff)+Off（）式中，Uout為在Z（K*XY）端的輸出電壓；UX為在X端的輸入電壓；UY為在Y端的輸入電壓；K為輸出增益，默認(rèn)值1V/V；Off為輸出補(bǔ)償，默認(rèn)值0V；Yoff為

29、Y補(bǔ)償，默認(rèn)值0V；Xoff 為X補(bǔ)償，默認(rèn)值0V；YK為Y增益，默認(rèn)值1V/V；XK為X增益，默認(rèn)值1V/V。單擊SourcesCONTROL-FUNCTION MULTIPLLER，即可取出一個(gè)乘法器放置在電路工作區(qū)中，雙擊乘法器圖標(biāo)，即可彈出乘法器屬性對(duì)話框，可以在對(duì)應(yīng)的窗口中對(duì)乘法器的參數(shù)值、標(biāo)識(shí)符等進(jìn)行修改。（2）乘法與平方運(yùn)算電路當(dāng)兩個(gè)輸入電壓UX（圖中的V1）和UY（圖中的V2）加到乘法器X和Y端時(shí)，乘法器輸出端的輸出電壓UO可表示為 UOKUXUY （）從圖（注：為方便學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和教學(xué)，所采用的圖號(hào)與教材統(tǒng)一，以下同）仿真分析結(jié)果可見，K1，UX（V1）2V，VY（V2）4

30、.3V，輸出電壓UO8.6V，滿足UOKUX UY關(guān)系。從圖仿真分析結(jié)果可見，當(dāng)K1，UX（V1）UY（V2）2V時(shí)，輸出電壓UO4V，滿足UOKU2XKU2Y關(guān)系，即平方運(yùn)算關(guān)系。圖6.2.1 乘法電路圖6.2.2 平方運(yùn)算電路6.3 除法與開平方運(yùn)算電路（3）反相輸入除法運(yùn)算電路一個(gè)二象限反相輸入除法運(yùn)算電路如圖所示，它由運(yùn)放3554AM和接于負(fù)反饋支路的乘法器A1構(gòu)成。根據(jù)運(yùn)放線性應(yīng)用時(shí)的特點(diǎn)及乘法器的特性，不難推理出輸出電壓Uo與輸入信號(hào)Ui（V2）、Ur（V1）的關(guān)系為：（）當(dāng)取R1=R2時(shí)，Uo為（）式中相除增益Kd為乘法器相乘增益K的倒數(shù)。仿真運(yùn)行圖電路（K1），可得輸出電壓Uo

31、5.999V，滿足式（）關(guān)系。電路中，Ur（即電路圖中的V1）為正極性電壓，否則，運(yùn)算放大器3554AM將工作于非線性飽和狀態(tài)。因而，電路只能實(shí)現(xiàn)二象限相除功能。圖6.3.1 反相輸入除法運(yùn)算電路（4）同相輸入除法運(yùn)算電路圖所示電路中，Ui（V2）從運(yùn)放的反相輸入端加入，除法器的輸入阻抗較低。如要求提高除法器的輸入阻抗，可采用圖所示的同相端輸入除法電路。同樣地，要求Ur（V1）為正極性電壓。由圖可推導(dǎo)出電路輸出電壓為（）式中K為乘法器相乘增益。仿真運(yùn)行圖電路，可得輸出電壓Uo7.905V（K1），滿足式（）關(guān)系。圖6.3.2 同相輸入除法運(yùn)算電路（5）開平方運(yùn)算電路開平方運(yùn)算電路如圖所示，電路

32、適用于Ui（V2）0情況，把乘法器組成的平方運(yùn)算電路接在運(yùn)放的負(fù)反饋支路便構(gòu)成了開平方運(yùn)算電路。由圖可推理出電路輸出電壓Uo為（）當(dāng)取R1=R2時(shí)，Uo為:（）圖開平方運(yùn)算電路仿真運(yùn)行圖電路，可得輸出電壓Uo4V（K1），滿足式（）關(guān)系。（6）函數(shù)發(fā)生電路利用模擬集成乘法器與集成運(yùn)算放大器配合，可以構(gòu)成各種各樣能以幕級(jí)數(shù)形式表示的函數(shù)發(fā)生電路，例：函數(shù)f (x)=2.6x1.69x2由函數(shù)表達(dá)式f(x)=2.6x1.69x2可知，該函數(shù)可由乘法器構(gòu)成的平方電路和由運(yùn)放構(gòu)成的比例相減電路的組合電路來實(shí)現(xiàn)，其電路如圖所示，圖中R1=R2=R，R3=1.69R，R4=1.86R，R5=2.6R，輸入

33、電壓Ui（V2）。圖中乘法器A1接成單位增益平方電路，運(yùn)放3554AM接成雙端輸入比例相減電路。由圖可得（）可見，電路的輸出特性方程與函數(shù)f(x)的表達(dá)式完全相同，只要乘法器、運(yùn)放及外接電阻的精度足夠高，便能產(chǎn)生逼真的函數(shù)關(guān)系。仿真運(yùn)行圖電路，可得輸出電壓Uo910.492mV（K1），滿足式（）關(guān)系。圖6.4.1 函數(shù)f (x)=2.6x1.69x2電路3. 需用的儀器、試劑或材料等 計(jì)算機(jī)NI Multisim電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件 教材基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，20114. 實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié) 按照“3.實(shí)踐內(nèi)容或原理”中各電路圖構(gòu)造

34、模擬乘法器運(yùn)算電路和函數(shù)發(fā)生電路； 熟悉NI Multisim10 模擬乘法器特性；分析乘法與平方運(yùn)算電路的電路結(jié)構(gòu)和特性；分析除法與開平方運(yùn)算電路的電路結(jié)構(gòu)和特性；分析模擬乘法器構(gòu)成的函數(shù)發(fā)生電路的電路結(jié)構(gòu)和特性。5. 教學(xué)方式 教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)踐內(nèi)容或原理，需用的儀器、試劑或材料等，實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)，教學(xué)方式，考核要求，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求，以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的一些問題。 教師演示本次實(shí)驗(yàn)的電路構(gòu)成方法、儀器儀表使用和參數(shù)分析等操作過程。 學(xué)生按照教學(xué)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)6. 考核要求教師檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿真通過者本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?yōu)榧案?，或者為不及格。要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成

35、本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)占本次實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)60%，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告的成績(jī)占總成績(jī)40%。7. 實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求包含有： 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)踐內(nèi)容或原理；需用的儀器、試劑或材料等；實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析； 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些問題及原因分析。實(shí)驗(yàn)六集成定時(shí)電路1. 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求集成定時(shí)器555電路是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求重點(diǎn)掌握集成定時(shí)器555電路的電路仿真設(shè)計(jì)和分析方法，重點(diǎn)是集成定時(shí)器555電路的基本結(jié)構(gòu)與特性，集成定時(shí)器555電路構(gòu)成

36、的應(yīng)用電路的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)與仿真分析方法。掌握集成定時(shí)器555構(gòu)成的多諧振蕩器、大范圍可變占空比方波發(fā)生器、數(shù)字邏輯筆測(cè)試電路和計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析方法?？梢詳U(kuò)展進(jìn)行模擬聲響電路、接近開關(guān)電路和汽車防盜報(bào)警電路和計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析方法研究。2. 實(shí)踐內(nèi)容或原理（1）555構(gòu)成多諧振蕩器如圖（注：為方便學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和教學(xué)，所采用的圖號(hào)與教材統(tǒng)一，以下同），由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C1構(gòu)成多諧振蕩器，引腳2與引腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過R1、R2向C1充電，以及C1通過R1放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，其波

37、形如圖所示。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)為T10.7(R1R2)C，T20.7R2CTT1T2LM555CN電路要求R1與R2 均應(yīng)大于或等于1K，但R1R2應(yīng)小于或等于3.3M。u0 uc 圖7.1.2 多諧振蕩器電路（2）大范圍可變占空比方波發(fā)生器電路電路如圖所示，555與R1、R2、RP、VD1、VD2、C1組成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。VD1、VD2分別為充電和放電回路的導(dǎo)引管。該電路充、放時(shí)間分別為t充=0.693(R1+RRP左)C1t放=0.693(R2+RRP右)C1T= t充+t放=0.693(R1+ R2+RRP)C1占空比D則為從以上公式可見，不管RP如何調(diào)節(jié)，不影響振蕩周期T的值。圖示參

38、數(shù)的振蕩頻率約為20Hz左右，圖、用示波器分別測(cè)出了RP調(diào)節(jié)在5和95位置時(shí)A點(diǎn)的波形和輸出波形。uo 圖7.3 .1 大范圍可變占空比方波產(chǎn)生器（3）數(shù)字邏輯筆測(cè)試電路利用555電路的觸發(fā)端(引腳2)和閥值端的置位和復(fù)位特性，可組成對(duì)數(shù)字邏輯的狀態(tài)是否正常進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)試筆，電路如圖所示。圖7.4.1 數(shù)字邏輯筆測(cè)試電路本例中的探頭是用開關(guān)K來代替，通過空格鍵控制（引腳2、6）高、低電平的輸入。當(dāng)探頭輸入為低電平“0”時(shí)，LED2(綠)亮，當(dāng)輸入高電平“1”時(shí)，LED1(紅)亮。由R1C1、R2C2組成的網(wǎng)絡(luò)為加速網(wǎng)絡(luò)。該邏輯筆適用于TTL、CMOS等數(shù)字電路的測(cè)試，VCC在515V內(nèi)任選。3

39、. 需用的儀器、試劑或材料等 計(jì)算機(jī)NI Multisim電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件 教材基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，20114. 實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)按照?qǐng)D、圖7.3.1和圖所示電路，構(gòu)造多諧振蕩器電路、大范圍可變占空比方波產(chǎn)生器和數(shù)字邏輯筆測(cè)試電路。 改變圖中R1、R2、C1的 數(shù) 值 ，觀察多諧振蕩器頻率的變化。 改變圖中R1、R2、C1的數(shù)值，觀察無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器頻率的變化。調(diào)節(jié)RP觀察無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器占空比的變化。利用555電路的觸發(fā)端(引腳2)和閥值端的置位和復(fù)位特性，可組成對(duì)數(shù)字邏輯的狀態(tài)是否正常進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)試筆，圖電路中的探頭是用開

40、關(guān)K來代替，通過空格鍵控制（引腳2、6）高、低電平的輸入。當(dāng)探頭輸入為低電平“0”時(shí)，LED2(綠)亮，當(dāng)輸入高電平“1”時(shí)，LED1(紅)亮。5. 教學(xué)方式 教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)踐內(nèi)容或原理，需用的儀器、試劑或材料等，實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)，教學(xué)方式，考核要求，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求，以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的一些問題。 教師演示本次實(shí)驗(yàn)的電路構(gòu)成方法、儀器儀表使用和參數(shù)分析等操作過程。 學(xué)生按照教學(xué)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)6. 考核要求教師檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿真通過者本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?yōu)榧案瘢蛘邽椴患案?。要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)占本次實(shí)驗(yàn)的總

41、成績(jī)60%，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告的成績(jī)占總成績(jī)40%。7. 實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求包含有： 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)踐內(nèi)容或原理；需用的儀器、試劑或材料等；實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析； 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些問題及原因分析。實(shí)驗(yàn)七門電路1. 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求用來實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路統(tǒng)稱為門電路。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求重點(diǎn)掌握門電路仿真設(shè)計(jì)和分析方法，重點(diǎn)是門電路的基本特性，采用門構(gòu)成的組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)與仿真分析方法。掌握編碼器電路、譯碼器電路、競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的分析與消除的電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法?？梢?/p>

42、擴(kuò)展進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇器電路，加法器電路、數(shù)值比較器電路、用門電路實(shí)現(xiàn)的ASK幅度鍵控調(diào)制電路、用門電路實(shí)現(xiàn)的FSK頻率鍵控調(diào)制電路、用門電路實(shí)現(xiàn)的PSK相位選擇法調(diào)制電路特性的計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析方法研究。2. 實(shí)踐內(nèi)容或原理（1）編碼器電路用兩片74LSl48接成16線4線優(yōu)先編碼器電路如圖（注：為方便學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和教學(xué)，所采用的圖號(hào)與教材統(tǒng)一，以下同）所示，將16個(gè)低電平輸入信號(hào)編為00001111 16個(gè)4位二進(jìn)制代碼。其中的優(yōu)先權(quán)最高，的優(yōu)先權(quán)最低。由于每片74LSl48只有8個(gè)編碼輸入，所以需將16個(gè)輸入信號(hào)分別接到兩片上。現(xiàn)將8個(gè)優(yōu)先權(quán)高的輸入信號(hào)接到第1片(U)的輸入端07，而將8

43、個(gè)優(yōu)先權(quán)低的輸入信號(hào)接到第2片(U1)的輸入端07。按照優(yōu)先順序的要求，只有均無輸入信號(hào)時(shí)，才允許對(duì)的輸入信號(hào)編碼。因此，只要把第1片的“無編碼信號(hào)輸入”信號(hào)E0作為第2片的選通輸入信號(hào)。此外，當(dāng)?shù)?片有編碼信號(hào)輸入時(shí)它的GS=0，無編碼信號(hào)輸入時(shí)GS=1，正好可以用它作為輸出編碼的第四位，以區(qū)分8個(gè)高優(yōu)先權(quán)輸入信號(hào)和8個(gè)低優(yōu)先權(quán)輸入信號(hào)的編碼。圖8.2.1 用兩片74LSl48接成16線4線優(yōu)先編碼器由圖可見，當(dāng)中任一輸入端為低電平時(shí)，例如0，則片(U)GS=0，Z3=1, =011。同時(shí)片(U)的E0=1，將片(U1)封鎖，使它的輸出=111。于是在最后的輸出端得到Z3Z2Z1Z0=101

44、1。如果中同時(shí)有幾個(gè)輸入端為低電平，則只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)信號(hào)編碼。其他編碼結(jié)果讀者可通過仿真觀察。在進(jìn)行仿真時(shí)要注意調(diào)節(jié)二極管的參數(shù)，本例調(diào)節(jié)二極管的端電壓為3V時(shí)，發(fā)光二極管亮。（2）譯碼器驅(qū)動(dòng)指示燈電路74145是BCD碼到十進(jìn)制數(shù)譯碼器，其邏輯功能見表，其中×為隨意態(tài)。74145為集電極開路輸出型的電路其吸收大電流的能力較強(qiáng)且輸出管具有高的擊穿電壓。用74145選擇驅(qū)動(dòng)指示燈和繼電器的電路如圖所示。表8.3.1 74145邏輯功能N輸入輸出DCBA023456791011000001011111111100011101111111200101110111111300111

45、111011111401001111101111501011111110111601101111111011701111111111101810001111111110910011111111111×10101111111111×10111111111111×11001111111111×11011111111111×11111111111111該電路中字信號(hào)輸入操作：雙擊字信號(hào)圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖對(duì)話框。字信號(hào)參數(shù)設(shè)置方法請(qǐng)參照第1章中的節(jié)（字信號(hào)發(fā)生器）內(nèi)容。本例設(shè)置起始地址是0000，終止地址是0009。字信號(hào)的輸出方式分為Step（單步）用鼠

46、標(biāo)單擊一次Step按鈕，字信號(hào)輸出一條。這種方式可用于對(duì)電路進(jìn)行單步調(diào)試，便于觀察電路變化狀態(tài)。圖8.3.4 譯碼器驅(qū)動(dòng)指示燈電路（3）競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路例1競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路例1如圖（a）所示，該電路的邏輯功能為，從邏輯表達(dá)式來看，無論輸入信號(hào)如何變化，輸出應(yīng)保存不變，恒為1（高電平）。但實(shí)際情況并非如此，從仿真的結(jié)果可以看到，由于74LS05D非門電路的延時(shí)，在輸入信號(hào)的下降沿，電路輸出端有一個(gè)負(fù)的窄脈沖輸出，這種現(xiàn)象稱為0（低電平）型冒險(xiǎn)。（a）競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路例1圖8.10.1 競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路與輸出波形競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路例2競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真

47、電路例2如圖（a）所示，該電路的邏輯功能為，從邏輯表達(dá)式來看，無論輸入信號(hào)如何變化，輸出應(yīng)保存不變，恒為0（低電平）。但實(shí)際情況并非如此，從仿真的結(jié)果可以看到，由于74LS05D非門電路的延時(shí)，在輸入信號(hào)的上升沿，電路輸出端有一個(gè)正的窄脈沖輸出，這種現(xiàn)象稱為1（高電平）型冒險(xiǎn)。（a）競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路例2圖8.10.2 競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路與輸出波形競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除為了消除圖（a）所示電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，修改邏輯設(shè)計(jì)，增加冗余項(xiàng)BC，該電路的邏輯功能為BC，修改后的電路和仿真結(jié)果如圖所示，輸出保持不變，恒為1（高電平），電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象被消除。ABC（a）增加冗余項(xiàng)BC圖8.10.4

48、 消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的電路與輸出波形3. 需用的儀器、試劑或材料等 計(jì)算機(jī)NI Multisim電子電路計(jì)算機(jī)仿真軟件 教材基于NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析黃智偉主編，電子工業(yè)出版社，20114. 實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié) 按照?qǐng)D和圖所示電路，構(gòu)造用兩片74LSl48接成16線4線優(yōu)先編碼器和譯碼器驅(qū)動(dòng)指示燈電路。 改變圖中 16個(gè)4位二進(jìn)制代碼的編碼，觀察LED1LED4的顯示狀態(tài)。 改變圖中字信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)容，觀察電路變化狀態(tài)。 按照?qǐng)D和圖8.10.2構(gòu)造競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的仿真電路，觀察競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象仿真電路的輸出波形； 按照?qǐng)D構(gòu)造消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的電路，觀察消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象電路的輸

49、出波形。5. 教學(xué)方式 教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求，實(shí)踐內(nèi)容或原理，需用的儀器、試劑或材料等，實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)，教學(xué)方式，考核要求，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求，以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的一些問題。 教師演示本次實(shí)驗(yàn)的電路構(gòu)成方法、儀器儀表使用和參數(shù)分析等操作過程。 學(xué)生按照教學(xué)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)6. 考核要求教師檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，仿真通過者本次實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?yōu)榧案?，或者為不及格。要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)占本次實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)60%，實(shí)踐教學(xué)報(bào)告的成績(jī)占總成績(jī)40%。7. 實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)報(bào)告。實(shí)踐教學(xué)報(bào)告要

50、求包含有： 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)踐內(nèi)容或原理；需用的儀器、試劑或材料等；實(shí)踐步驟或環(huán)節(jié)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析； 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些問題及原因分析。實(shí)驗(yàn)八時(shí)序邏輯電路1. 本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求觸發(fā)器是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存貯器件，是構(gòu)成各種時(shí)序電路的最基本的邏輯單元。本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求重點(diǎn)掌握觸發(fā)器電路仿真設(shè)計(jì)和分析方法，重點(diǎn)是觸發(fā)器的電路基本特性，觸發(fā)器的不同結(jié)構(gòu)形式，采用觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路和應(yīng)用電路的結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)與仿真分析方法。掌握雙J-K觸發(fā)器組成的時(shí)鐘變換電路、四鎖存D型觸發(fā)器組成的智力競(jìng)賽搶答器電路的電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法?？梢詳U(kuò)展進(jìn)行8位串入并出移位寄存器電路

51、，用復(fù)位法獲得任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，數(shù)字鐘晶振時(shí)基電路，非對(duì)稱型和對(duì)稱型多諧振蕩器，帶RC電路的環(huán)形振蕩器，石英晶體穩(wěn)頻的多諧振蕩器電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法研究。2. 實(shí)踐內(nèi)容或原理（1）雙J-K觸發(fā)器組成的時(shí)鐘變換電路該電路主要用于單一雙時(shí)鐘脈沖的轉(zhuǎn)換，可作為雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器的脈沖源。圖（注：為方便學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和教學(xué)，所采用的圖號(hào)與教材統(tǒng)一，以下同）所示電路是由雙J-K觸發(fā)器CC4027和四2輸入端與非門CC4011構(gòu)成的時(shí)鐘變換電路。將CC4027的J1端（引腳6）接至端（引腳2），K1端（引腳5）接至Q1端（引腳1），CP1端（引腳3）接與非門U2A和門U2C的輸入端。假設(shè)Q1端初始狀態(tài)

52、為低電平“0”狀態(tài)，當(dāng)CP1脈沖上升沿到達(dá)后，Q1端變?yōu)楦唠娖健?”狀態(tài)，端為低電平“0”狀態(tài)。CP1脈沖和Q1端輸出經(jīng)門U2A與非后送入反相器門U2B，輸出一個(gè)與CP脈沖同步的脈沖。圖9.1.1 時(shí)鐘變換電路（2）四鎖存D型觸發(fā)器組成的智力競(jìng)賽搶答器智力競(jìng)賽搶答電路如圖所示，該電路能鑒別出4個(gè)數(shù)據(jù)中的第1個(gè)到來者，而對(duì)隨之而后到來的其它數(shù)據(jù)信號(hào)不再傳輸和作出響應(yīng)。至于哪一位數(shù)據(jù)最先到來，則可從LED指示看出。該電路主要用于智力競(jìng)賽搶答器中。圖所示電路是由四鎖存D型觸發(fā)器4042BD，雙4輸入端與非門4012BD、四2輸入端或非門4001BD和六同相緩沖/變換器4010BC1構(gòu)成的智力競(jìng)賽搶答

53、器。電路工作時(shí)，BD4042的極性端EO（POL）處于高電平“1”，E1（CP）端電平由和復(fù)位開關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)決定。復(fù)位開關(guān)K5斷開時(shí)，400lBD的引腳2經(jīng)上拉電阻接VCC，由于K1K4均為關(guān)斷狀態(tài)，DOD3均為低電平“0”狀態(tài)，所以高電平“1”狀態(tài)，CP端為低電平“0”狀態(tài)，鎖存了前一次工作階段的數(shù)據(jù)。新的工作階段開始，復(fù)位開關(guān)K5閉合，4001BD的引腳2接地，4012BD的輸出端引腳1也為低電平“0”狀態(tài)，所以E1端為高電平“1”狀態(tài)。以后，E1的狀態(tài)完全由4042BD的輸出端電平?jīng)Q定。一旦數(shù)據(jù)開關(guān)（K1K4）有一個(gè)閉合，則Q0Q3中必有一端最先處于高電平“1”狀態(tài)，相應(yīng)的LED被點(diǎn)亮，指示出第一信號(hào)的位數(shù)。同時(shí)4012