数电模电课程设计--六进制同步加法计数器

数电模电课程设计--六进制同步加法计数器

目录

1 数字电子设计部分......................................... 错误!未定义书签。

1.1六进制同步加法计数器

1.1.1课程设计的目的

1.1.2设计的总体框图

1.1.3设计过程

1.1.4设计的逻辑电路图

1.1.5设计的电路原理图

1.1.6实验仪器

1.1.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因

1.1.6实验仪器

1.1.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因

1.2串型数据检测器

1.2.1课程设计的目的

1.2.2设计的总体框图

1.2.3设计过程

1.2.4设计的逻辑电路图

1.2.5设计的电路原理图

1.2.6实验仪器

1.2.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因）

1.3参考文献

2 模拟电子设计部分......................................... 错误!未定义书签。

2.1 课程设计的目的与作用............................. 错误!未定义书签。

2.1.1课程设计 ................................ 错误!未定义书签。

2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍............ 错误!未定义书签。

2.3 电路模型的建立................................... 错误!未定义书签。

2.4 理论分析及计算................................... 错误!未定义书签。

2.5 仿真结果分析..................................... 错误!未定义书签。

2.6 设计总结和体会................................... 错误!未定义书签。

2.7 参考文献......................................... 错误!未定义书签。

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/ / 1 数字电子设计部分 1.1六进制同步加法计数器

1.1.1课程设计的目的

1、掌握同步加法计数器工作原理及逻辑功能

2、掌握电路的分析，设计及运用

3、学会正常使用JK 触发器

1.1.2设计的总体框图

设计过程

（1）状态图 001 101

111

（2）时序图

(3)触发器名称

选用三个CP 下降沿触发的JK 触发器74LS112 （4）求时钟方程

CP 0=CP 1=CP 2=CP CP 是整个要设计的时序电路的输入时钟脉冲 （5）求状态方程

Y

Q

2

Q 1

Q 0 C P

n

n

次态Q 2n+1Q 1n+1Q 0n+

1

的卡诺图

Q 2

n+1的卡诺

图

Q 1

n+1的卡诺图

Q0n+1的卡诺

图

由状态卡诺图图得到的状态方程

Q

2

n+1=Q

1

n Q

2

n+Q

1

n Q

2

n+Q

n Q

2

n=Q

1

n Q

2

n+Q

1

n Q

n Q

2

Q

1

n+1=Q

n Q

1

n+Q

2

n Q

n Q

1

n

Q

n+1=Q

2

n Q

n+Q

1

n Q

n（1.1.1）

驱动方程：

J

=Q

2

n J

1

=Q

n J

2

=Q

1

n

K

=Q

1

n K

=Q

2

n Q

n K

2

=Q

1

n Q

n

(6)检查能否自启动

将无效态000，011代入式（1.1.1）进行计算，结果如下：

101（有效态）

1.1.4设计的逻辑电路图

X1X2X3

2.5 V 1.1.5设计的电路原理图

Y

X1

X2

X3

1.1.6实验仪器

两个74LS112芯片，一个74LS00芯片，一个74LS08芯片

1.1.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因）

经过试验可知，满足时序图的变化，切不能自启动

实验过程中没有错误，顺利完成实验

1.2串型数据检测器

1.2.1课程设计的目的

（1）进一步了解和掌握同步时序电路的基本设计方法。

（2）了解序列检测器的工作原理及设计方法。

1.2.2设计的总体框图

1.2.3设计过程

（1）原始状态图

（2）进行状态化简，画最简状态图

○1确定等价状态

仔细检查可以发现，S4和S3是等价的。因为无论是在状态S2还是状态S3，当输入为1时输出均为1，且都转换到次态S0；当输入为0时输出均为0，且都转换到次态S1。

○2合并等价状态

把S3和S4合并起来，且用S3表示。下图是经化简后得到的最简状态图。

（3）进行状态分配，画出用二进制数编码后得状态图

（4）选择触发器，求时钟方程，输出方程和状态方程。

○1选用两个CP 下降沿触发的边沿JK 触发器。 ○

2时钟方程 CP 0=CP 1=CP ○

3求输出方程

Y 的卡诺图 由此知： Y=XQ 1n Q 0n ○

4

Q 1n+1Q 0n+1的次态卡诺图

X X Q 1n Q 0n

Q 1n Q 0n

Q 1n+1的次态卡诺图

Q 0n+1的次态卡诺图

有卡诺图得状态方程为： Q 1n+1=X Q 0n Q 1n + Q 1n Q 0n

Q 0n+1=X Q 0n +XQ 0n

驱动方程为：

J 0=X J 1=XQ 0n

K 0=X K 1=Q 0n

1.2.4设计的逻辑电路图

00 01 11 10

0 0 1 1 0 1 0 0 1 0

00 01 11 10 0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1.2.5设计的电路原理图

1.2.6实验仪器

一个74LS112芯片，一个74LS04芯片，一个74LS08芯片，一个74LS11芯片

1.2.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因）

实验过程中没有出现什么问题，能实现对0011序列的检测。

1.3参考文献

余孟尝.数字电子技术基础简明教程.三版.北京：高等教育出版社，2006

张丽萍，王向磊.数字逻辑实验指导书.信息学院数字逻辑实验室.

余孟尝.数字电子技术基础简明教程同步辅导及习题全解.三版.中国矿业大学出版社.

2 模拟电子设计部分

2.1 课程设计的目的与作用

（1）熟悉电子元器件和multisim仿真软件的运用；

（2）掌握单管共射放大电路的工作原理，静态分析和电压放大倍数，输入输出电阻的测量及理论计算；

（3）掌握分压式工作点稳定电路的工作原理，静态分析和电压放大倍数，输入输出电阻的测量及理论计算；

2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍

2.2.1设计任务

（1）单管共射放大电路的multisim的仿真，测量静态工作点、观察输入输出波形、测量电压放大倍数、输入输出电阻；

（2）分压式工作点稳定电路multisim仿真，测量静态工作点、动态分析

2.2.2所用multisim软件环境介绍

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT 公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim 和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程

NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW 和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。

2.3 单管共射放大电路Multisim

2.3.1电路模型的建立

(a)仿真电路

(b)用虚拟仪表测量Q点的电路

2.3.2理论分析及计算

（1）静态分析

I

BQ =（V

CC

-U

BE

）/R

b

=(12V-0.7V)/280KΩ=40.36μA

I

CQ =ΒI

BQ

=50X40.36μA=2.018mA

U

CEQ =V

CC

-I

CQ

XR

C

=12V-2.018mAX3KΩ=5.946V

(2)动态分析

a)电压放大倍数

r

be =r

bb’

+(1+β)26/I

EQ

=300+(1+50)26/2.018=0.957KΩ

A

U =-β(R

C

//R

L

)/r

be

=-50X1.5/0.957=-78.4

b)输入电阻

R

i =R

be

//R

b

=0.957X280/(0.957+280)=953.7Ω

c)输出电阻

R

O =R

C

=3KΩ

2.3.3仿真结果及分析（1）测量静态工作点

电路仿真后，可测得I

=40.54754μA,

BQ

=2.32340mA;

I

CQ

=5.02981V

U

CEQ

（2）观察输入输出波形

单管共射发表放大电路电路仿真后，可从虚拟示波器观察到U I、U O的波形如上图所示。图中颜色较浅的是U O的波形，颜色较深的是U i的波形，由图可见，U O的波形没有线性失真，而且U O和U i相位相反。

（3）测量电压放大倍数，输入输出电阻

电压放大倍数A U=U O/U i=-855.888/9.998=-85.606

输入电阻R

i =U

i

/I

i

=9.998/10.214KΩ=978.853

Ω

输出电阻R

O =（U

O

，/ U O-1）R

L

=(1.374/0.855888-1)X3KΩ=1.82K

（4）动态分析波特图

a)输入的波特图

B）输出波特图

2.4 分压式工作点稳定电路Multisim的仿真 2.4.1电路模型的建立

2.4.2理论分析及计算(1)静态分析

U

BQ =R

b1

/(R

b1

+R

b2

)V

CC

=2.5/(2.5+7.5)X12V=3V

I

EQ =(U

BQ

-U

BEQ

)/R

e

=(3-0.7)/1Ma=2.3mA=I

CQ

U

CEQ =V

CC

-I

CQ

(R

C

+R

e

)=[12-2.3X(2+1)]V=5.1V

I

BQ =I

CQ

/β=2.3/30mA=77μA

(2)动态分析

r

be = r

bb’

+(1+β)26/I

EQ

=300+(1+50)26/2.3Ω=650Ω

A

U =-βR

L

,=-30X1/0.65=-46.2

R

I = r

be

// R

b1

// R

b2

=483Ω

R

O =R

C

=2KΩ

2.4.3仿真结果及分析（1）静态仿真

由仿真电路可得：U

BQ

=2.89191V

U

CQ =7.65475V; U

EQ

=2.23027V

I

BQ =58.57326μA;I

CQ

=2.20964mA

(2)动态分析

A

=-226.605/4.999=-45.33 U

=4.999/9.296KΩ

R

I

(3)输入输出波形图

分压式放大电路电路仿真后，可从虚拟示波器观察到U I、U O的波形如上图所示。图中颜色较浅的是U O的波形，颜色较深的是U i的波形，由图可见，U O的波形没有线性失真，而且U O和U i相位相反。

（4）输入输出波特图

颜色深的为输入的波特图，颜色较浅的为输出波特图