哈尔滨工业大学模电大作业
哈工大2012数字电路大作业题目
数字电路大作业题目说明：以下题目任选一个，以小组形式合作完成，组内人数是2～3人，最佳组合为3人。
题目1：电子密码锁的设计[设计要求]（1）设计一个开锁密码至少为4位数字（或更多）的密码锁。
（2）当开锁按扭开关（可设置8位或更多，其中只有4位有效，其余位为虚设）的输入代码等于所设密码时启动开锁控制电路，并且用绿灯亮、红灯灭表示开锁状态。
（3）从第一个按扭触动后的5秒内若未能将锁打开，则电路自动复位并发出报警信号，同时用绿灯灭、红灯亮表示关锁状态。
（4）密码锁上带有数字时钟，当操作者开始按动按钮能进行倒计时显示。
注：附加功能根据本人能力自行添加（如：密码锁中的4位密码可以修改，等等）题目2：乒乓球比赛模拟机的设计乒乓球比赛模拟机用发光二极管（LED）模拟乒乓球运动轨迹，是由甲乙双方参赛，加上裁判的三人游戏（也可以不用裁判）。
[设计要求]（1）至少用8个LED排成直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一个点亮的LED（乒乓球）依次从左到右，或从右到左移动，“球”的移动速度可以调节。
（2）当球（被点亮的那只LED）移动到某方的最后一位时，参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向，即表示启动球拍击中，若行动迟缓或超前，表示未击中或违规，则对方得一分。
（3）设计甲乙双方自动记分电路，用数码管显示得分，每记满11分为一局。
（4）甲乙双方各设一个发光二极管表示拥有发球权，每得5分自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才能有效。
（5）能显示发球次数。
注：附加功能根据本人能力自行添加（如：一方得分，电路自动提示3秒，此期间发球无效，等铃声停止后方可比赛等等）题目3：液体点滴速度监控装置的设计设计医用点滴速度自动控制装置。
假设已在漏斗处设置了一个由红外发射、接收对管构成的传感器，将点滴信号非电量转换成电脉冲信号。
[设计要求]（1）检测点滴速度，并与预定速度值比较，通过控制电机的转向使吊瓶作上升、下降、停止的动作（可以使用红绿黄指示灯表示），从而调整点滴速度，直到实测数据和预置数据相等时为止。
哈工大数电大作业——学号后三位为模的计数器
数字电子技术应用Verilog HDL设计计数器学院:航天学院班级:学号:姓名:教师:设计要求：利用Verilog HDL设计一个以自己学号后三位为模的计数器。
设计步骤：首先我的学号后三位为114，因此计数器范围是0到113一共114个数。
然后根据此要求编写功能程序以及激励源的相关程序，第三步在modelsim下进行实验调试，看所编程序能否实现预期功能，然后再把相关实验数据截图记录。
程序代码：modulejishuqi(out,reset,clk);output [7:0] out;inputreset,clk;reg [7:0] out;always @(posedgeclk)beginif(!reset)out<=8'h00;else if(out>=113)out=8'h00;else out<=out+1;endendmodule激励源设置程序：`timescale 1 ns/ 1 psmodulejishuqi_test();regclk;reg reset;wire [7:0] out;jishuqi i1 (.clk(clk),.out(out),.reset(reset));initialbegin#1 clk=0;#10 reset=0;#40 reset=1;endalways #20 clk=~clk ;endmoduleModelsim仿真波形图：注二进制数01110001化成十进制数为113，因此得到了正确的波形图。
RTL ViewerTechnology Map Viewer。
哈工大模电期末考试题及答案
哈工大 2008 年 秋 季学期模拟电子技术 试 题一、 填空（16分）1、在电流控制方式上，双极型晶体管是__电流控制电流源____型，而场效应管是__电压控制电流源___型；二者比较，一般的由_____场效应管___构成的电路输入电阻大。
2、放大电路中，为了不出现失真，晶体管应工作在___放大___区，此时发射结___正偏______，集电结___反偏______。
3、负反馈能改善放大电路性能，为了提高负载能力，应采用___电压___型负反馈，如果输入为电流源信号，宜采用___并联___型负反馈。
4、正弦波振荡电路应满足的幅值平衡条件是___AF=1____。
RC 振荡电路、LC 振荡电路及石英晶体振荡电路中，___石英晶体振荡电路___的频率稳定性最好。
5、直流电源的组成一般包括变压器、_整流电路__、_滤波电路_和_稳压电路_。
6、下列说法正确的画√，错误的画×（1）放大电路的核心是有源器件晶体管，它能够实现能量的放大，把输入信号的能量放大为输出信号的能量，它提供了输出信号的能量。
（ × ）（2）共集组态基本放大电路的输入电阻高，输出电阻低，能够实现电压和电流的放大。
（ ×）（3）图1所示的文氏桥振荡电路中，对于频率为012f RCπ=的信号，反馈信号U f 与输出信号U o 反相，因此在电路中引入了正反馈环节，能产生正弦波振荡。
（ × ）第 1 页 （共 8 页）图1二、（18分）基本放大电路及参数如图2所示，U BE =0.7V ，R bb ’=300Ω。
回答下列各问： （1） 请问这是何种组态的基本放大电路？（共射、共集、共基） （2） 计算放大电路的静态工作点。
（3） 画出微变等效电路。
（4） 计算该放大电路的动态参数：uA ，R i 和R o （5） 若观察到输出信号出现了底部失真，请问应如何调整R b 才能消除失真。
图2答：（1）是共射组态基本放大电路（1分）（2）静态工作点Q ：Vcc=I BQ *R b +U BEQ +(1+β) I BQ *R e ，即15= I BQ *200k Ω+0.7V+51* I BQ *8k Ω， ∴I BQ =0.0235mA （2分） ∴I CQ =βI BQ =1.175mA ， （2分） ∴U CEQ =V cc-I CQ *R C -I EQ *R E ≈V cc-I CQ *(R C +R E )=15-1.175*10=3.25V （2分） （3）微变等效电路o（4分）（4）r be =r bb ’+(1+β)U T /I EQ =0.2+51*26/1.175=1.33K Ω A u =-β(R c //R L )/r be =-50*1.32/1.33=-49.6（2分） Ri=R b //r be ≈1.33K Ω; （2分） Ro ≈Rc=2K Ω（2分） （5）是饱和失真，应增大R b（1分）第 2 页 （共 8 页）三、（24分）回答下列各问。
哈工大电大数字电子技术基础大作业
哈工大电大数字电子技术基础大作业
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
数字电子技术基础大作业
课程名称：数字电子技术基础
设计题目：血型与状态机
院系：
班级：
设计者：
学号：
哈尔滨工业大学
血型逻辑电路设计
一实验目的
1.掌握采用可编程逻辑器件实现数字电路与系统
的方法。
2.掌握采用Xilinx_ISE软件开发可编程逻辑器件
的过程。
3.学会设计血型能否输血的数字电路。
4.掌握Verilog HDL描述数字逻辑电路与系统的方
法。
二设计要求
1.采用BASYS2开发板开关，LED，数码管等制作验
证能否输血的电路。
2.采用Xilinx_ISE软件进行编程、仿真与下载设
计到BASYS2开发板。
三电路图
1.电路模块图（简化）
应用：
2.内部电路组成（简化）。
哈工大模电大作业
解决方法：检查计算过程，确保每个步骤都正确无误，可以使用计 算器辅助计算
解决方法：按照实验指导书要求进行操作，注意安全，遵循实验步 骤
解决方法：参考教师提供的模版，按照要求撰写报告，注意排版和 格式
提高效率和准确性的技巧
制定详细计划，合理分配时间 熟练掌握基础知识，避免因基础知识不扎实导致错误 仔细审题，明确题目要求和注意事项 多做练习，提高解题能力和技巧
完成作业是学生对自己学习成果 的检验和提高，也是对教师教学 质量的反馈。
作业要求和时间安排
作业要求：根据教学大纲，完成模电大作业，包括理论分析和实验操作两部分
时间安排：作业布置时间为课程结业前一周，完成时间为结业前三天
作业内容
02
作业题目和任务
题目：哈工大模电大作业
任务：完成模电实验报告， 包括实验原理、实验步骤、 数据记录与分析等内容
作业成果评价
04
评价标准和方式
评价标准：作业 完成度、技术难 度、创新性、实 用性
评价方式：教师 评分、同学互评、 自我评价
评价过程：制定 评价标准、作业 提交、评价结果 反馈
评价结果应用： 作为课程成绩的 依据，促进教学 改进
作业成果展示和交流
学生在课堂上进行作业成果 的讲解和交流，提高表达能 力
对未来学习和发展的建议和展望
深入学习模电知识，掌握更多实际应用技能 拓展学习领域，了解相关学科的前沿动态 加强实践操作能力，提高实验技能水平 积极参与学术交流和项目合作，拓宽视野和思路
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汇报人：XX
汇报时间：20XX/01/01
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哈工大电工学大作业 RC积分电路的讨论
大作业一积分电路的讨论班级：学号：姓名：2013年11月10日关于RC 积分电路的深入讨论：在输入为周期性单向方波脉冲信号的激励下。
讨论积分电路的特性。
1） 理论推导稳态时输出电压平均值与输入电压平均值的关系；2） 设2ms T =，11ms t =，m 10V U =，讨论电路从零初始值过渡到稳态所需时间与RC 参数之间的关系。
绘制出变化曲线。
可选择做计算机仿真分析。
3） 讨论在时间常数τ相同，不同的R 、C 取值（比如10k Ω/1F μ的组合，与10Ω/1000F μ的组合）之间有何分别？答案：1）电路处于稳态时，输出端电压变化为下图粗线，输入电压的变化为下图细线。
图1 输出端电压和输入电压的变化图像在电路处于稳态时选择一个起始时间零点，不妨设t 1=T/2。
假设在时间零点，输出电压为u 0。
则在0~t 1时间内，输出端电压u 2对时间t 的函数为τtm m eU u U u -⨯-+=)(02在0~t 1时间内对u 2积分得)1()(2])([20201-⨯-⨯-⨯=⨯-+=--⎰τττTm m T tm m e U u U Tdt e U u U I 。
t 1时刻输出端电压为τ20)(Tm m eU u U -⨯-+。
t 1~T 时刻输出端电压u 2对时间t 的函数为ττ2202])([T t T m m ee U u U u ---⨯⨯-+=。
在t 1~T 时间内对u 2积分得)1(])([])([22022202-⨯⨯-+⨯-=⨯⨯-+=-----⎰τττττT T m m TT T t T m m eeU u U dt eeU u U I 。
T 时刻输出电压为ττ2201])([T T m m eeU u U u --⨯⨯-+=。
由电路达到稳态可得10u u =，即ττ2200])([T T m m e e U u U u --⨯⨯-+=，解得τττTTm T m eeU eU u ----⨯-⨯=120。
哈工大模电大作业2
一、实验内容F μ的电容器，阻值尽量接近实际计算值。
电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 进展仿真分析。
二、原理分析给定电容值0.01uF ，计算得：43R R = = 10ΩK ，选取1R = 2R = 39ΩK 按照滤波器的工作频带，滤波器可分为低通滤波器〔LPF 〕、高通滤波器〔HPF 〕、带通滤波器〔BPF 〕、带阻滤波器〔BEF 〕几种。
按滤波器传递函数的极点数又分为一阶滤波器、二阶滤波器等。
如果滤波器仅由无源元件〔电阻、电容和电感〕组成，那么称之为无源滤波器；假设滤波器含有有源元件〔晶体管、集成运放等〕，那么称之为有源滤波器。
由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC 有源滤波器。
由于集成运放有带宽的限制，目前RC 有源滤波器的工作频率比拟低，一般不超过1MHz 。
1、 有源低通滤波器〔LPF 〕低通滤波器允许输入信号中低于截止频率的低频或直流分量通过，抑制高频分量。
有源低通滤波器是以RC 无源低通滤波器为根底，与集成运放连接而成。
2、 二阶压控型低通滤波器二阶压控型有源低通滤波器如下列图所示。
图 1. 二阶压控型低通滤波器原理图因为电容器C1的接地端改为接运放输出端，引入了正反应，由于在通带内电容器视为“开路〞，因此C1的改接不影响滤波器的通带电压放大倍数，即11up RfA R =+。
为简化计算，令23,12R R R C C C ====,根据“虚短〞和“虚断〞特征及叠加定理可解得传递函数：2()()1(3)(sCR)up o us I up A u s A u s A sCR ==+-+ 令s j ω=，得滤波器的频率响应表达式：21()(3)upu up o oA A f f j A f f =-+-式中12o f RCπ=，令21()(3)H H up o o f f j A f f -+-=解得该滤波器的上限截止频率为 1.272H o o f f f =≈ 定义有源低通滤波器的品质因数Q 为o f f =时电压放大倍数的模与通带电压放大倍数之比，即13upQ A =- 实际应用，Q 的调节范围0100Q ≤≤，一般选取1Q =附近的值。
哈工大模电大作业集成运放
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y模电课程大作业一设计题目：集成运算放大器设计院系：航天学院班级：XXX设计者：XXX学号：XXXX设计时间：2014.05.26哈尔滨工业大学2014年题目：用集成运算放大器实现下列运算关系要求所用的运放不多于三个，元件要取标称值，取值范围为 画出电路图，并用Multisim 进行仿真验证。
分析：由 知，1223i i u u +可以通过反相求和运算电路实现得到输出电压 ，而35i u dt -⎰可以通过积分电路实现，最后用减法运算电路将两者求差得到。
设计方案：1.反相求和运算电路 因为令 为了保证运放两端的对称，则4123////5R R R R k ==Ω但电阻的标称值没有5k 所以4R 取标称值5.1k 。
所以设计的反相求和运算电路如下图。
123235o i i i u u u u dt=+-⎰11,0.110k R M F C F μμΩ≤≤Ω≤≤123235o i i i u u u u dt =+-⎰12(23)i i u u -+123235o i i i u u u u dt =+-⎰3112u R A R ==3223u R A R ==31230,15k ,10R k R R k =Ω=Ω=Ω则对于12,i i u u ，则用波形发生器输入方波。
设置1i u 的幅值为1V ，频率为1kHz ，占空比为50%的方波，2i u 的幅值为2V ，频率为1kHz ，占空比为50%的方波。
对两波形发生器的设置如下图。
用示波器同时显示两个输入端和输出端的波形。
得到仿真结果如下图。
Channel_A 和Channel_B 分别为两个输入端，Channel_C 为输出端。
根据计算输出端电压112(23)7o i i u u u V =-+=与仿真结果一致。
2.积分运算电路。
根据题意235o i u u dt =-⎰，故时间常数60.2R C τ==。
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模电作业题仿真
一、设计要求
用集成运算放大器实现以下下列运算关系
⎰-+=dt u u u u i i i o 321532
要求所用的运放不多于三个，画电路图，元件要取标称值，取值范围
为uF C uF M R k 101.011≤≤≤≤Ω，
Ω。
画出电路图，并用Multisim 进行仿真验证。
二、设计思路 1、2132i i u u +部分
考虑同相求和或者反相求和电路来实现2132i i u u +部分，由于同相求和的公式推导比反相求和要复杂一些，因此，这里选择反相求和电路得到)32(21i i u u +-后，再经过反相比例运算来得到2132i i u u +。
实现该部分的电路图如图1所示：
图1 图中，输入信号1i u 为2V ，2i u 为1V 。
2、⎰
-dt u i 35部分
这是一个积分电路，时间常数为2.0=RC ，在积分电容两端并联一个较大的电阻是为输入直流量或输入失调电压、失调电流和偏置电流提供流通路径，使其不经过积分电容，从而消除积分运算电路的输出饱和现象。
该电阻的选择应保证尽可能不影响积分效果，同时又保证对输入直流量或输入失调电压等的放大倍数不能太大。
积分运算电路如图2所示：
图2 图中，输入信号3i u 为频率50HZ ，振幅为100V 的矩形波信号。
3、⎰
-+=dt u u u u i i i o 321532叠加部分
将1和2的电路图进行叠加以后，所得波形为两者求和所得结果。
此电路图如图3所示：
图3
三、仿真验证 1、2132i i u u +部分
输入信号1i u 为2V ，2i u 为1V ，理论上应得到V u u i i 73221=+，进行仿真后，得到图4的波形：
图4
输出电压为6.994V 与理论值7V 接近。
2、⎰
-dt u i 35部分
输入信号3i u 为频率50HZ ，振幅为100V 的矩形波信号，时间常数为2.0=RC ，理论上，在经过半个周期的积分后，输出电压应由O 线性减小为-5V 。
进行仿真后，输出波形如图5所示：
图5
图中，最大值为 2.481V ，最小值为-2.476V ，半个周期内，电压的改变值为2.481-（-2.476）=4.957V ≈5V ，符合理论值，但是波形整体较理论值相比向上平移了一半。
3、⎰
-+=dt u u u u i i i o 321532部分
理论上，输出波形应为最大值为7V ，最小值为2V 的三角波，但是实际上的输出波形如图6所示：
图6
实际输出波形形状与理论波形一致，但是最大值为9.447V ，最小值为4.491V ，比理论波形向上偏移了2V 多，这是由积分电路的输出波形向上漂移造成的。
四、设计总结
1、在积分运算电路的两端并联一个大阻值的电阻后，为输入直流量或输入失调电压、失调电流和偏置电流提供流通路径，使其不经过积分电容，从而消除积分运算电路的输出饱和现象，能够改善积分电路的性能，。
该电阻的选择应保证尽可能不影响积分效果，同时又保证对输入直流量或输入失调电压等的放大倍数不能太大。
2、同相输入求和电路的设计和调整比较复杂，涉及到多个电阻串并联，因此，2132i i u u 部分采用反相求和电路，再利用一反相比例运算放大电路得到。
3、平衡电阻保证了放大电路的对称性，避免输入偏置电流产生附加的差模输入电压。
4、根据不同的输出信号应选择相应的直流或者交流档位。
5、仿真开始后，波形不稳定，需要等待一段时间才能获取稳定、正确的波形。
五、本实验需进一步研究的问题 如何完全消除积分电路输出波形向上漂移的现象？应如何调节R 、C 的取值？输入信号的频率和幅度对问题的解决是否有影响？。