电工电子实验连续时间系统与模拟混合电路的设计
连续系统的模拟
连续时间LTI系统的模拟框图
※ 并联型结构 将系统函数展开成部分分式之和的形式，形成一阶或二阶 子系统并联的形式，即 H(s) = H1(s) + H2(s) + …. + Hn(s) 画出每个子系统直接型模拟框图, 然后将各子系统并联。
例：已知某连续时间LTI系统的系统函数H(s) 5s 5
※ 系统的并联
连续时间系统的模拟
H1(s)
X (s)
Y(s)
H2(s)
X (s)
H1(s)+H2(s)
Y(s)
Y(s) H1(s)X (s) H2(s)X (s) [H1(s) H2(s)]X (s)
连续时间系统的模拟
※ 系统的反馈环路
E(s)
X (s)
K (s)
Y(s)
Y (s) E(s)K(s) Y(s) K(s) X (s)
j0
W(s)
w(n) (t) an1w(n1) (t) a1w'(t) a0w(t) x(t) ① y(t) bnw(n) (t) bn1w(n1) (t) b1w'(t) b0w(t) ②
连续时间LTI系统的模拟框图
※ 直接型结构
将①式改写为
w(n) (t) x(t) a n1w(n1) (t) a1w'(t) a0w(t)
H
(s)
s 1 2
(5/ 6)s1 1 2s 1
(4 / 3)s1 1 5s1
0.5
s1
5/6
s1
2
s1
4/3
5
Y(s)
连续时间LTI系统的模拟
谢谢
本课程所引用的一些素材为主讲老师多年的教学积累，来源 于多种媒体及同事、同行、朋友的交流，难以一一注明出处，特 此说明并表示感谢！
电工电子综合实验Ⅱ-电子计时器电路设计实验报告-优秀
（1）脉冲发生电路………………………………………10 （2）计时电路……………………………………………11 （3）译码显示电路………………………………………12 （4）校分电路……………………………………………13 （5）清零电路……………………………………………15 （6）整点报时电路………………………………………16 七、 实验总逻辑电路图………………………………………17 八、 电子计时器引脚接线图…………………………………18 九、 创新设计及实验总结……………………………………19
1Cr
U3 CD4518
BCD 码加法计数 保持 BCD 码加法计数 保持
6. CD4511(译码器)
f1
g1
a1
b1
c1
d1
Vdd
e1 Vss
~LI
~BI
U4 CD4511
LE
B
C
D
图 6.
CD4511 引脚布局图
表 6. 逻辑功能表 输入 功能 试灯 消隐 锁存 译码 错码
LT
A
输出 B A X 0 X a b c d e f g 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 原态不变 正确译码 错误或消隐
6
5. CD4518（BCD 码十进制计数器）
Vdd 2Cr 2Qd 2Qc 2Qb 2Qa 2EN 2CP Vss
1CP
1EN
1Qa
1Qb
1Qc
1Qd
图 5. 表 5. 功能 CR 清零 计数 保持 计数 保持 1 0 0 0 0 输入 CP × ↑ ↑ 0 1
CD4518 引脚布局图 CD4518 逻辑功能表 输出 EN × 1 0 ↓ ↓ QD 0 QC 0 QB 0 QA 0
模拟电子电路设计与实践
随着电路集成度的提高，模拟电子电路的尺寸也在不断减小。这使得电子设备 更加便携，满足了现代社会对便携设备的需求。
高频化与高速化
高频化
随着无线通信技术的发展，模拟电子 电路的工作频率越来越高。高频化使 得电路能够处理更高频率的信号，提 高了信号传输的效率和速度。
高速化
高速化是模拟电子电路的重要发展趋 势之一。高速电路能够实现高速数据 传输和处理，广泛应用于通信、雷达 、医疗等领域。
元器件焊接
焊点检查
使用适当的焊接工具和焊料，按照一定的 焊接顺序，将元器件焊接到电路板上。
焊接完成后，检查焊点是否饱满、无虚焊 、无短路，确保电路连接可靠。
元器件的选择与使用
元器件选择
根据电路设计需求，选择合 适的电子元器件，如电阻、 电容、电感、二极管、三极 管等。
元器件规格
了解元器件的规格参数，如 额定电压、额定电流、精度 等，确保所选元器件符合设 计要求。
元器件使用
按照电路原理图，正确连接 元器件，避免错接、漏接等 现象。
元器件替换
在实践过程中，如果发现元 器件损坏或不符合要求，应 选择合适的替换元器件，并 重新进行测试和验证。
电路调试与测试
电源调试
信号测试
检查电源是否正常，如电压 是否稳定、电流是否符合要
求等。
使用适当的测试仪器，如示 波器、信号发生器等，测试 电路的输入输出信号是否正
模拟电子电路设计与实 践
作者：XXX
20XX-XX-XX
目录
Contents
• 模拟电子电路基础 • 模拟电子电路设计 • 模拟电子电路实践 • 模拟电子电路应用 • 模拟电子电路发展趋势
01 模拟电子电路基础
模拟信号与数字信号的区别
数模混合课程时钟电路设计报告
《数模混合课程设计》设计报告——时钟电路设计学系姓名：hejing学号：专业班级：通信工程2班指导教师：李华兵2011-10-12时钟电路设计何靖指导老师：李华兵一、课题名称：时钟电路设计二、内容摘要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,广泛用于个人家庭,车站, 码头,办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
本次设计是设计一个利用直流稳压电源供电的数字电子钟，具体由以下几个功能模块组成：直流稳压电源、震荡分频器、计数器、译码显示器等组成，实现了数模混合设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子时钟，能够进行校时功能。
关键词：数模混合555 定时器；多谐振荡器；分频器；计数器；数字钟三、设计内容及要求1、模拟电路部分设计要求(1)要求输出直流电压正5V，最大输出电流500mA，稳压系数<=0.05.(2)该直流稳压电源可供数字电路正常工作。
2、数字电路部分设计要求(1)设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟，应具有校时功能。
(2)方案设计时可充分发挥所学，可进行功能扩展，尽量选用中小规模集成电路设计。
3、电路仿真要求利用Multisim2001软件对不同设计方案的电路进行仿真分析，根据仿真结果选择最佳方案，体现到设计报告中。
4、电路原理图要求：利用Protel99se绘制指导书上所提供的模拟电路和数字电路的原理图，按照所提供元器件封装，进行ECR检查无误后生成网络表。
5、PCB绘图要求：（1）采用单面板制图，板框尺寸为长14cm，宽9cm。
模拟电路除变压器外，其余均和数字电路画在一张PCB图上，注意模拟地和数字地要一点接地，应留出变压器二次电压的输入接口，直流稳压电源的输出接口。
（2）焊盘之间只允许走一根铜膜线。
（3）信号线，电源线及地线的最小铜膜线宽度为40mil。
（4）要求所有元件焊盘孔直径为0mil，外径80mil。
电工实训虚拟仿真实验报告
随着科技的不断发展，虚拟仿真技术逐渐应用于各个领域，其中电工实训虚拟仿真实验作为一种新型实训方式，具有直观、高效、低成本等优点。
通过虚拟仿真实验，可以让学生在计算机上模拟真实实验环境，提高学生的动手能力和实践技能。
本实验报告以电工实训虚拟仿真实验为例，详细阐述实验过程、实验结果及实验心得。
二、实验目的1. 熟悉电工实训虚拟仿真软件的操作方法；2. 通过虚拟实验，掌握电路元件的识别、电路图的绘制、电路的搭建与调试等基本技能；3. 培养学生的团队合作精神、创新意识和解决问题的能力；4. 为实际电工实训提供理论依据和实践指导。
三、实验内容1. 熟悉电工实训虚拟仿真软件（1）软件名称：EWB（Electronics Workbench）（2）软件界面：EWB软件界面主要包括工具栏、元件库、电路窗口、信号发生器、示波器等；（3）软件操作：学会使用工具栏中的元件库、电路窗口、信号发生器、示波器等工具，搭建电路并进行仿真实验。
2. 电路元件的识别与电路图的绘制（1）电路元件：熟悉电阻、电容、电感、二极管、三极管等常用电路元件的名称、符号、作用和参数；（2）电路图：学会使用EWB软件绘制电路图，包括元件的摆放、连接等。
3. 电路的搭建与调试（1）搭建电路：根据电路图，在EWB软件中搭建电路；（2）调试电路：通过改变电路参数，观察电路输出波形，调整电路达到预期效果；（3）分析电路：根据电路输出波形，分析电路的工作原理和性能。
1. 熟悉EWB软件操作（1）打开EWB软件，熟悉软件界面；（2）学习使用工具栏中的元件库、电路窗口、信号发生器、示波器等工具。
2. 电路元件的识别与电路图的绘制（1）识别电路元件：在元件库中查找电阻、电容、电感、二极管、三极管等元件；（2）绘制电路图：按照电路图要求，将元件放置在电路窗口中，并连接电路。
3. 电路的搭建与调试（1）搭建电路：根据电路图，在EWB软件中搭建电路；（2）调试电路：通过改变电路参数，观察电路输出波形，调整电路达到预期效果；（3）分析电路：根据电路输出波形，分析电路的工作原理和性能。
数模混合设计报告
数模报告时钟电路的设计与制作成都理工大学工程技术学院专业：电子信息科学与技术学号：指导教师：姓名：日期：计时电路设计原理与制作一、设计任务设计并制作一个60秒计时电路，要求自制直流稳压电源，能够提供给数字时钟+5V的电压。
同时具有手动复位的功能，能够产生一个1Hz的秒计时脉冲。
并且具有进位功能能够显示出完整的24小时制的时钟电路，同时具有手动校时电路，能够对计时电路手动校正时间，校时电路包括对分、时校时。
设计并仿真出时、分电路。
1、模拟电路部分设计要求（1）制作输出电压可调的直流稳压电源，输出电压范围为 1.25～15V，通过电位器调节至5V。
（2）该直流稳压电源可供数字电路正常工作。
2、数字电路部分设计要求（1）设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟（23小时59分59秒）如图，应具有校时功能。
时分秒....二、设计思路1、直流稳压电源：为时钟电路提供一个+5V 的电压，驱动时钟电路的正常工作。
2、脉冲产生模块：能够产生秒脉冲信号，从而实现对计时模块的控制。
3、计时循环模块：能够对时钟脉冲计数，并且能够对计数电路自动复位。
4、译码显示模块：用数码管将计数循环电路模块的状态转换为数字显示出来。
5、秒控制模块：实现对秒计时器的复位功能。
6、时、分校时模块：能够实现对电路中的时、分显示进行校时。
三、设计方案1、直流稳压电源：通过变压器将220V的家庭用电降为电压更低的正弦交流电（如22V），然后通过电桥（整流电路，利用单向导电性能的整流元件）将正负交替变化的正弦交流电压转换成单方向的脉动直流电压，通过滤波电路尽可能的将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流分量）减小，使输出电压成平滑的直流电压。
再通过稳压芯片使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。
常用的稳压芯片有7815、7805、7809、LM317等。
2、多谐振荡电路：多谐振荡器是一种能够产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波形发生器。
中国石油大学华东电工电子实习报告
第一部分继电控制电路设计与组装1、电路原理与设计电路原理图如上图。
SB1、SB2为点动开关，KM为交流触发器，KT为时间继电器。
实验电压为380V，而灯泡的额定电压为220V，所以电路中串联两个灯泡。
操作过程：闭合SB1，灯泡通电发光；交流触发器的线圈KM通电，常开开关KM闭合，实现了KM的自锁；时间继电器的线圈KT通电，由于延时作用，常闭开关KT延时打开。
KT打开后，交流继电器的线圈KM断电，常开开关KM打开，灯泡断电熄灭。
闭合SB2有同样的效果。
由此实现了异地控制与延时熄灭。
2、收获与建议（1）电路设计部分，通过对课本中理论知识的回顾，正确设计出实验电路，加深了对理论知识的理解与掌握。
（2）电路组装部分。
第一，再次意识到了安全在实验中的重要性，本实验为380V强电实验，实验电路必须准确无误才能保证实验的安全性，这就要求在实验中严格按照设计的原理图连线，以确保安全。
第二，意识到了合作的重要性。
两人一组的实验，注重分工，更需要默契的配合。
本实验中，固定器件，连线等等均需要合作才能很好的完成。
第三，实验器件的合理布局对最后的连线有着重要的影响。
实验中，我们多次更换器件的位置，最终使导线交叉弯折尽可能少，布线比较合理美观。
第二部分温度检测与报警电路1、电路原理实验电路原理图如图所示，可以分为信号检测，声音报警和继电控制三部分。
信号检测部分完成对温度的检测，利用热敏电阻实现温度信号到电信号的转换，然后利用两个比较器，实现对报警条件的控制，即越线报警，并通过电容的充放电来延长报警时间。
原理图中，R1、R2、R3、R5、R6 用于分压，RP1、RP2用于调节比较器两输入端的电位以实现对输出信号的控制，C1、D1、R4用于实现延长报警时间。
声音报警部分接收来自信号检测部分8脚的信号实现报警。
当温度过高时，8脚输出高电平，555处于工作状态。
555的输出端3脚输出为方波，即有高低电平之分，利用两个三极管Q1、Q2的分别导通即可实现报警器的连续报警。
电工电子技术课程设计--家庭模拟电路设计
电工电子技术课程设计题目班级学号姓名指导教师时间目录1、总体方案与原理说明. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .1(一)原理与介绍. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1（二）设计总体思路. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 62、进户线单元电路.. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73、漏电开关1电路. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94、漏电开关2电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95、漏电开关3电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106、总体电路原理图. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 118、元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129、参考文献. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1310、总结. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 14一、总体方案与原理说明随着人们赋予家居越来越详细的功能及美观舒适的要求，家居装潢中的电器设计与安装就变得尤为重要。
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K2
“1”
K1 “0”
DAC0832 八位D/A转换
4 D3 16
D4 15
D5 14
D6
1 CS
20 VCC ILE 19
8 VREF RFB 9
11 IOUT1
2 WR1 IOUT2 12
3 AGND
5 D2
10 DGND
6 D1
17 XFER D0 7
18 WR2 D7 13
+5V
LM324
2- 4 1
例：输入的二进制数为“1111”，当接在D0~D3端时， Dn=23+22+21+20=15,若VREF为5V时，V0＝-(5/256)*15=-0.29V;
接D3~D6端时，Dn=26+25+24+23=120,V0=-2.34V(输出电压也不能
太大，要考虑运放的饱和失真)
25
实验电路
16kHz
1
R1 R2
1 S
R1 LS 2
1 S1
R1C
1
1 R1C
1 R2C
S1
1 LC
S2
பைடு நூலகம்
7
（三）在Multisim下构建系统模拟电路 Ø 应遵循以下几个原则:
– (1)系统模拟电路输入端必用加法器模块对输入信 号和反馈信号求和，加法器输出送积分器模块。
– (2)根据S 的最高幂次n，取出n个积分器模块串接。 – (3)每个算子S的系数使用比例放大器模块。 – (4)传输函数H(S)的分子是输出项，分子中各项比
28
波形控制电路： 在开关K2K1的控制下，实现三种不同波形的输出。 K2K1＝01时，转换器输入的二进制数为加法计数;
K2K1＝10时，转换器输入的二进制数为减法计数； K2K1＝11时，转换器先输入加法计数结果，然后输入 减法计数结果。 由7486异或门实现： A 0 A A 1 A 计数器输出与“0”异或，实现加计数（正斜率波形）； 计数器输出与“1”异或，实现减计数（负斜率波形）； 为实现先加后减（三角波）则通过组合电路，使其先加 后减。
1/2 74LS393
双4位二进制计数器
3
1 CPQ10
4
Q11
2
Q12 5 CR Q13 6
四2输入异或门 1 +3 2 4 +6 5
9
13
11
CP Q20
10 Q21
9 12 Q22
12 & 11
13
9
+8 10 12
+ 11 13
CR 8
&8
Q23
10
F
1/2 74LS393 双4位二进制计数器
片选
写入 模拟1地
数字 输入 参考电压
管脚图及引脚功能：
电源
输入锁 存允许
写入 2
转移 控制
数字输入
反馈
电阻 数字地
电流输出2
电流输出1
22
3、应用提示
l 所有不用的数字输入端应连到VCC或地，如果
悬浮，则将该引脚作为逻辑“1”处理。
l 单级性输出
V0
VREF 256
Dn
23
4、设计提示 组成框图：
29
整个控制电路由7486、7400、74393中另一个计数器完成
逻辑电路真值表
逻辑 电路 Q20 K2 K1 输出
F
说明
0 00
φ
题意无要求，任意 输出
0 01 0
正斜率阶梯波
0 10 1
负斜率阶梯波
0 1 1 0 正斜率的阶梯波
题意无要求，任意 1 00 φ
输出
1 01 0
正斜率阶梯波
1 10 1
同时，因运放的反相作用，第一个运放的 输出实际是负电压。故增加第二个放大倍数 ≤|1| 的运放，使输出电压再次反相并通过电位 器Rf的调节使输出幅度满足等于2V的要求。
27
计数器：
使用双四位二进制计数器74LS393中的第 一个计数器对时钟计数，得到16个二进制 数，为数模转换器提供4位二进制数。下降 沿触发。 每个二进制数对应输出信号中的一个台阶。 将此信号直接送去D/A转换可获得正斜率 的阶梯波。
例放大器模块的输出用加法器求和后成为系统输 出（只有一项时不用加法器）。分母是负反馈项， 其系数（比例放大器的输出）正、负异号后送输 入端加法器。
– (5)分母中为1的常数项不用任何运算模块 Ø 启动Multisim 11演示系统模拟
8
（四）图5.57 二阶带通电路
时域电路：
复频域电路：
L
采用器件： LM324、DAC0832、XC3S50AN各一片
时钟可由数字实验箱提供
24
•
单元电路设计
D/A转换：
由DAC0832完成。因16个台阶，可用4位二进制数。 根据输出电压要求选定数字输入端。
输出电压计算公式：
V0
VREF 256
Dn
其中：VREF参考电压，Dn是二进制数转换为等值的十进制数。 显然，4位二进制数接在不同的数字输入端，转换的Dn值不同， 输出电压也就不同。
复频域
R
R
1
C
SC
L
SL
6
（二） 把传输函数化成Multisim所需的标准形式
– (A)真分式：算 子S 在分子的幂 次不高于分母的 幂次。
– (B)因需用积分 器仿真，算子S 应化成S -n 形式。
– (C)分母的常数 项化成1。
例如：
H(S)
S
R1CS 2
1
R1 R2
S
R1 L
1
S
R1C
31
使用原理图输入方式实现数字部分的设计
控制电路
32
FPGA加测试激励代码
与图形中时钟名称一致 与图形中按键名称一致
开始加计数
控
制
电
路
仿
开始减计数
真
波
形
开始减计数 开始加计数
34
谢 谢！
35
18
• 输出波形示意图
19
设计过程
1、D/A转换器工作原理
倒梯形电阻网络D/A转换器 d0~d3:输入的二进制代码；S0~S3：模拟开关
20
iΣ =
I 2
d3
I 4
d2
I 8
d1
I 16
d0
V0= -R iΣ =
VREF 24
(d3 23
d222
d121 d0 20 )
第n位输入的倒梯形电阻网络输出模拟电压V0为：
Ø 实际系统可以是电的或非电的物理系统，其激励和 响应不一定是电物理量。模拟装置可以与实际系统 的内容完全不同，其激励和响应是电物理量。但是 两者的微分方程完全相同，输入输出关系即传输函 数也完全相同。
Ø 所以，可以通过对模拟装置的研究来分析实际系统。 对于那些用数学手段较难处理的高阶系统来说，系 统模拟就更为有效。
连续时间系统模拟 数字与模拟混合电路的设计
连续时间系统的模拟（P17页1）
实验目的： 1、学习如何根据给定的连续系统的传输函 数，用基本运算单元组成模拟装置 2、掌握将multisim软件用于系统模拟的基 本方法
1、基本概念
Ø 求解系统响应的问题，实际上就是求解微分方程的 问题。一些实际系统的微分方程可能是高阶方程或 是一微分方程组。在电学中，系统的模拟就是用由 基本运算单元电路组成的模拟装置来模拟实际系统。
4
2、仿真软件运用（时域求解）
Ø时域求解图2-14电路的传输特性 Ø启动Multisim 11讲解时域求解
5
3、仿真软件运用（系统模拟）
(一）将时域电路转换成复频域等效电路并求传递函数
时域电路：
复频域电路：
1k C 1k C
1F
1F V2
1000
V1(S)
106 S
1000
106 S
V2(S)
时域
3
• 在Multisim 11软件中，运用其控制器件 库所提供的加法器、积分器、比例放大 器等模块可简便、有效地用于构成系统 模拟电路，实现系统仿真分析。使得这 种仿真过程变的更为简便，有效。
• 本次实验要求运用Multisim 11仿真软件 对教材P17的图2-14和图2-15电路的传输 特性（幅频特性、相频特性）分别作时 域求解和复频域（系统模拟）求解并比 较结果。
5.6mH 0.1F R
V1
20Ω
V2
5.6S 103 107 R
V1(S)
S 20
V2(S)
H10 (S )
V2 (S) V1 ( S )
SL
R 1
R
SC
1.7857S
2
3571.4S 1 109 3571.4S
1
1
13
(二)可编程阶梯波发生器
实验课题：设计一个可编程波形发生器（P196） 技术指标： 开关K2K1=01时，输出正斜率锯齿波。 开关K2K1=10时，输出负斜率锯齿波。 开关K2K1=11时，输出由正负斜率锯齿波合成的 三角波。 输出锯齿波时f=1KHZ；输出三角波时f=0.5KHZ。 输出正负斜率锯齿波上升或下降的台阶数等于16。 输出幅度V0在0V至2V间可调。 电源电压为±5V。
3+
11
R1
10k
-5V
Rf
10k
6-
7
5+
out
R2 4.7k
26
输出电路：
由LM324完成。考虑输出电压可从0V调到 2V。也可控制数模转换器的参考电压进行调 节。
第一个运放的作用是将DAC0832的电流输 出转换成电压输出，由于D/A转换的每一台阶 电压幅度为156.25mV，第16个台阶将达2.34V， 超出输出幅度等于2V的要求。