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文檔簡介

電子線路仿真實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練,西安歐亞學(xué)院信息工程院 EDA實(shí)驗(yàn)室,課 程 簡 介,本課程是電子類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)及技能訓(xùn)練課,主要以EDA技術(shù)中的仿真工具Electronic WorkBench為平臺(tái),結(jié)合“數(shù)字電路” 和“模擬電路”理論課開展計(jì)算機(jī)仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)。通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握EDA仿真技術(shù),具有對電子系統(tǒng)和具體電子電路性能分析的基本技能。,教 學(xué) 方 法,本課程采用講、練結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué),教師在 課堂上除講解必要的理論外,主要進(jìn)行實(shí)際操作示范和指導(dǎo)。學(xué)生通過大量的實(shí)際操作、技能訓(xùn)練和綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)后,必須自行設(shè)計(jì)一個(gè)綜合應(yīng)用題,并完成實(shí)驗(yàn)調(diào)試,寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn) 組合電路分析與設(shè)計(jì) MSI組合器件及應(yīng)用 時(shí)序電路分析與設(shè)計(jì) MSI計(jì)數(shù)器及應(yīng)用 MSI移位寄存器及應(yīng)用 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 綜合應(yīng)用實(shí)例分析與設(shè)計(jì),實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容,模擬電路仿真實(shí)驗(yàn) 共射極放大電路分析 負(fù)反饋放大電路分析 頻率特性 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用 波形發(fā)生與變換 低頻功率放大器 綜合應(yīng)用實(shí)例分析與設(shè)計(jì),數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)一 組合電路分析與設(shè)計(jì),1.測試全加器的邏輯功能 連接全加器電路,用字發(fā)生器產(chǎn)生全加器輸入號, 字發(fā)生器的設(shè)置:輸出頻率為1HZ, 地址編輯區(qū)Initial設(shè)為0000,F(xiàn)inal設(shè)為0007, 字信號輸出方式:Cylce(循環(huán))或STEP(單步) 在全加器輸入,輸出端分別加發(fā)光二極管,測試全加器的功能。 2.設(shè)計(jì)一個(gè)二位加法器電路 用二個(gè)一位全加器構(gòu)成的兩位加法器電路,輸入:加數(shù),被加數(shù)分別為A1 A0, B1 B0, 輸出:和,進(jìn)位分別為S1 S0, CO。用字發(fā)生器產(chǎn)生加數(shù)和被加數(shù)A1 A0,B1 B0,用發(fā)光二極管觀察測試結(jié)果,并將結(jié)果記錄在真值表中。 3.測試三變量表決器的邏輯功能 4.設(shè)計(jì)一位比較器 。,全加器功能測試與分析,由輸入端ABC不同狀態(tài),記錄輸出端S,CO的狀態(tài).,用二個(gè)一位全加器構(gòu)成的兩位加法器電路,輸入:加數(shù),被加數(shù)分別為A1 A0,B1 B0,輸出:和,進(jìn)位分別為S1 S0, CO 用字發(fā)生器產(chǎn)生加數(shù)和被加數(shù)A1 A0,B1 B0,用發(fā)光二極管觀察測試結(jié)果,并將結(jié)果記錄在真值表中,實(shí)驗(yàn)二 MSI組合器件及應(yīng)用,1測試2-4譯碼器和3-8譯碼器的邏輯功能: (1) 在數(shù)字集成電路庫中分別選擇74138,74139用Help觀察其功能表,說明74138與74139有何區(qū)別? (2 連接74138測試電路,用邏輯分析儀觀察74138的輸出波形,并記錄果。 2測試4選1,8選1數(shù)椐選擇器的邏輯功能: (1)在數(shù)字集成電路庫中分別選擇74153,74151,用Help觀察其功能表,說明74153,74151有何區(qū)別? (2)按圖連接74151測試電路,當(dāng)74151的地址輸入CBA按000111循環(huán)變化,數(shù)椐輸入D0 D7=10010010時(shí),輸出端Y,W應(yīng)如何變化?用邏輯分析儀觀察74151的輸出波形,并記錄結(jié)果。,實(shí)驗(yàn)二 MSI組合器件及應(yīng)用(續(xù)),3.試用一片74138和門電路實(shí)現(xiàn)下列邏輯函數(shù):,4.試分別用 74151, 74153實(shí)現(xiàn)三變量表決器,(1)寫出F1,F2的最小項(xiàng)表達(dá)式, (2)用最少的器件構(gòu)建電路,測試該電路的邏輯功能,觀察輸入、輸出波形并記錄結(jié)果.,(1)寫出F的最小項(xiàng)表達(dá)式, (2)用最少的器件構(gòu)建電路,測試該電路的邏輯功能,觀察輸入、輸出波形并記錄結(jié)果.,測試3-8譯碼器74138的邏輯功能,測試8選1數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能,在74151的數(shù)據(jù)端輸入10010010當(dāng)?shù)刂纷兓瘯r(shí)Y端串行輸出10010010,用3-8譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù),用74151實(shí)現(xiàn)三變量表決器,三變量表決器真值表,A,B,C,F,F,用74153實(shí)現(xiàn)三變量表決器,用雙四選一 74153加非門擴(kuò)展為八選一數(shù)選器,A,B,C,F,1.測試D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的邏輯功能. (1) 在D觸發(fā)器的D輸入端加信號0110010111, 測試D觸發(fā)器輸出端Q的 波形,并記錄結(jié)果。 (2) 在JK觸發(fā)器的J端加信號01100101,K端加信號11101000,測試JK觸發(fā)器輸出端Q的波形,并記錄結(jié)果。 2分析設(shè)計(jì)下列時(shí)序電路 (1)用邏輯分析儀分別測出圖1、圖2 時(shí)序電路的輸出波形,畫出狀態(tài)圖并指 出該電路的邏輯功能。 (2) 如果要求圖1四個(gè)發(fā)光二極管從左至右每次只亮一個(gè),電路應(yīng)如何修改? (3)試用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)模4加/減計(jì)數(shù)器。,實(shí)驗(yàn)三 時(shí)序電路分析與設(shè)計(jì),測試D觸發(fā)器的邏輯功能,測試JK觸發(fā)器的邏輯功能,圖1,時(shí)序電路分析,該電路是一個(gè)扭環(huán)型計(jì)數(shù)器,時(shí)序電路分析,圖2,該電路是一個(gè)模8加法計(jì)數(shù)器,環(huán)型計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì),該電路實(shí)現(xiàn)了從左到右每次只亮一個(gè)的要求,CP,Q3,Q2,Q1,Q0,模4加/減計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì),當(dāng)外部輸入X=0時(shí),狀態(tài)轉(zhuǎn)移按0001101100變 化,實(shí)現(xiàn)模4加法計(jì)數(shù)器功能。,當(dāng)外部輸入X=1時(shí),狀態(tài)轉(zhuǎn)移按0011100100變 化,實(shí)現(xiàn)模4減法計(jì)數(shù)器功能。,J0=K0=1 J1=K1=X Q0 Z=XQ1Q0,設(shè)X為加/減控制信號,Z為借位輸出,求得輸出方程和激勵(lì)方程如下,邏輯電路圖如右所示。,狀態(tài)圖,CP,Q1,Q0,x,z,模4加/減計(jì)數(shù)器實(shí)際電路及輸出波形,實(shí)驗(yàn)四 MSI計(jì)數(shù)器及應(yīng)用,1. 分別測試集成計(jì)數(shù)器74160、74161、74162、74163的邏輯能,說明這幾種集成計(jì)數(shù)器有何區(qū)別? 2分別用74160、74163設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)器 (1)按圖1連接74160計(jì)數(shù)器電路,按下啟動(dòng)開關(guān)后,觀察數(shù)碼顯示和74160的輸出波形,試問:該電路采用了何種計(jì)數(shù)方式?計(jì)數(shù)范圍(初態(tài),末態(tài))是多少?計(jì)數(shù)器的模值M=? (2)用74163采用同步置零法實(shí)現(xiàn)模12計(jì)數(shù)器,用數(shù)碼顯示器和邏輯分析儀觀察計(jì)數(shù)器的狀態(tài)變化,并記錄測試結(jié)果: 計(jì)數(shù)范圍: 初態(tài): 末態(tài): (3) 分別用兩片74160和兩片74163采用同步級聯(lián),整體置0法構(gòu)成模60計(jì)數(shù)器. (a)用數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)結(jié)果,記錄計(jì)數(shù)范圍. (b)用邏輯分析儀觀察計(jì)數(shù)器的狀態(tài)變化情況,記錄輸入,輸出波形.,測試十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160基本功能,CP,QB,QC,QD,QA,RCO,74160 異步清零(低有效) 同步置數(shù)(低有效) 計(jì)數(shù)范圍: 00001001,測試二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74163的基本功能,74163 同步清零(低有效) 同步置數(shù)(低有效) 計(jì)數(shù)范圍: 00001111,CP,QB,QC,QD,QA,RCO,用74160設(shè)計(jì)模9計(jì)數(shù)器,QA,CP,LD,QD QC QBQA00001000,采用同步置零法實(shí)現(xiàn),采用OC置數(shù)法實(shí)現(xiàn),QB,QC,QD,QD QC QBQA00011001,CP,QA,QB,QC,QD,LD,用74163設(shè)計(jì)模12計(jì)數(shù)器,采用同步置零法實(shí)現(xiàn),采用OC置數(shù)法實(shí)現(xiàn),QD QC QBQA:00001011,QD QC QBQA:01001111,QA,CP,LD,QB,QC,QD,QA,CP,LD,QB,QC,QD,用兩片74160構(gòu)成的模60計(jì)數(shù)器,采用同步級聯(lián)整體置零法 實(shí)現(xiàn),計(jì)數(shù)范圍:00000000 . . . . 01011001,QA,CP,LD,QB,QC,QD,QB,QC,QD,QA,RCO,低位片,高位片,用兩片74163構(gòu)成的模60計(jì)數(shù)器,采用同步級聯(lián) 整體置零法實(shí)現(xiàn),計(jì)數(shù)范圍:00000000 . . . . 00111011,低位片,高位片,LD,RCO,CP,實(shí)驗(yàn)五 MSI移位寄存器及應(yīng)用,1.測試集成移位寄存器的基本功能。 觀察移位寄存器74194的基本功能:用Help觀 看 功 能表,用發(fā)光二極管, 邏輯分析儀觀看狀態(tài)變化) 。試問右移和左移有何不同? 2.試用74194構(gòu)成的環(huán)形計(jì)數(shù)器如圖所示 用發(fā)光二極管和邏輯分析儀觀看74194的輸出狀態(tài)變化,記 錄結(jié)果 3.用74194構(gòu)成的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器 用發(fā)光二極管和邏輯分析儀觀看74194的輸出狀態(tài)變 化, 記錄結(jié)果.,集成移位寄存器74194的功能測試,從左移輸入SL端輸入01100101 Q0Q1Q2Q3輸出端可得到移位輸出 如圖所示,用74194構(gòu)成的環(huán)形計(jì)數(shù)器,CP,QB,QC,QD,QA,用74194構(gòu)成的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器,CP,QB,QC,QD,QA,實(shí)驗(yàn)六 脈沖波形的產(chǎn)生與變換,1.按圖1 用555定時(shí)器和阻容元件構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器 (1) 分析電路工作原理,求振蕩頻率fO=? (2)用示波器觀察VC VO的波形,并記錄結(jié)果. (3)如果要改變振蕩頻率fO應(yīng)改變哪些元件參數(shù)? 2. 按圖2用555定時(shí)器和阻容元件構(gòu)成一個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)電路 (1) 分析電路工作原理,求脈沖寬度TW=? (2) 用示波器觀察Ui,UO波形,并記錄結(jié)果. (3)如果要改變脈沖寬度TW應(yīng)改變哪些元件參數(shù)?,U0,UC,用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器及其波形,T=0.7(R1+2R2)C=1mS f =1KHZ,Ui,Uo,用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)電路及其波形,TW=1.1RC,TW,實(shí)驗(yàn)七 綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn),一、某序列碼發(fā)生器電路如下圖所示, (1) 分析電路工作原理,指出各部分電路的名稱和功能. (2) 分析Z1和Z2的輸出結(jié)果. (3) 連接序列碼發(fā)生器電路,用邏輯分析儀觀察波形,并記錄結(jié)果.,序列碼發(fā)生器電路圖,序列碼發(fā)生器各點(diǎn)輸出波形,CP,QB,QC,QD,QA,Z1,Z2,二 .階梯波發(fā)生器 某階梯波發(fā)生器如下圖所示, (1) 分析電路工作原理,指出各部分電路的名稱和功能. (2) 求出74161的時(shí)鐘頻率, (3) 按圖連接階梯波發(fā)生器電路,用邏輯分析儀觀察波形,并記錄結(jié)果,實(shí)驗(yàn)七 綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)(續(xù)),階梯波發(fā)生器電路圖,階梯波發(fā)生器波形圖,CP,UO,實(shí)驗(yàn)八 綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)題 一試用74138譯碼器和74151數(shù)選器構(gòu)成一個(gè)數(shù)值比較電路,即該電路能完成兩個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)的相同比較功能,當(dāng)A2 A1 A0= B2 B1 B0 時(shí) ,輸出L=1,否則L=0. 二試用74138和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警電路,要求用數(shù)碼管顯示報(bào)警情況.該電路有3個(gè)報(bào)警信號,當(dāng)?shù)谝宦酚袌?bào)警信號時(shí), 數(shù)碼管顯示1; 當(dāng)?shù)诙酚袌?bào)警信號時(shí), 數(shù)碼管顯示2; 當(dāng)?shù)谌酚袌?bào)警信號時(shí), 數(shù)碼管顯示3; 當(dāng)有兩路或兩路以上

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