電子線路仿真實驗與訓(xùn)練.ppt

電子線路仿真實驗與訓(xùn)練,西安歐亞學(xué)院信息工程院 EDA實驗室,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，結(jié)合“數(shù)字電路” 和“模擬電路”理論課開展計算機仿真和虛擬實驗。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)合的方式進行教學(xué)，教師在 課堂上除講解必要的理論外，主要進行實際操作示范和指導(dǎo)。學(xué)生通過大量的實際操作、技能訓(xùn)練和綜合應(yīng)用設(shè)計后，必須自行設(shè)計一個綜合應(yīng)用題，并完成實驗調(diào)試，寫出實驗報告。,數(shù)字電路仿真實驗 組合電路分析與設(shè)計 MSI組合器件及應(yīng)用 時序電路分析與設(shè)計 MSI計數(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)用實例分析與設(shè)計,實 驗 內(nèi) 容,模擬電路仿真實驗 共射極放大電路分析 負反饋放大電路分析 頻率特性 集成運算放大器及其應(yīng)用 波形發(fā)生與變換 低頻功率放大器 綜合應(yīng)用實例分析與設(shè)計,數(shù)字電路仿真實驗,實驗一 組合電路分析與設(shè)計,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)計一個二位加法器電路 用二個一位全加器構(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,實驗二 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，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。,實驗二 MSI組合器件及應(yīng)用(續(xù)),3.試用一片74138和門電路實現(xiàn)下列邏輯函數(shù)：,4.試分別用 74151， 74153實現(xiàn)三變量表決器,(1)寫出F1,F2的最小項表達式, (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的最小項表達式, (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rY端串行輸出10010010,用3-8譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù),用74151實現(xiàn)三變量表決器,三變量表決器真值表,A,B,C,F,F,用74153實現(xiàn)三變量表決器,用雙四選一 74153加非門擴展為八選一數(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)計下列時序電路 （1）用邏輯分析儀分別測出圖1、圖2 時序電路的輸出波形,畫出狀態(tài)圖并指 出該電路的邏輯功能。 （2） 如果要求圖1四個發(fā)光二極管從左至右每次只亮一個，電路應(yīng)如何修改？ （3）試用JK觸發(fā)器設(shè)計一個模4加/減計數(shù)器。,實驗三 時序電路分析與設(shè)計,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,時序電路分析,該電路是一個扭環(huán)型計數(shù)器,時序電路分析,圖2,該電路是一個模8加法計數(shù)器,環(huán)型計數(shù)器的設(shè)計,該電路實現(xiàn)了從左到右每次只亮一個的要求,CP,Q3,Q2,Q1,Q0,模4加/減計數(shù)器的設(shè)計,當(dāng)外部輸入X=0時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移按0001101100變 化，實現(xiàn)模4加法計數(shù)器功能。,當(dāng)外部輸入X=1時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移按0011100100變 化，實現(xiàn)模4減法計數(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/減計數(shù)器實際電路及輸出波形,實驗四 MSI計數(shù)器及應(yīng)用,1. 分別測試集成計數(shù)器74160、74161、74162、74163的邏輯能，說明這幾種集成計數(shù)器有何區(qū)別？ 2分別用74160、74163設(shè)計任意進制計器 (1)按圖1連接74160計數(shù)器電路，按下啟動開關(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數(shù)方式？計數(shù)范圍（初態(tài)，末態(tài)）是多少？計數(shù)器的模值M=? （2）用74163采用同步置零法實現(xiàn)模12計數(shù)器，用數(shù)碼顯示器和邏輯分析儀觀察計數(shù)器的狀態(tài)變化，并記錄測試結(jié)果： 計數(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計數(shù)器. (a)用數(shù)碼管顯示計數(shù)結(jié)果,記錄計數(shù)范圍. (b)用邏輯分析儀觀察計數(shù)器的狀態(tài)變化情況,記錄輸入,輸出波形.,測試十進制計數(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) 計數(shù)范圍: 00001001,測試二進制計數(shù)器74163的基本功能,74163 同步清零(低有效) 同步置數(shù)(低有效) 計數(shù)范圍: 00001111,CP,QB,QC,QD,QA,RCO,用74160設(shè)計模9計數(shù)器,QA,CP,LD,QD QC QBQA00001000,采用同步置零法實現(xiàn),采用OC置數(shù)法實現(xiàn),QB,QC,QD,QD QC QBQA00011001,CP,QA,QB,QC,QD,LD,用74163設(shè)計模12計數(shù)器,采用同步置零法實現(xiàn),采用OC置數(shù)法實現(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計數(shù)器,采用同步級聯(lián)整體置零法 實現(xiàn),計數(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計數(shù)器,采用同步級聯(lián) 整體置零法實現(xiàn),計數(shù)范圍：00000000 . . . . 00111011,低位片,高位片,LD,RCO,CP,實驗五 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)形計數(shù)器,CP,QB,QC,QD,QA,用74194構(gòu)成的扭環(huán)形計數(shù)器,CP,QB,QC,QD,QA,實驗六 脈沖波形的產(chǎn)生與變換,1.按圖1 用555定時器和阻容元件構(gòu)成一個多諧振蕩器 (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定時器和阻容元件構(gòu)成一個單穩(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定時器構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)電路及其波形,TW=1.1RC,TW,實驗七 綜合應(yīng)用實驗,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,實驗七 綜合應(yīng)用實驗（續(xù)）,階梯波發(fā)生器電路圖,階梯波發(fā)生器波形圖,CP,UO,實驗八 綜合應(yīng)用設(shè)計題 一試用74138譯碼器和74151數(shù)選器構(gòu)成一個數(shù)值比較電路,即該電路能完成兩個三位二進制數(shù)的相同比較功能,當(dāng)A2 A1 A0= B2 B1 B0 時 ,輸出L=1,否則L=0. 二試用74138和門電路設(shè)計一個報警電路,要求用數(shù)碼管顯示報警情況.該電路有3個報警信號,當(dāng)?shù)谝宦酚袌缶盘枙r, 數(shù)碼管顯示1; 當(dāng)?shù)诙酚袌缶盘枙r, 數(shù)碼管顯示2; 當(dāng)?shù)谌酚袌缶盘枙r, 數(shù)碼管顯示3; 當(dāng)有兩路或兩路以上