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1、电子电路设计与仿真实验目 录实验一 NI multisim 10仿真软件的基本操作3实验二 晶体管放大器电路实验5实验三 门电路8实验四 时序逻辑电路实验18实验五 集成运算放大器电路实验21实验六 波形发生器电路29实验七 模拟乘法器电路33实验八 集成定时电路38实验一 NI multisim 10仿真软件的基本操作一、实验目的和要求掌握NI multisim 10系统，NI multisim 10的主窗口、菜单栏、工具栏、元器件库、仪器仪表库的基本界面；NI Multisim 10的文件（File）、编辑（Edit）、创建子电路等基本操作；元器件的操作、电路图选项的设置、导线的操作、输入
2、/输出端等电路创建的基础；数字多用表、示波器、函数信号发生器、电压表、电流表等仪器仪表的基本操作；NI Multisim 10的电路分析菜单和分析方法。二、 实践内容或原理重点掌握NI Multisim 10仿真软件的基本操作方法，重点是NI Multisim 10的菜单、工具栏、元器件库、仪器仪表库、电路创建的操作方法。主要包含有：1. NI multisim 10的基本界面、主窗口、菜单栏、工具栏2. NI multisim 10的元器件库3. NI multisim 10的仪器仪表库4. NI multisim 10的基本操作a. 文件（File）基本操作b. 编辑（Edit）的基本操作
3、c. 创建子电路（Place New Subcircuit）d. 在电路工作区内输入文字（PlaceText）e. 输入注释（PlaceComment）f. 编辑图纸标题栏（PlaceTitle Block）5. 电路创建的基础a. 元器件的操作b. 电路图选项的设置c. 导线的操作e. 输入/输出端6.仪器仪表的使用a. 仪器仪表的基本操作b. 数字多用表（Multimeter）c. 函数信号发生器（Function Generator）d. 瓦特表（Wattmeter）e. 示波器（Oscilloscope）f. 波特图仪（Bode Plotter）g. 字信号发生器（Word Gener
4、ator）h. 逻辑分析仪（Logic Analyzer）i. 逻辑转换仪（Logic Converter）j. 失真分析仪（Distortion Analyzer）k. 频谱分析仪（Spectrum Analyzer）l. 网络分析仪（Network Analyzer）m. 电流/电压（I/V）分析仪n. 测量探针和电流探针o. 电压表p. 电流表7. NI multisim 10的分析菜单三、需用的仪器、试剂或材料等1.计算机2.NI Multisim电子电路计算机仿真软件3.教材基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析黄智伟主编，电子工业出版社，2011四、实践步骤或环节
5、1. NI multisim 10的基本界面、主窗口、菜单栏、工具栏的介绍和操作2. NI multisim 10的元器件库的介绍和操作3. NI multisim 10的仪器仪表库介绍和操作4. NI multisim 10的文件、编辑、子电路创建等基本操作5. 元器件的操作、电路图选项的设置、导线的操作等电路创建的基础操作 6. 数字多用表、函数信号发生器、示波器等仪器仪表的使用7. NI multisim 10的分析菜单的介绍和操作五、思考1Multisim软件具有哪些优势？2什么时候需要放置节点？3手动连线和自动连线有什么区别？4要得到电路的幅频特性和相频特性，有几种方法可以实现？5如
6、何分析电路的静态工作点？实验二 晶体管放大器电路实验一、实验目的和要求1.掌握单管放大器电路基本原理、静态工作点的分析、动态分析。2掌握负反馈放大器电路工作原理，负反馈对失真的改善作用，负反馈对频带的展宽。二、实践内容或原理1单管放大器电路基本原理图2.1.1为电阻分压式工作点稳定的单管放大器电路图，偏置电路采用RB11和RB12组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号uo，从而实现了电压放大。在图2.1.1电路中，当流过偏置电阻RB11和RB12的电流远大于晶体
7、管的基极电流IB时（一般510倍），静态工作点可用下式估算电压放大倍数输入电阻式中，rbe为三极管基极与发射极之间的电阻。输出电阻RORC图2.1.1 电阻分压式工作点稳定放大电路2. 负反馈放大器电路工作原理图2.2.1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过RF(RF)把输出电压uo引回到输入端，加在晶体管VT1(VT1)的发射极上，在发射极电阻RF1(RF1)上形成反馈电压uf 。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。 闭环电压放大倍数Auf=其中，式中，Au为基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数；1AuFu为反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善
8、的程度。 反馈系数ui uo 图2.2.1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器 输入电阻Rif(1AuFu)Ri式中，Ri为基本放大器的输入电阻。 输出电阻式中，RO为基本放大器的输出电阻。AuO为基本放大器RL时的电压放大倍数。三、需用的仪器、试剂或材料等1.计算机2.NI Multisim电子电路计算机仿真软件3.教材基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析黄智伟主编，电子工业出版社，2011四、实践步骤或环节1. 按照图2.1和图2.2，构造电阻分压式工作点稳定放大电路和带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器电路；2 输出不失真的情况下进行单管放大器静态工作点的分析3
9、 进行单管放大器的动态分析4 分析负反馈对失真的改善作用5 分析负反馈对频带的展宽五、思考1如何估算单管放大器的静态工作点和放大倍数？2若单管放大器的输出有失真，应从哪几个方面考虑？单管放大器的静态工作点如何调整？3测试负反馈放大电路的通频带时，纵坐标采用线性还是分贝值显示哪一种更方便？实验三 门电路一、实验目的和要求1. 掌握门电路组成的应用电路的仿真设计与分析方法，重点掌握编码器电路和译码器电路的电路结构与计算机仿真设计方法。2掌握电路中竞争冒险现象的分析与消除。二、实践内容或原理1编码器电路用两片74LSl48接成16线4线优先编码器电路如图3.1.1所示，将16个低电平输入信号编为00
10、001111 16个4位二进制代码。其中的优先权最高，的优先权最低。由于每片74LSl48只有8个编码输入，所以需将16个输入信号分别接到两片上。现将8个优先权高的输入信号接到第1片(U)的输入端07，而将8个优先权低的输入信号接到第2片(U1)的输入端07。按照优先顺序的要求，只有均无输入信号时，才允许对的输入信号编码。因此，只要把第1片的“无编码信号输入”信号E0作为第2片的选通输入信号。此外，当第1片有编码信号输入时它的GS=0，无编码信号输入时GS=1，正好可以用它作为输出编码的第四位，以区分8个高优先权输入信号和8个低优先权输入信号的编码。由图3.1可见，当中任一输入端为低电平时，例
11、如0，则片(U)GS=0，Z3=1, =011。同时片(U)的E0=1，将片(U1)封锁，使它的输出=111。于是在最后的输出端得到Z3Z2Z1Z0=1011。如果中同时有几个输入端为低电平，则只对其中优先权最高的一个信号编码。其他编码结果读者可通过仿真观察。在进行仿真时要注意调节二极管的参数，本例调节二极管的端电压为3V时，发光二极管亮。图3.1.1用两片74LSl48接成16线4线优先编码器2译码器驱动指示电路74145是BCD码到十进制数译码器，其逻辑功能见表3.2.1。74145为集电极开路输出型的电路其吸收大电流的能力较强且输出管具有高的击穿电压。74145的逻辑符号如图3.2.1所
12、示，用74145选择驱动指示灯和继电器的电路如图3.2.2所示。表3.2.1 74145逻辑功能表图3.2.1 74145的逻辑图74145：4输入 P3P010输出 Q9Q0输入高电平有效 输出低电平有效完全译码：输入二进制数为09时，对应一个输出为低； 输入为1015时，输出全部为高； 字信号发生器对话框如图3.2.3所示。本例设置起始地址是0000，终止地址是0009。字信号的输出方式分为Step（单步）用鼠标单击一次Step按钮，字信号输出一条。这种方式可用于对电路进行单步调试，便于观察电路变化状态。图3.2.2 译码器驱动指示灯电路图3.2.3 字信号发生器对话框3竞争冒险现象的仿真
13、 竞争冒险现象的仿真电路例1竞争冒险现象的仿真电路例1如图3.3.1（a）所示，该电路的逻辑功能为，从逻辑表达式来看，无论输入信号如何变化，输出应保存不变，恒为1（高电平）。但实际情况并非如此，从仿真的结果可以看到，由于74LS05D非门电路的延时，在输入信号的下降沿，电路输出端有一个负的窄脉冲输出，这种现象称为0（低电平）型冒险。（a） 竞争冒险现象的仿真电路例1（b） 0（低电平）型冒险输出图3.3.1 竞争冒险现象的仿真电路与输出波形 竞争冒险现象的仿真电路例2竞争冒险现象的仿真电路例2如图3.3.2（a）所示，该电路的逻辑功能为，从逻辑表达式来看，无论输入信号如何变化，输出应保存不变，
14、恒为0（低电平）。但实际情况并非如此，从仿真的结果可以看到，由于74LS05D非门电路的延时，在输入信号的上升沿，电路输出端有一个正的窄脉冲输出，这种现象称为1（高电平）型冒险。（a） 竞争冒险现象的仿真电路例2（b） 1（高电平）型冒险输出图3.3.2 竞争冒险现象的仿真电路与输出波形竞争冒险现象的仿真电路例3竞争冒险现象的仿真电路实例3如图3.3.3所示，该电路的逻辑功能为，已知B=C=1，所以。从逻辑表达式来看，无论输入信号如何变化，输出应保持不变，恒为1（高电平）。但实际情况并非如此，从仿真的结果可以看到，由于74LS09D与门电路的延时，在输入信号的下降沿，电路输出端有一个负的窄脉冲输出，这种现象称为0（低电平）型冒险。（a） 竞争冒险现象的仿真电路实例3（b）0（低电平）型冒险输出图3.3.3 竞争冒险现象的仿真电路与输出波形竞争冒险现象的消除竞争冒险现象的判断：在某种特定情况下，有可能出现和式；或是看诺图有相切但不相交的圈。消除竞争冒险有以下几种常用方法：加取样脉冲；增加冗余项；在输出端接滤波电容；加封锁脉冲等。加取样脉冲和封锁脉冲要求有精确的时序，输
