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1、电子线路仿真实验与训练电子线路仿真实验与训练西安欧亚学院信息工程院西安欧亚学院信息工程院EDA实验室实验室课课 程程 简简 介介 本课程是电子类专业的专业根底及技艺训练课，主要以EDA技术中的仿真工具Electronic WorkBench为平台，结合“数字电路 和“模拟电路实际课开展计算机仿真和虚拟实验。经过该课程的学习，使学生掌握EDA仿真技术，具有对电子系统和详细电子电路性能分析的根本技艺。 教 学 方 法 本课程采用讲、练结合的方式进展教学，教师在 课堂上除讲解必要的实际外，主要进展实践操作示范和指点。学生经过大量的实践操作、技艺训练和综合运用设计后，必需自行设计一个综合运用题，并完成
2、实验调试，写出实验报告。v数字电路仿真实验数字电路仿真实验v组合电路分析与设组合电路分析与设计计vMSI组合器件及运组合器件及运用用v时序电路分析与设时序电路分析与设计计vMSI计数器及运用计数器及运用vMSI移位存放器及移位存放器及运用运用v脉冲波形的产生与脉冲波形的产生与变换变换v综合运用实例分析综合运用实例分析与设计与设计 实实 验验 内内 容容v模拟电路仿真实验模拟电路仿真实验v共射极放大电路分共射极放大电路分析析v负反响放大电路分负反响放大电路分析析v频率特性频率特性v集成运算放大器及集成运算放大器及其运用其运用v波形发生与变换波形发生与变换v低频功率放大器低频功率放大器v综合运用实
3、例分析综合运用实例分析与设计与设计数字电路仿真实验数字电路仿真实验实验一实验一 组合电路分析与设计组合电路分析与设计 1.测试全加器的逻辑功能测试全加器的逻辑功能 衔接全加器电路，用字发生器产生全加器输入号，衔接全加器电路，用字发生器产生全加器输入号， 字发生器的设置：输出频率为字发生器的设置：输出频率为1HZ， 地址编辑区地址编辑区Initial设为设为0000，Final设为设为0007， 字信号输出方式：字信号输出方式：Cylce循环或循环或STEP单步单步 在全加器输入，输出端分别加发光二极管，测试全加器的功在全加器输入，输出端分别加发光二极管，测试全加器的功能。能。 2.设计一个二位
4、加法器电路设计一个二位加法器电路 用二个一位全加器构成的两位加法器电路，输入：加数，被用二个一位全加器构成的两位加法器电路，输入：加数，被加数分别为加数分别为A1 A0， B1 B0， 输出：和，进位分别为输出：和，进位分别为S1 S0, CO。用字发生器产生加数和被加数。用字发生器产生加数和被加数A1 A0，B1 B0,用发用发光二极管察看测试结果，并将结果记录在真值表中。光二极管察看测试结果，并将结果记录在真值表中。3.测试三变量表决器的逻辑功能测试三变量表决器的逻辑功能4.设计一位比较器设计一位比较器。全加器功能测试与分析全加器功能测试与分析由输入端ABC不同形状,记录输出端S,CO的形
5、状.用二个一位全加器构成的两位加法器电路用二个一位全加器构成的两位加法器电路 输入：加数，被加数分别为A1 A0，B1 B0，输出：和，进位分别为S1 S0, CO用字发生器产生加数和被加数A1 A0，B1 B0,用发光二极管察看测试结果，并将结果记录在真值表中实验二实验二 MSI组合器件及运组合器件及运用用 1 1测试测试2-42-4译码器和译码器和3-83-8译码器的逻辑功能：译码器的逻辑功能： (1) (1) 在数字集成电路库中分别选择在数字集成电路库中分别选择7474，7474用用HelpHelp察察看其功能表，阐明看其功能表，阐明7474与与7474有何区别？有何区别？2 2 衔接衔
6、接7474测试电路，用逻辑分析仪察看测试电路，用逻辑分析仪察看7474的输出波的输出波形形, ,并记录果。并记录果。2 2测试测试4 4选选1 1，8 8选选1 1数椐选择器的逻辑功能：数椐选择器的逻辑功能：1 1在数字集成电路库中分别选择在数字集成电路库中分别选择7415374153，7415174151，用，用HelpHelp察看其功能表，阐明察看其功能表，阐明7415374153，7415174151有何区别？有何区别？2 2按图衔接按图衔接7415174151测试电路，当测试电路，当7415174151的地址输入的地址输入CBACBA按按000111000111循环变化，数椐输入循环变
7、化，数椐输入D0 D0 D7=10010010D7=10010010时，输出端时，输出端Y,WY,W应如何变化？用逻辑分应如何变化？用逻辑分析仪察看析仪察看7415174151的输出波形，并记录结果。的输出波形，并记录结果。实验二实验二 MSI组合器件及运用组合器件及运用(续续)3.试用一片试用一片74和门电路实现以下逻辑函数：和门电路实现以下逻辑函数：4.试分别用试分别用 74151， 74153实现三变量表决器实现三变量表决器(1)写出F1,F2的最小项表达式,(2)用最少的器件构建电路,测试该电路的逻辑功能，察看输入、输出波形并记录结果.(1)写出F的最小项表达式,(2)用最少的器件构建
8、电路,测试该电路的逻辑功能，察看输入、输出波形并记录结果.测试测试3-8译码器译码器74的逻辑功能的逻辑功能测试测试8选选1数据选择器的逻辑功能数据选择器的逻辑功能在74151的数据端输入10010010当地址变化时Y端串行输出10010010用用3-8译码器实现逻辑函数译码器实现逻辑函数 用用74151实现三变量表决器实现三变量表决器三变量表决器真值表三变量表决器真值表ABCFF用用74153实现三变量表决器实现三变量表决器用双四选一74153加非门扩展为八选一数选器ABCF1.测试测试D触发器和触发器和JK触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能. 1 在在D触发器的触发器的D输入端加信号输入端加
9、信号0110010111， 测试测试D触发触发器输出端器输出端Q的的 波形，并记录结果。波形，并记录结果。 2 在在JK触发器的触发器的J端加信号端加信号01100101，K端加信号端加信号11101000,测试测试JK触发器输出端触发器输出端Q的波形，并记录结果。的波形，并记录结果。2分析设计以下时序电路分析设计以下时序电路 1用逻辑分析仪分别测出图用逻辑分析仪分别测出图1、图、图2 时序电路的输出波形时序电路的输出波形,画出形状图并指画出形状图并指 出该电路的逻辑功能。出该电路的逻辑功能。 2 假设要求图假设要求图1四个发光二极管从左至右每次只亮一个，四个发光二极管从左至右每次只亮一个，电
10、路应如何修正？电路应如何修正？ 3试用试用JK触发器设计一个模触发器设计一个模4加加/减计数器。减计数器。实验三实验三 时序电路分析与设计时序电路分析与设计测试测试D触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能 测试测试JK触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能 图图100001000110011100001001101111111Q3Q2Q1Q0时序电路分析时序电路分析该电路是一个扭环型计数器该电路是一个扭环型计数器时序电路分析时序电路分析图图2000001010011111110101100Q2Q1Q0该电路是一个模该电路是一个模8加法计数器加法计数器环型计数器的设计环型计数器的设计该电路实现了从左到右每次
11、只亮一个的要求1000010000010010Q3Q2Q1Q0CPQ3Q2Q1Q0模模4加加/减计数器的设减计数器的设计计当外部输入X=0时，形状转移按0001101100变 化，实现模4加法计数器功能。当外部输入X=1时，形状转移按0011100100变 化，实现模4减法计数器功能。J0=K0=1 J1=K1=X Q0 Z=XQ1Q0设X为加/减控制信号，Z为借位输出 求得输出方程和鼓励方程如下，逻辑电路图如右所示。形状图形状图CPQ1Q0xz模模4加加/减减计数器数器实践践电路及路及输出波形出波形实验四实验四 MSI计数器及运用计数器及运用1. 分别测试集成计数器分别测试集成计数器7416
12、0、74161、74162、74163的逻辑能，的逻辑能，阐明这几种集成计数器有何区别？阐明这几种集成计数器有何区别？2分别用分别用74160、74163设计恣意进制计器设计恣意进制计器 (1)按图按图1衔接衔接74160计数器电路，按下启动开关后，察看数码显计数器电路，按下启动开关后，察看数码显示和示和74160的输出波形，试问：该电路采用了何种计数方式？的输出波形，试问：该电路采用了何种计数方式？计数范围初态，末态是多少？计数器的模值计数范围初态，末态是多少？计数器的模值M=?2用用74163采用同步置零法实现模采用同步置零法实现模12计数器，用数码显示器计数器，用数码显示器和逻辑分析仪察
13、看计数器的形状变化，并记录测试结果：和逻辑分析仪察看计数器的形状变化，并记录测试结果：计数范围计数范围: 初态：初态： 末态：末态： (3) 分别用两片分别用两片74160和两片和两片74163采用同步级联采用同步级联,整体置整体置0法构法构成模成模60计数器计数器. (a)用数码管显示计数结果用数码管显示计数结果,记录计数范围记录计数范围. (b)用逻辑分析仪察看计数器的形状变化情况用逻辑分析仪察看计数器的形状变化情况,记录输入记录输入,输出输出波形波形. 测试十进制计数器测试十进制计数器74160根本功能根本功能 CPQBQCQDQARCO74160 异步清零异步清零(低有效低有效) 同步
14、置数同步置数(低有效低有效)计数范围计数范围: 00001001测试二进制计数器测试二进制计数器74163的根本功能的根本功能 74163 同步清零同步清零(低有效低有效) 同步置数同步置数(低有效低有效)计数范围计数范围: 00001111CPQBQCQDQARCO用用74160设计模设计模9计数器计数器QACPLDQD QC QBQA00001000采用同步置零法实现采用同步置零法实现采用采用OC置数法实现置数法实现QBQCQDQD QC QBQA00011001CPQAQBQCQDLD用用74163设计模设计模12计数器计数器采用同步置零法实现采用同步置零法实现采用采用OC置数法实现置数
15、法实现QD QC QBQA：00001011QD QC QBQA：01001111QACPLDQBQCQDQACPLDQBQCQD用两片用两片74160构成的模构成的模60计数器计数器采用同步级联整体置零法采用同步级联整体置零法实现实现计数范围：计数范围：00000000 . . . . 01011001QACPLDQBQCQDQBQCQDQARCO低位片低位片高位片高位片用两片用两片74163构成的模构成的模60计数器计数器采用同步级联采用同步级联整体置零法实现整体置零法实现计数范围：计数范围：00000000 . . . . 00111011低位片低位片高位片高位片LDRCOCP实验五实验
16、五 MSI移位存放器及运移位存放器及运用用 1.测试集成移位存放器的根本功能。察看移位存放器74194的根本功能:用Help观 看 功 能表,用发光二极管, 逻辑分析仪观看形状变化) 。试问右移和左移有何不同？ 2.试用74194构成的环形计数器如下图 用发光二极管和逻辑分析仪观看74194的输出形状变化,记 录结果 3.用74194构成的扭环形计数器 用发光二极管和逻辑分析仪观看74194的输出形状变 化, 记录结果.集成移位存放器集成移位存放器74194的功能测试的功能测试从左移输入从左移输入SL端输入端输入01100101Q0Q1Q2Q3输出端可得到移位输输出端可得到移位输出出如下图如下
17、图用用74194构成的环形计数器构成的环形计数器1000010000010010QAQBQCQDCPQBQCQDQA用用74194构成的扭环形计数器构成的扭环形计数器CPQBQCQDQA实验六实验六 脉冲波形的产生与变脉冲波形的产生与变换换1.按图按图1 用用555定时器和阻容元件构成一个多谐振荡器定时器和阻容元件构成一个多谐振荡器 (1) 分析电路任务原理分析电路任务原理,求振荡频率求振荡频率fO=? (2)用示波器察看用示波器察看VC VO的波形，并记录结果的波形，并记录结果. (3)假设要改动振荡频率假设要改动振荡频率fO应改动哪些元件参数？应改动哪些元件参数？2. 按图按图2用用555
18、定时器和阻容元件构成一个单稳触发电路定时器和阻容元件构成一个单稳触发电路 (1) 分析电路任务原理分析电路任务原理,求脉冲宽度求脉冲宽度TW=? (2) 用示波器察看用示波器察看Ui，UO波形，并记录结果波形，并记录结果. (3)假设要改动脉冲宽度假设要改动脉冲宽度TW应改动哪些元件参数？应改动哪些元件参数？U0UC用用555定时器构成的多谐振荡器及其波形定时器构成的多谐振荡器及其波形T=0.7(R1+2R2)C=1mS f =1KHZUiUo用用555定时器构成的单稳触发电路及其波形定时器构成的单稳触发电路及其波形TW=1.1RCTW 实验七实验七 综合运用实验综合运用实验一、某序列码发生器
19、电路如以下图所示，一、某序列码发生器电路如以下图所示，(1) 分析电路任务原理分析电路任务原理,指出各部分电路的称号和功能指出各部分电路的称号和功能.(2) 分析分析Z1和和Z2的输出结果的输出结果.(3) 衔接序列码发生器电路衔接序列码发生器电路,用逻辑分析仪察看波形，并记录结果用逻辑分析仪察看波形，并记录结果.序列码发生器电路图序列码发生器电路图序列码发生器各点输出波形序列码发生器各点输出波形CPQBQCQDQAZ1Z2二二 .阶梯波发生器阶梯波发生器某阶梯波发生器如以下图所示某阶梯波发生器如以下图所示,(1) 分析电路任务原理分析电路任务原理,指出各部分电路的称号和功能指出各部分电路的称
20、号和功能.(2) 求出求出74161的时钟频率的时钟频率,(3) 按图衔接阶梯波发生器电路按图衔接阶梯波发生器电路,用逻辑分析仪察看波形，用逻辑分析仪察看波形，并记录结果并记录结果 实验七实验七 综合运用实验续综合运用实验续阶梯波发生器电路图阶梯波发生器电路图阶梯波发生器波形图阶梯波发生器波形图CPUO实验八实验八 综合运用设计题综合运用设计题一试用一试用74译码器和译码器和74151数选器构成一个数值比较电数选器构成一个数值比较电路路,即该电路能完成两个三即该电路能完成两个三位二进制数的一样比较功能位二进制数的一样比较功能,当当A2 A1 A0= B2 B1 B0 时时 ,输出输出L=1,否
21、那么否那么L=0.二试用二试用74和门电路设计一和门电路设计一个报警电路个报警电路,要求用数码管要求用数码管显示报警情况显示报警情况.该电路有该电路有3个个报警信号报警信号,当第一路有报警当第一路有报警信号时信号时, 数码管显示数码管显示1; 当第当第二路有报警信号时二路有报警信号时, 数码管数码管显示显示2; 当第三路有报警信号当第三路有报警信号时时, 数码管显示数码管显示3; 当有两路当有两路或两路以上有报警信号时或两路以上有报警信号时, 数码管均显示数码管均显示8; 当无报警信当无报警信号时号时, 数码管显示数码管显示0.三三.设计一个数目可设置的脉冲信号产生控制电路设计一个数目可设置的
22、脉冲信号产生控制电路.要求启动信号要求启动信号K到达时，电路能产生一串脉冲信到达时，电路能产生一串脉冲信 号，号， 脉冲信号的数目脉冲信号的数目N=1256可调，其时序图如可调，其时序图如以下图所示。以下图所示。四四.设计一个十字路口交通控制系统设计一个十字路口交通控制系统,其东西其东西,南北方向均有红南北方向均有红,黄黄 绿灯指示绿灯指示,此外还设有时钟此外还设有时钟,以计时方式显示每一路允许通行以计时方式显示每一路允许通行 的时间的时间,绿灯绿灯,黄灯黄灯,红灯的继续时间分别是红灯的继续时间分别是40秒秒,5秒秒,45秒秒, 交交通灯运转的切换表示图和时序图分别如以下图所示通灯运转的切换表示图和时序图分别如以下图所示
