电子线路仿真实验与训练.ppt

电子线路仿真实验与训练,西安欧亚学院信息工程院 EDA实验室,课 程 简 介,本课程是电子类专业的专业基础及技能训练课，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”理论课开展计算机仿真和虚拟实验。通过该课程的学习，使学生掌握EDA仿真技术，具有对电子系统和具体电子电路性能分析的基本技能。,教 学 方 法,本课程采用讲、练结合的方式进行教学，教师在 课堂上除讲解必要的理论外，主要进行实际操作示范和指导。学生通过大量的实际操作、技能训练和综合应用设计后，必须自行设计一个综合应用题，并完成实验调试，写出实验报告。,数字电路仿真实验 组合电路分析与设计 MSI组合器件及应用 时序电路分析与设计 MSI计数器及应用 MSI移位寄存器及应用 脉冲波形的产生与变换 综合应用实例分析与设计,实 验 内 容,模拟电路仿真实验 共射极放大电路分析 负反馈放大电路分析 频率特性 集成运算放大器及其应用 波形发生与变换 低频功率放大器 综合应用实例分析与设计,数字电路仿真实验,实验一 组合电路分析与设计,1.测试全加器的逻辑功能 连接全加器电路，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1HZ， 地址编辑区Initial设为0000，Final设为0007， 字信号输出方式：Cylce（循环）或STEP（单步） 在全加器输入，输出端分别加发光二极管，测试全加器的功能。 2.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,用发光二极管观察测试结果，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 4.设计一位比较器 。,全加器功能测试与分析,由输入端ABC不同状态,记录输出端S,CO的状态.,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,用发光二极管观察测试结果，并将结果记录在真值表中,实验二 MSI组合器件及应用,1测试2-4译码器和3-8译码器的逻辑功能： (1) 在数字集成电路库中分别选择74138，74139用Help观察其功能表，说明74138与74139有何区别？ （2 连接74138测试电路，用逻辑分析仪观察74138的输出波形,并记录果。 2测试4选1，8选1数椐选择器的逻辑功能： （1）在数字集成电路库中分别选择74153，74151，用Help观察其功能表，说明74153，74151有何区别？ （2）按图连接74151测试电路，当74151的地址输入CBA按000111循环变化，数椐输入D0 D7=10010010时，输出端Y,W应如何变化？用逻辑分析仪观察74151的输出波形，并记录结果。,实验二 MSI组合器件及应用(续),3.试用一片74138和门电路实现下列逻辑函数：,4.试分别用 74151， 74153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，观察输入、输出波形并记录结果.,(1)写出F的最小项表达式, (2)用最少的器件构建电路,测试该电路的逻辑功能，观察输入、输出波形并记录结果.,测试3-8译码器74138的逻辑功能,测试8选1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3-8译码器实现逻辑函数,用74151实现三变量表决器,三变量表决器真值表,A,B,C,F,F,用74153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,A,B,C,F,1.测试D触发器和JK触发器的逻辑功能. （1） 在D触发器的D输入端加信号0110010111， 测试D触发器输出端Q的 波形，并记录结果。 （2） 在JK触发器的J端加信号01100101，K端加信号11101000,测试JK触发器输出端Q的波形，并记录结果。 2分析设计下列时序电路 （1）用逻辑分析仪分别测出图1、图2 时序电路的输出波形,画出状态图并指 出该电路的逻辑功能。 （2） 如果要求图1四个发光二极管从左至右每次只亮一个，电路应如何修改？ （3）试用JK触发器设计一个模4加/减计数器。,实验三 时序电路分析与设计,测试D触发器的逻辑功能,测试JK触发器的逻辑功能,图1,时序电路分析,该电路是一个扭环型计数器,时序电路分析,图2,该电路是一个模8加法计数器,环型计数器的设计,该电路实现了从左到右每次只亮一个的要求,CP,Q3,Q2,Q1,Q0,模4加/减计数器的设计,当外部输入X=0时，状态转移按0001101100变 化，实现模4加法计数器功能。,当外部输入X=1时，状态转移按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,求得输出方程和激励方程如下，逻辑电路图如右所示。,状态图,CP,Q1,Q0,x,z,模4加/减计数器实际电路及输出波形,实验四 MSI计数器及应用,1. 分别测试集成计数器74160、74161、74162、74163的逻辑能，说明这几种集成计数器有何区别？ 2分别用74160、74163设计任意进制计器 (1)按图1连接74160计数器电路，按下启动开关后，观察数码显示和74160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M=? （2）用74163采用同步置零法实现模12计数器，用数码显示器和逻辑分析仪观察计数器的状态变化，并记录测试结果： 计数范围: 初态： 末态： (3) 分别用两片74160和两片74163采用同步级联,整体置0法构成模60计数器. (a)用数码管显示计数结果,记录计数范围. (b)用逻辑分析仪观察计数器的状态变化情况,记录输入,输出波形.,测试十进制计数器74160基本功能,CP,QB,QC,QD,QA,RCO,74160 异步清零(低有效) 同步置数(低有效) 计数范围: 00001001,测试二进制计数器74163的基本功能,74163 同步清零(低有效) 同步置数(低有效) 计数范围: 00001111,CP,QB,QC,QD,QA,RCO,用74160设计模9计数器,QA,CP,LD,QD QC QBQA00001000,采用同步置零法实现,采用OC置数法实现,QB,QC,QD,QD QC QBQA00011001,CP,QA,QB,QC,QD,LD,用74163设计模12计数器,采用同步置零法实现,采用OC置数法实现,QD QC QBQA：00001011,QD QC QBQA：01001111,QA,CP,LD,QB,QC,QD,QA,CP,LD,QB,QC,QD,用两片74160构成的模60计数器,采用同步级联整体置零法 实现,计数范围：00000000 . . . . 01011001,QA,CP,LD,QB,QC,QD,QB,QC,QD,QA,RCO,低位片,高位片,用两片74163构成的模60计数器,采用同步级联 整体置零法实现,计数范围：00000000 . . . . 00111011,低位片,高位片,LD,RCO,CP,实验五 MSI移位寄存器及应用,1.测试集成移位寄存器的基本功能。 观察移位寄存器74194的基本功能:用Help观 看 功 能表,用发光二极管, 逻辑分析仪观看状态变化) 。试问右移和左移有何不同？ 2.试用74194构成的环形计数器如图所示 用发光二极管和逻辑分析仪观看74194的输出状态变化,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的输出状态变 化, 记录结果.,集成移位寄存器74194的功能测试,从左移输入SL端输入01100101 Q0Q1Q2Q3输出端可得到移位输出 如图所示,用74194构成的环形计数器,CP,QB,QC,QD,QA,用74194构成的扭环形计数器,CP,QB,QC,QD,QA,实验六 脉冲波形的产生与变换,1.按图1 用555定时器和阻容元件构成一个多谐振荡器 (1) 分析电路工作原理,求振荡频率fO=? (2)用示波器观察VC VO的波形，并记录结果. (3)如果要改变振荡频率fO应改变哪些元件参数？ 2. 按图2用555定时器和阻容元件构成一个单稳触发电路 (1) 分析电路工作原理,求脉冲宽度TW=? (2) 用示波器观察Ui，UO波形，并记录结果. (3)如果要改变脉冲宽度TW应改变哪些元件参数？,U0,UC,用555定时器构成的多谐振荡器及其波形,T=0.7(R1+2R2)C=1mS f =1KHZ,Ui,Uo,用555定时器构成的单稳触发电路及其波形,TW=1.1RC,TW,实验七 综合应用实验,一、某序列码发生器电路如下图所示， (1) 分析电路工作原理,指出各部分电路的名称和功能. (2) 分析Z1和Z2的输出结果. (3) 连接序列码发生器电路,用逻辑分析仪观察波形，并记录结果.,序列码发生器电路图,序列码发生器各点输出波形,CP,QB,QC,QD,QA,Z1,Z2,二 .阶梯波发生器 某阶梯波发生器如下图所示, (1) 分析电路工作原理,指出各部分电路的名称和功能. (2) 求出74161的时钟频率, (3) 按图连接阶梯波发生器电路,用逻辑分析仪观察波形，并记录结果,实验七 综合应用实验（续）,阶梯波发生器电路图,阶梯波发生器波形图,CP,UO,实验八 综合应用设计题 一试用74138译码器和74151数选器构成一个数值比较电路,即该电路能完成两个三位二进制数的相同比较功能,当A2 A1 A0= B2 B1 B0 时 ,输出L=1,否则L=0. 二试用74138和门电路设计一个报警电路,要求用数码管显示报警情况.该电路有3个报警信号,当第一路有报警信号时, 数码管显示1; 当第二路有报警信号时, 数码管显示2; 当第三路有报警信号时, 数码管显示3; 当有两路或两路以上