蘇州科技大學(xué)模數(shù)混合設(shè)計報告.doc

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蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院 課程報告 模數(shù)混合實用電路設(shè)計 專業(yè)：電子（物聯(lián)網(wǎng)） 班級：1321 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師：潘欣裕 2015年 7 月 13 日 1、 仿真實驗 1. 利用BJT或MOS管，實現(xiàn)三極管的三種組態(tài)放大電路。 1.1共發(fā)射極放大電路 圖1.1-1是基極分壓式射極偏置電路原理圖。其中具有電流放大作用的BJT是核心元件。是待放大的時變輸入信號，加在基極與發(fā)射極間的輸入回路中，輸出信號從集電極－發(fā)射極間取出，發(fā)射極是輸入回路與輸出回路的共同端，所以稱為共射極放大電路。 圖1.1-1 共發(fā)射極放大電路 （1）電路仿真 圖1.1-2 共射極放大電路仿真圖 （2） 波形仿真圖 圖1.1-3 共射極波形圖 （3） 參數(shù)計算 1.2共基極放大電路 圖4是共基極放大電路原理圖。輸入信號加在發(fā)射極和基極之間，輸出信號由集電極和基極之間取出，基極是輸入、輸出回路的共同端，所以稱為共基極放大電路。 圖1.2-1 共基極放大電路 （1） 電路仿真 圖1.2-2 共基極放大電路仿真圖 （2） 波形仿真圖 圖1.2-3 共基極波形圖 （3） 參數(shù)計算 1.3共集電極放大電路 圖1.3-1是共集電極放大電路原理圖。負(fù)載電阻接在BJT的發(fā)射極上，輸出電壓加在基極和地之間，而輸出電壓從發(fā)射極和集電極之間取出，集電極是輸入、輸出回路的共同端。所以稱為共集電極放大電路。 圖1.3-1 共集電極放大電路 （1） 電路仿真 圖1.3-2 共集電極放大電路仿真圖 （2） 波形仿真 圖1.3-3 共集電極波形圖 （3） 參數(shù)計算 2. 信號產(chǎn)生電路，利用555或者正反饋等放大電路，構(gòu)成穩(wěn)定的正弦波及方波振蕩電路。（頻率、幅度可調(diào)） 由集成運放構(gòu)成的方波發(fā)生器和正弦波發(fā)生器，一般包括比較器和RC橋式正弦波振蕩器。其中RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，R1、R4及二極管等元件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。利用兩個反向并聯(lián)二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來實現(xiàn)穩(wěn)幅。 2.1正弦波、方波仿真圖 圖2.1-1 正弦波、方波仿真圖 2.2波形圖 3.RC的一階、二階濾波器，附參數(shù)計算。 低通濾波器主要由運算放大器,電容,電阻構(gòu)成。運算放大器用于對信號的放大，電阻對電路起到反饋調(diào)節(jié)的作用使電壓放大范圍大大增加提高保持一定的開環(huán)增益實現(xiàn)對一定范圍電壓的放大，而電容的用途是用來調(diào)節(jié)的作用把高于設(shè)定頻率的信號導(dǎo)地衰減掉，從而達(dá)到濾波的目的。 3.1一階無源低通濾波器 圖3.1-1 RC一階無源低通濾波器仿真 圖3.1-2 RC一階濾波器幅頻曲線 圖3.1-3 1階濾波器相頻曲線 截止頻率 3.2 RC二階有源低通濾波器 圖3.2-1 RC二階有源低通濾波器仿真 圖3.2-2 RC二階濾波器幅頻曲線 圖3.2-3 2階濾波器相頻曲線 截止角頻率 4. N進(jìn)制計數(shù)器及顯示電路，能夠以一定頻率的方波信號作為時序，實現(xiàn)計數(shù)，由編譯碼器實現(xiàn)數(shù)碼管顯示。 本次設(shè)計采用74LS160N集成十進(jìn)制同步加法計數(shù)器組成42進(jìn)制計數(shù)器。先把兩片74LS160N集成十進(jìn)制同步加法計數(shù)器按照某種方式級聯(lián)起來構(gòu)成100進(jìn)制計數(shù)器。再采用數(shù)字電路中常用的清零法來設(shè)置計數(shù)范圍。因為74LS160N是異步清零的方式，所以在計數(shù)器計數(shù)到42時給2個計數(shù)器送出清零信號。仿真圖中左側(cè)數(shù)碼管代表個位數(shù)，右側(cè)數(shù)碼管代表十位數(shù)。 仿真運行結(jié)果：當(dāng)兩個數(shù)碼管的顯示值為41時，兩片74LS160集成十進(jìn)制同步加法計數(shù)器的計數(shù)值被清零，重新開始計數(shù)。實現(xiàn)了42進(jìn)制計數(shù)的功能。 圖4.1 42進(jìn)制計數(shù)器仿真 5. 利用信號產(chǎn)生電路實現(xiàn)ASK、FSK的通信調(diào)制。 5.1 ASK通信調(diào)制 ASK是幅移鍵控調(diào)制的簡寫，利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的矩形波調(diào)制一個連續(xù)載波，分別用不同的幅度來表示二進(jìn)制符號0和1。 圖5-1-1 ASK通信調(diào)制仿真 圖5.1-2 ASK通信調(diào)制波形圖 5.2 FSK通信調(diào)制 FSK是頻移鍵控調(diào)制的簡寫，即用不同的頻率來表示不同的符號。 圖5.2-1 FSK通信調(diào)制仿真 圖5.2-2 FSK通信調(diào)制波形圖 2、 自主設(shè)計部分 1、 設(shè)計內(nèi)容：利用計數(shù)器、555定時器等設(shè)計LED彩燈控制電路。 2、 功能描述：實現(xiàn)8路彩燈輸出，在控制信號作用下彩燈具有單個循環(huán)點亮、兩個循環(huán)點亮、三個循環(huán)點亮和兩個跳躍循環(huán)點亮等特點。 3、 設(shè)計原理：首先由555定時器構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩器用以產(chǎn)生時鐘脈沖；然后采用4位同步二進(jìn)制計數(shù)器74LS161構(gòu)成十六進(jìn)制計數(shù)器用來產(chǎn)生連續(xù)變換的高低電平；利用開關(guān)、、控制三片芯片74LS138的工作；最后采用8盞LED小燈和部分電路構(gòu)成輸出電路。 4、各功能塊電路圖 4.1.由LM555定時器構(gòu)成頻率可調(diào)的多諧振蕩器 圖4.1 555多諧振蕩器 4.2.同步4位二進(jìn)制計數(shù)器74LS161構(gòu)成8進(jìn)制計數(shù)器 圖4.2 8進(jìn)制計數(shù)器 4.3.循環(huán)控制電路 （1） 單循環(huán)分析 實現(xiàn)單循環(huán)時，利用一片74LS138芯片，即把開關(guān)A閉合，B,C斷開，此時1片芯片工作。161計數(shù)器將輸出的信號輸入138芯片，例如輸入為CBA=000時，輸出,此時“0”電平為有效電平，驅(qū)動第一個燈亮。以此類推，每經(jīng)過一個脈沖則驅(qū)動一個燈亮，實現(xiàn)循環(huán)。 圖4.3-1 單循環(huán)點亮 （2） 雙循環(huán)分析 實現(xiàn)雙循環(huán)時，將第一個138芯片的輸出與第二、第三個進(jìn)行錯位與，從，這三個輸出分別來自三個芯片，得到8個與門輸出，用以控制8個LED燈。當(dāng)開關(guān)A,B閉合，C斷開時，第1、2片芯片工作，第3片芯片不工作，此時第3片芯片的輸出輸出均為“1”，例如當(dāng)CBA=000時候，這8個與門的輸出為0,0,1,1,1,1,1,1，以此類推，當(dāng)74LS160芯片中經(jīng)過一個脈沖則計數(shù)一次，進(jìn)而實現(xiàn)兩個燈的循環(huán)閃亮。 圖4.3-2 雙循環(huán)點亮 （3） 三循環(huán)分析 實現(xiàn)三循環(huán)時，電路的接法與實現(xiàn)雙循環(huán)一致，只要通過控制開關(guān)來實現(xiàn)，即閉合三個開關(guān)A,B,C，讓三片138芯片同時工作，即可實現(xiàn)三循環(huán)。 圖4.3-3 三循環(huán)點亮 （4）跳躍雙循環(huán)分析 實現(xiàn)跳躍雙循環(huán)時，電路的接法與實現(xiàn)雙循環(huán)一致，只要通過控制開關(guān)來實現(xiàn)，即閉合兩個開關(guān)A,C，斷開開關(guān)B，讓第一、第三片138芯片同時工作，第二篇芯片不工作，即可實現(xiàn)跳躍雙循環(huán)。 圖4.3-4 跳躍雙循環(huán)點亮 5、 仿真電路總圖 圖5 仿真電路總圖 6、元器件列表 元件名稱 元件參數(shù) 數(shù)量 直流電源 5V 3 可調(diào)電阻 100K 2 電阻 10K 5 電阻 200 8 電容 500nf 2 整流二極管 1N4148 2 LM555CN 1 74LS161 1 74LS138 3 電鍵 3 LED燈 1.66V，5mA 8 導(dǎo)線 若干 3、 設(shè)計體會 這次模數(shù)混合實用電路設(shè)計雖然在全部課程考試之后，但是我并沒有著急回家的心切，仍然很感謝這次模數(shù)混合實用電路設(shè)計。這次設(shè)計不僅讓我們鞏固了上學(xué)期所學(xué)的模電數(shù)電的知識，而且又一次鍛煉了我們對multisim的掌握情況。這是繼模電課程設(shè)計、數(shù)電課程設(shè)計之后又一次綜合的實用電路仿真設(shè)計，提高了我們的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計與分析能力，能使我們在學(xué)習(xí)過程中不斷進(jìn)步、能力不斷得到提升。 4、 參考文獻(xiàn) 【1】《電子技術(shù)基礎(chǔ)·模擬部分》 康華光 編 【2】《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 閻石 編 【3】《Multisim 9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用》 董玉冰 編 19