1、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
2、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
3、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
4、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
5、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,
6、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
7、，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
8、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
9、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 QBQA
10、00001000,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
11、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
12、移输入SL端输入01100101Q0Q1Q2Q3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
13、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
14、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有报警信号时, 数码管均显示8; 当无报警信号时, 数码管显示0.,三.设计一个数目可设置的脉冲信号产生控制电路.要求启动信号K到达时，电路能产生一串脉冲信 号， 脉冲信号的数目N=1256可调，其时序图如下图所示。,四.设计一个十字路口交通控制系统,其东西,南北方向均有红,黄 绿灯指示,此外还设有时钟,以计时方式显示每一路允许通行 的时间,绿灯,黄灯,红灯的持续时间分别是40秒,5秒,45秒, 交通灯运行的切换示意图和时序图分别如下图所示,
