multisim教学大纲.docx
《multisim教学大纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《multisim教学大纲.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
multisim教学大纲
《电子电路设计与仿真》课程实践教学大纲
（Electroniccircuitdesignandsimulation）
课程编号：
00102
课程类别：
独立开设实验课程（非独立开设实验课程/独立开设实验课程）
学时：
32（总学时32实验学时32）学分：
1
适用对象：
电子信息工程专业，通信工程专业
先修课程：
电路原理A，模拟电子技术A，数字电子技术A，电力电子技术B，高频电路，电子测量
一、课程的性质与任务
本课程是专业课平台选修课，着重介绍电子电路的运算机仿真设计方式。
其教学任务是使学生在把握电子电路的理论基础上，从应用的角度动身，把握运算机仿真设计的大体操作，成立电子电路应用与设计的整体概念，理论与实践相结合，把握电子电路的仿真设计与分析的大体方式。
二、教学的目的与要求
本课程的教学目的在于培育学生把握利用运算机进行电子电路设计和分析的能力。
要求把握NImultisim电子电路仿真软件的大体功能与利用方式，要求把握模拟电路、数字电路、高频电路和电力电子电路的大体电路和应用电路的运算机仿真设计和分析的大体方式。
三、考核方式及方法：
本课程为考查课。
考查方式和要求：
1.要求学生在完成每一章实验时，提供一个电路仿真设计与分析的实验报告。
2.课程终止后，要求学生在运算机上独立完成一个电子电路综合应用电路设计，并在运算机上仿真通过。
随机抽题，开卷形式。
3.平常实验操作和报告的成绩占总成绩40%，独立完成设计的成绩占总成绩60%。
四、实验项目名称与学时分派：
《电子电路设计与仿真》课程实践教学安排一览表
序号
实验项目名称
学时分配
必开或
选开
实验类型
分组人数
1
NImultisim10仿真软件的基本操作
4
必开
计算机仿真
1
2
晶体管放大器电路实验
4
必开
计算机仿真
1
3
集成运算放大器电路实验
4
必开
计算机仿真
1
4
波形发生器电路实验
4
必开
计算机仿真
1
5
模拟乘法器电路实验
4
必开
计算机仿真
1
6
集成定时电路实验
4
必开
计算机仿真
1
7
门电路实验
4
必开
计算机仿真
1
8
时序逻辑电路实验
4
必开
计算机仿真
1
五、实验项目的具体内容：
实验一NImultisim10仿真软件的大体操作
1．本次实验的目的和要求
NIMultisim10仿真软件是电子电路运算机仿真设计与分析的基础。
本次实验的目的和要求：
把握NImultisim10系统，NImultisim10的主窗口、菜单栏、工具栏、元器件库、仪器仪表库的大体界面；NIMultisim10的文件（File）、编辑（Edit）、创建子电路等大体操作；元器件的操作、电路图选项的设置、导线的操作、输入/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大体操作；NIMultisim10的电路分析菜单和分析方式。
2．实践内容或原理
重点把握NIMultisim10仿真软件的大体操作方式，重点是NIMultisim10的菜单、工具栏、元器件库、仪器仪表库、电路创建的操作方式。
要紧包括有：
①NImultisim10的大体界面、主窗口、菜单栏、工具栏
②NImultisim10的元器件库
③NImultisim10的仪器仪表库
④NImultisim10的大体操作
a.文件（File）大体操作
b.编辑（Edit）的大体操作
c.创建子电路（Place→NewSubcircuit）
d.在电路工作区内输入文字（Place→Text）
e.输入注释（Place→Comment）
f.编辑图纸题目栏（Place→TitleBlock）
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仪器仪表的利用
a.仪器仪表的大体操作
b.数字多用表（Multimeter）
c.函数信号发生器（FunctionGenerator）
d.瓦特表（Wattmeter）
e.示波器（Oscilloscope）
f.波特图仪（BodePlotter）
g.字信号发生器（WordGenerator）
h.逻辑分析仪（LogicAnalyzer）
i.逻辑转换仪（LogicConverter）
j.失真分析仪（DistortionAnalyzer）
k.频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）
l.网络分析仪（NetworkAnalyzer）
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
⑦NImultisim10的分析菜单
3．需用的仪器、试剂或材料等
①运算机
②NIMultisim电子电路运算机仿真软件
③教材《基于NIMultisim的电子电路运算机仿真设计与分析》黄智伟主编，电子工业出版社，2020
4．实践步骤或环节
本次实验的目的和要求是重点把握NIMultisim10的大体内容和利用方式，这是进行以后各章学习的基础。
能够通过挪用后面章节的1～2个电路介绍元器件、导线、输入/输出端点、电路图设置、仪器仪表等大体操作。
有关元器件、仪器仪表、分析方式中的参数设置等问题能够在以后章节的学习中进一步加深明白得和把握。
①NImultisim10的大体界面、主窗口、菜单栏、工具栏的介绍和操作
②NImultisim10的元器件库的介绍和操作
③NImultisim10的仪器仪表库介绍和操作
④NImultisim10的文件、编辑、子电路创建等大体操作
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利用
⑦NImultisim10的分析菜单的介绍和操作
5．教学方式
①教师讲解本次实验的目的和要求，实践内容或原理，需用的仪器、试剂或材料等，实践步骤或环节，教学方式，考核要求，实践教学报告要求，和实验进程中应该注意的一些问题。
②教师演示本次实验的电路组成方式、仪器仪表利用和参数分析等操作进程。
③学生依照教学要求进行实验
6．考核要求
教师检查学生的实验进程和实验结果，仿真通过者本次实验的成绩为合格，或为不合格。
要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
本次实验的实验进程和实验结果的成绩占本次实验的总成绩60%，实践教学报告的成绩占总成绩40%。
7．实践教学报告要求
实验终止，要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
实践教学报告要求包括有：
①本次实验的目的和要求；
②实践内容或原理；
③需用的仪器、试剂或材料等；
④实践步骤或环节；
⑤实验结果分析；
⑥实验进程中显现的一些问题及缘故分析。
实验二晶体管放大器电路
1.本次实验的目的和要求
晶体管放大器电路是电子电路的基础。
本次实验的目的和要求重点是把握晶体管放大器电路的设计与仿真方式。
要求把握单管放大器电路大体原理、静态工作点的分析、动态分析；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。
能够扩展进行射极跟从器的瞬态特性分析；多级放大器电路的频率响应和仿真分析、极点－零点分析、电路传递函数分析；差动放大器的电路结构、静态工作点分析、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数、共模抑制比CMRR；OTL低频功率放大器电路的设计与分析。
2.实践内容或原理
（1）单管放大器电路大体原理
图2.1.1（注：
为方便学生和教师学习和教学，所采纳的图号与教材统一，以下同）为电阻分压式工作点稳固的单管放大器电路图，偏置电路采纳RB11（RB11）和RB12（RB12）组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE（RE1），以稳固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，在放大器的输出端即可取得一个与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的电流远大于晶体管的基极电流IB时（一样5～10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
RO≈RC
图2.1.1电阻分压式工作点稳固放大电路
（2）负反馈放大器电路工作原理
图2.3.1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。
依照反馈的判定法可知，它属于电压串联负反馈。
①闭环电压放大倍数
Auf=
其中，
式中，Au为大体放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数；
1＋AuFu为反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。
②反馈系数
图2.3.1带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器
③输入电阻
Rif＝（1＋AuFu）Ri
式中，Ri为大体放大器的输入电阻。
④输出电阻
式中，RO为大体放大器的输出电阻。
AuO为大体放大器RL＝∞时的电压放大倍数。
3.需用的仪器、试剂或材料等
①运算机
②NIMultisim电子电路运算机仿真软件
③教材《基于NIMultisim的电子电路运算机仿真设计与分析》黄智伟主编，电子工业出版社，2020
4.实践步骤或环节
①依照图2.1.1和图，构造电阻分压式工作点稳固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进行单管放大器静态工作点的分析
③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
5.教学方式
①教师讲解本次实验的目的和要求，实践内容或原理，需用的仪器、试剂或材料等，实践步骤或环节，教学方式，考核要求，实践教学报告要求，和实验进程中应该注意的一些问题。
②教师演示本次实验的电路组成方式、仪器仪表利用和参数分析等操作进程。
③学生依照教学要求进行实验
6.考核要求
教师检查学生的实验进程和实验结果，仿真通过者本次实验的成绩为合格，或为不合格。
要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
本次实验的实验进程和实验结果的成绩占本次实验的总成绩60%，实践教学报告的成绩占总成绩40%。
7.实践教学报告要求
实验终止，要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
实践教学报告要求包括有：
①本次实验的目的和要求；
②实践内容或原理；
③需用的仪器、试剂或材料等；
④实践步骤或环节；
⑤实验结果分析；
⑥实验进程中显现的一些问题及缘故分析。
实验三集成运算放大器电路实验
1.本次实验的目的和要求
集成运算放大器当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，能够灵活地实现各类特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
本次实验的目的和要求重点把握集成运算放大器电路仿真设计和分析方式，重点是采纳集成运算放大器组成的不同应用电路的结构、电路设计与仿真分析方式。
把握比例求和运算电路、积分与微分电路、一阶有源滤波器、二阶有源低通滤波器、二阶有源高通滤波器的电路结构与运算机仿真设计方式。
能够扩展进行二阶有源带通滤波器，双T带阻滤波器电路，电压比较器、对数器、指数器的电路结构与运算机仿真设计方式研究。
2.实践内容或原理
（1）反相较例运算电路
反相较例运算电路如图3.1.1（注：
为方便学生和教师学习和教学，所采纳的图号与教材统一，以下同）所示，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：
（3.1.2）
为了减小输入级偏置电流引发的运算误差，在同相输入端应接入平稳电阻R2＝R1∥/RF。
图3.1.1反相较例运算电路
（2）反相加法电路
反相加法电路如图3.1.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为:
（3.1.3）
式中，R3=R1∥R2∥RF。
图3.1.2反相加法运算电路
（3）同相较例运算电路
图3.1.3是同相较例运算电路，输出电压与输入电压之间的关系为
R2＝R13.1.4
3.1.33.1.4
3.1.43.1.5
3.1.5
3.1.53.2.1
3.2.1
3.2.1
3.2.23.2.1
3.2.33.2.21C
3.2.23.2.23.4.23.3.2
3.4.23.5.13.3.2
3.5.1践内容或原理”中各电路图构造运算放大器运算电路和滤波器电路；
②分析反相较例运算电路、反相加法电路、同相较例运算电路、减法运算电路的电路结构和特性；
③分析积分与微分电路的电路结构和特性；
④分析二阶有源低通滤波器的电路结构和特性；
⑤分析二阶有源高通滤波器的电路结构和特性。
3.教学方式
①教师讲解本次实验的目的和要求，实践内容或原理，需用的仪器、试剂或材料等，实践步骤或环节，教学方式，考核要求，实践教学报告要求，和实验进程中应该注意的一些问题。
②教师演示本次实验的电路组成方式、仪器仪表利用和参数分析等操作进程。
③学生依照教学要求进行实验
4.考核要求
教师检查学生的实验进程和实验结果，仿真通过者本次实验的成绩为合格，或为不合格。
要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
本次实验的实验进程和实验结果的成绩占本次实验的总成绩60%，实践教学报告的成绩占总成绩40%。
5.实践教学报告要求
实验终止，要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
实践教学报告要求包括有：
①本次实验的目的和要求；
②实践内容或原理；
③需用的仪器、试剂或材料等；
④实践步骤或环节；
⑤实验结果分析；
⑥实验进程中显现的一些问题及缘故分析。
实验四波形发生器电路
1.本次实验的目的和要求
信号发生器能够分为正弦波发生器和非正弦波发生器。
本次实验的目的和要求重点把握信号发生器电路仿真设计和分析方式，重点是正弦波振荡器和非正弦波振荡器不同应用电路的结构、电路设计与仿真分析方式。
要求把握RC正弦波振荡器电路、方波和三角波发生电路的电路结构与运算机仿真设计方式。
能够扩展进行LC振荡器电路，锯齿波产生电路的电路结构与运算机仿真设计方式研究。
2.实践内容或原理
（1）运算放大器组成的RC桥式正弦波振荡器
图4.2.2（注：
为方便学生和教师学习和教学，所采纳的图号与教材统一，以下同）为RC桥式正弦波振荡器。
其中RC串、并联电路组成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RP及二极管等元件组成负反馈和稳幅环节。
调剂电位器RP，能够改变负反馈深度，以知足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管VD1、VD2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
VD1、VD2采纳硅管（温度稳固性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。
R3的接入是为了减弱二极管非线性的阻碍，以改善波形失真。
图4.2.2运算放大器组成的RC桥式正弦波振荡器
电路的振荡频率
，其中R=R4=R5，C=C1=C2。
起振的幅值条件为
≥2，其中Rf＝RRP＋R2＋（R34.4.1
4.4.1
4.4.14.4.2
4.3.34.2.24.2.24.2.24.4.14.4.16.1.76.2.16.2.16.2.16.2.2
6.2.1
6.2.26.3.1
6.3.1
6.3.26.3.1
6.3.16.1.5
6.3.36.3.2
6.3.26.3.3
6.3.4
6.3.5
6.3.36.1.76.4.1
6.4.16.4.1
6.4.1践内容或原理”中各电路图构造模拟乘法器运算电路和函数发生电路；
②熟悉NIMultisim10模拟乘法器特性；
③分析乘法与平方运算电路的电路结构和特性；
④分析除法与开平方运算电路的电路结构和特性；
⑤分析模拟乘法器组成的函数发生电路的电路结构和特性。
1.教学方式
①教师讲解本次实验的目的和要求，实践内容或原理，需用的仪器、试剂或材料等，实践步骤或环节，教学方式，考核要求，实践教学报告要求，和实验进程中应该注意的一些问题。
②教师演示本次实验的电路组成方式、仪器仪表利用和参数分析等操作进程。
③学生依照教学要求进行实验
2.考核要求
教师检查学生的实验进程和实验结果，仿真通过者本次实验的成绩为合格，或为不合格。
要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
本次实验的实验进程和实验结果的成绩占本次实验的总成绩60%，实践教学报告的成绩占总成绩40%。
3.实践教学报告要求
实验终止，要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
实践教学报告要求包括有：
①本次实验的目的和要求；
②实践内容或原理；
③需用的仪器、试剂或材料等；
④实践步骤或环节；
⑤实验结果分析；
⑥实验进程中显现的一些问题及缘故分析。
实验六集成按时电路
1.本次实验的目的和要求
集成按时器555电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路。
本次实验的目的和要求重点把握集成按时器555电路的电路仿真设计和分析方式，重点是集成按时器555电路的大体结构与特性，集成按时器555电路组成的应用电路的结构、电路设计与仿真分析方式。
把握集成按时器555组成的多谐振荡器、大范围可变占空例如波发生器、数字逻辑笔测试电路和运算机仿真设计与分析方式。
能够扩展进行模拟声响电路、接近开关电路和汽车防盗报警电路和运算机仿真设计与分析方式研究。
2.实践内容或原理
（1）555组成多谐振荡器
如图7.1.2（注：
为方便学生和教师学习和教学，所采纳的图号与教材统一，以下同），由555按时器和外接元件R1、R2、C1组成多谐振荡器，引脚2与引脚6直接相连。
电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C1充电，和C1通过R1放电，使电路产生振荡。
电容C在
和
之间充电和放电，其波形如下图。
输出信号的时刻参数为
T1＝（R1＋R2）C，T2＝2CT＝T1＋T2
LM555CN电路要求R1与R2均应大于或等于1KΩ，但R1＋R2应小于或等于Ω。
u0
uc
图7.1.2多谐振荡器电路
（2）大范围可变占空例如波发生器电路
电路如图7.3.1所示，555与R1、R2、RP、VD1、VD2、C1组成无稳态多谐振荡器。
VD1、VD2别离为充电和放电回路的导引管。
该电路充、放时刻别离为
t充=（R1+RRP左）C1
t放=（R2+RRP右）C1
T=t充+t放=（R1+R2+RRP）C1
占空比D那么为
从以上公式可见，不管RP如何调剂，不阻碍振荡周期T的值。
图示参数的振荡频率约为20Hz左右，图7.3.2、用示波器别离测出了RP调剂在5％和95％位置时A点的波形和输出波形。
uo
图7.3.1大范围可变占空例如波产生器
（3）数字逻辑笔测试电路
利用555电路的触发端（引脚2）和阀值端的置位和复位特性，可组成对数字逻辑的状态是不是正常进行检测的测试笔，电路如图7.4.1所示。
图7.4.1数字逻辑笔测试电路
本例中的探头是用开关K来代替，通过空格键操纵（引脚2、6）高、低电平的输入。
当探头输入为低电平“0”时，LED2（绿）亮，当输入高电平“1”时，LED1（红）亮。
由R1C1、R2C2组成的网络为加速网络。
该逻辑笔适用于TTL、CMOS等数字电路的测试，VCC在5～15V内任选。
3.需用的仪器、试剂或材料等
①运算机
②NIMultisim电子电路运算机仿真软件
③教材《基于NIMultisim的电子电路运算机仿真设计与分析》黄智伟主编，电子工业出版社，2020
4.实践步骤或环节
①依照图7.1.2、图和图所示电路，构造多谐振荡器电路、大范围可变占空例如波产生器和数字逻辑笔测试电路。
②改变图7.1.2中R1、R2、C1的数值，观看多谐振荡器频率的转变。
③改变图7.3.1中R1、R2、C1的数值，观看无稳态多谐振荡器频率的转变。
调剂RP观看无稳态多谐振荡器占空比的转变。
④利用555电路的触发端（引脚2）和阀值端的置位和复位特性，可组成对数字逻辑的状态是不是正常进行检测的测试笔，图7.4.1电路中的探头是用开关K来代替，通过空格键操纵（引脚2、6）高、低电平的输入。
当探头输入为低电平“0”时，LED2（绿）亮，当输入高电平“1”时，LED1（红）亮。
5.教学方式
①教师讲解本次实验的目的和要求，实践内容或原理，需用的仪器、试剂或材料等，实践步骤或环节，教学方式，考核要求，实践教学报告要求，和实验进程中应该注意的一些问题。
②教师演示本次实验的电路组成方式、仪器仪表利用和参数分析等操作进程。
③学生依照教学要求进行实验
6.考核要求
教师检查学生的实验进程和实验结果，仿真通过者本次实验的成绩为合格，或为不合格。
要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
本次实验的实验进程和实验结果的成绩占本次实验的总成绩60%，实践教学报告的成绩占总成绩40%。
7.实践教学报告要求
实验终止，要求每一个学生独立完成本次实验的实践教学报告。
实践教学报告要求包括有：
①本次实验的目的和要求；
②实践内容或原理；
③需用的仪器、试剂或材料等；
④实践步骤或环节；
⑤实验结果分析；
⑥实验进程中显现的一些问题及缘故分析。
实验七门电路
1.本次实验的目的和要求
用来实现大体逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路统称为门电路。
本次实验的目的和要求重点把握门电路仿真设计和分析方式，重点是门电路的大体特性，采纳门组成的组合逻辑电路的结构、电路设计与仿真分析方式。
把握编码器电路、译码器电路、竞争冒险现象的分析与排除的电路结构与运算机仿真设计方式。
能够扩展进行数据选择器电路，加法器电路、数值比较器电路、用门电路实现的ASK幅度键控调制电路、用门电路实现的FSK频率键控调制电路、用门电路实现的PSK相位选择法调制电路特性的运算机仿真设计与分析方式研究。
2.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8.2.1（注：
为方便学生和教师学习和教学，所采纳的图号与教材统一，以下同）所示，将
～
16个低电平输入信号编为0000～111116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，因此需将16个输入信号别离接到两片上。
现将
～
8个优先权高的输入信号接到第1片（U）的输入端0～7，而将
～
8个优先权低的输入信号接到第2片（U1）的输入端0～7。
依照优先顺序的要求，只有
～
均无输入信号时，才许诺对
～
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
。
另外，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，正好能够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。
图8.2.1用两片74LSl48接成16线—4线优先编码器
由图8.2.1可见，当
～
中任一输
升级会员 