软件工程专业电路与电子技术实验指导.docx
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软件工程专业电路与电子技术实验指导
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《电路与电子技术》
实验指导书
软件工程专业
教育资料．
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太原理工大学软件学院
实验一叠加定理
一、实验目的
1、熟悉仿真软件的基本用法；Multisim20112、通过实验加深理解和验证电路叠加定理；；
3、学会直流电压和直流电流的测量方法；
4、学会分析计算误差的方法。
二、实验仪器与器件
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1、计算机
2、仿真软件Multisim2011
三、实验内容及步骤
1、熟悉和设置仿真软件Multisim2011
（1）启动仿真系统Multisim2011
（2）选择Options/Perfernces…菜单，设置软件运行环境
运行环境的设置主要包括以下几方面：
Multisim2001①页属性设置:
单击“选项”菜单中的“页属性”命令,可打开页属性设置页面。
如图1.1所示。
图1.1页属性设置
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在“电路”选项卡的“颜色”选项组中，通过下拉按钮在系统预定的颜色方案中选择页面的颜色系列。
或者选中“自定义”，分别通过右侧的颜色框，对“背景”、“选择”、“导线”、“模型元件”、“非模型元件”和“虚拟元件”的颜色进行设置。
在“工作区”选项卡中，可进行“显示”和“图纸大小”的设置。
在“字体”选项卡中，可对电路中的标识文字样式进行设置。
②单击“选项”菜单中的“全局参数”命令，单击“零件”选项卡，可设置元件符号标准。
中有两套元件标准符号，一套是美国标准符2011Multisim
号ANSI，另一套是欧洲标准符号DIN，勾选DIN标准，这种标准与我国标准接近，如图1.2所示。
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图1.2符号标准的设置
其他选项均采用系统默认。
（3）放置电路元件及测量仪器
按照图1.3所示实验原理图，在设计窗口里搭接实验电路，参考连线如图1.4所示。
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VV
RR21200Ω100ΩUU2III1213A
A
A
＋＋R6V
U10V
3US1S251Ω－－
图1.3叠加定理实验电路图
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参考连线图1.4图1.1中。
根据图1.3中给定参数计算理论值，填入表、2打开仪器仿真开关进行仿真。
3、种情况下的各电流和电压值（注意数字万用表的表笔极性于测量下列34、
1.1中。
实验电路中电流、电压参考方向的对应）。
将测量数据记录于表共同作用U电源U、（4）s2s1接短路线。
U，开关J2电源U单独作用时，即开关J1接（5）s1s1U接。
单独作用时，即开关J1接短路线，开关J2电源（6）Us2s2
1.1叠加定理实验记录
（mA）
（mA）
（mA）
（V）
（V）
实实实实计计计实计计ss1教育资料．
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同作用
U=6Vs1U不作用s2
输入
-0.4V
-0.2V
直流信号0.2V
0.3V
0.5V
U=10Vs2U不作用s1
Er误差
四、实验报告要求、将实验电路截图并标出电路名称。
1根据表2、1.1中电流、电压的测量值，验证叠加定理将理论计算值与实测值相比较，分析误差产生的原因。
3、五、思考题以实例说明功R、用电流实测值及电阻标称值计算、1RR上消耗的功率，、312率能否叠加？
用实验方法验证叠加定理时，如果电源内阻不允许忽略，实验将如何进、2
行？
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实验二集成运放的应用
一、实验目的
1、熟悉仿真软件的基本用法及集成运放uA741的用法。
Multisim20112、研究由集成运放组成的比例、加法、减法基本运算电路的功能。
3、研究电压比较器的功能，学习比较器传输特性的测试方法。
二、实验仪器与器件
1、计算机
2、仿真软件Multisim2011三、实验内容及步骤
1、熟悉软件的运行环境及集成运放741的引脚排列。
Multisim2011启动仿真系统，单击“放置模拟元件”快捷图标，选择7412011Multisim
运放元件，确定后在设计窗口中单击，得到如图2.1（a）所示的集成运放。
该运放有八个引脚其引脚排列如图2.1（b）所示，它是八个引脚的双列直插式集成片，2脚和3脚为反相和同相输入端，6脚为输出端，7脚和4脚为正、负电源端，通常VCC接+15V、VEE接-15V，管脚1和管脚5之间可接入一只几十千欧的电位器，并将滑动触头接到负电源端，8脚为空脚。
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（b）
（a）
集成运放引脚排列741图2.1
、研究集成运放在线性区中的应用2构成比例电路
（1）
比例电路连线图2.2图
2.2创建比例电路的实验电路。
在电路设计窗口按照图①
，使两个输入端接地，观察输出的零漂电压。
J2和分别单击开关J1②
脚之间连接的可调电阻消除，但因为使用的仿5（该零漂电压可通过1脚和真系统固化了集成片的参数，因而只能在实际系统中看到调零的效果）而同相输入端接地，，J2使运放的反相输入端接入直流电源V1单击③
这样就构成了反相比例电路。
双击电压源，逐次改变输入电压，然后单击电运行，读取电压表数值，将输出结果记录于F5路窗口右上角仿真开关或按教育资料．
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表2.1中。
表2.1反相比例电路的测量
输理论值
出实测值
④单击J1使运放的同相输入端接入直流电源V2，再单击J2使运放的反相输入端接地，这样运放就构成了同相比例电路。
双击电压源，逐次改变输入电压，然后单击电路窗口右上角仿真开关或按F5运行，读取电压表数值，将输出结果记录于表2.2中。
表2.2同相比例电路的测量
直流信号输入-0.4V-0.2V0.2V0.3V0.5V
输理论值
出实测值
（2）构成加法电路
在电路设计窗口按照图2.3创建反相加法电路的实验电路，分别双击电压源，逐次改变输入电压，然后单击电路窗口右上角仿真开关或按F5运行，读取电压表数值，将输出结果记录于表2.3中。
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反相加法电路连线图图2.3
成减法电路构）（3创建减法电路的实验电路，分别双击电压源，逐2.4在电路设计窗口按照图运行，读取电次改变输入电压，然后单击电路窗口右上角仿真开关或按F52.3中。
压表数值，将输出结果记录于表
减法电路连线图图2.4
加、减法电路的测量2.3表实测值理论值电路形式Uo/V
Ui2/V
Ui1/V
Uo/V
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0.40.3反相加法运算电路0.3－0.2－1.00.5减法运算电路0.4
－0.2
3、研究集成运放在非线性区中的应用（选做）
图2.4比较器测试电路
①按图2.4所示在电路窗口中创建比较器测试电路。
②使开关J1处于打开状态，双击示波器XSC1，在Y/T方式下，观察观察输入、输出电压的波形。
改变示波器的工作方式为B/A，观察比较器的传输特性。
③使开关J1处于闭合状态，双击示波器XSC1，在Y/T方式下，观察观察输入、输出电压的波形。
改变示波器的工作方式为B/A，观察比较器的传输特性。
四、实验报告要求
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1、将实验电路截图并标出电路名称。
2、列出实验步骤，整理实验数据，将实测数据与理论值进行比较，分析误差产生原因。
五、思考题
1、在运放调零过程中，如果输出uo≠0,说明电路中存在什么问题？
2、在反相比例电路的实验中，如果输入信号Ui>1.5V，输出电压会出现什么情况？
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实验三组合逻辑电路的分析与设计
一、实验目的
1、掌握组合逻辑电路的分析方法。
2、熟悉译码器74LS138和数据选择器74LS151的逻辑功能
3、能用74LS138和74LS151进行组合逻辑设计。
二、实验仪器与器件
1、计算机
2、仿真软件Multisim2001三、实验内容及步骤
1、组合逻辑电路的分析
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①启动仿真系统，单击“TTL”快捷图标，选择三个74LS00D和2011Multisim
一个74LS10D与非门元件，确定后在设计窗口中单击，按照教材235页例题9.2设计的电路图搭接测试电路，参考连线如图3.1所示。
表3.1三人表决器功能测试表
输入输出
ABCF
3.1三人表决器电路测试图图
将②启动仿真开关，改变三个开关的位置，
测试结果记录于表3.1中。
③关闭仿真开关，在设计窗口中添加逻辑转换仪XLC1，按照图3.2所示连接电路的输入和输出，双击逻辑转换仪打开转换界面，单击“电路→真值表”转换
按钮，得到该电路的真值表，与步骤②的测试结果进行对比。
单
，得到该电路的最简与或式，与击“真值表→简化表达式”转换按钮例题9.2化简的结果进行对比。
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图3.2运用逻辑转换仪分析组合逻辑电路
2、运用74LS138D进行组合逻辑电路设计
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①根据真值表3.1，写出最小项表达式。
②运用74LS138D译码器和四输入与非门74LS20D实现该逻辑功能。
参考测试线路如图3.3所示。
关闭仿真开关，接入逻辑转换仪XLC1，打开转换界面，
单击“电路→真值表”转换按钮，观察转换后的真值表是否符合设计要求。
用3.3图74LS138和与非门实现三人表决器的测试线路教育资料．
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3、运用74LS151N进行组合逻辑电路设计
①根据真值表3.1，写出最小项表达式。
②运用74LS151D数据选择器实现该逻辑功能。
参考测试线路如图3.4所示。
关闭仿真开关，接入逻辑转换仪XLC1，打开转换界面，单击“电路→真值表”转
换按钮，观察转换后的真值表是否符合设计要求。
图3.4用74LS151实现三人表决器的测试线路
4、选作内容：
用74LS138和与非门实现全加器。
四、实验报告要求
1、将实验电路截图并标出电路名称。
2、列出实验步骤，观察测试现象，记录、整理实验结果。
五、思考题
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1、3-8线译码器74LS138在正常工作状态下，输入ABC=011时，哪一个译码输出端为有效电平？
2、能否用74LS153实现三人表决器？
如何实现？
实验四计数器及其设计
一、实验目的
1、熟悉仿真软件的基本用法；Multisim20112、熟悉和掌握计数器的功能以及测试方法；
3、掌握任意进制计数器的构成方法，熟悉清零法和预置法的特点，运用集教育资料．
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成计数器构成任意N进制计数器；
4、熟悉数码管的基本功能和使用方法。
二、实验仪器与器件
1、计算机
2、仿真软件Multisim2011三、实验内容及步骤
1、计数器功能测试
测试计数器74LS161,给出功能表。
启动仿真系统，在电路设计窗口按照图4.1创建计数器功能Multisim2011测试电路。
VCCDCD_HEX
5VU2U1X1143QAA134QBB125QCC1164.5V
QDDJ1Key=A157RCOENP10ENT9~LOAD1~CLRKey=BJ22CLK74LS161DV1Key=CJ3
10Hz5V
图4.1计数器测试电路
①单击电路窗口右上角仿真开关或按F5运行，当数码管计数到任意非零计数状态时，将开关J3输入端接地，观察数码管显示，看计数器是否清零，完成计数器的清零功能测试。
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②将开关J3输入端接高电平，单击电路窗口右上角仿真开关停止仿真，并设置预置数为0111，如图4.2所示，单击电路窗口右上角仿真开关运行，将开关J2输入端接地，观察数码管显示，看计数器是否被预置为0111（7），即QQQQ=DCBA，完成计数器的预置功ACBD能测试。
（预置数可以任意设置）
VCCDCD_HEX
5VU2U1X1143QAA134QBB125QCC1164.5V
QDDJ1Key=A157RCOENP10ENT9~LOAD1~CLRKey=BJ22CLK74LS161DV110HzKey=CJ35V
图4.2计数器预置功能测试电路
③将开关J1、J2、J3输入端接高电平，即在预置（LOAD=1）、清零（CLR=1）信号无效、使能信号（ENT=ENP=1）有效的情况下，使计数器从0000~1111计数，观察数码管以及指示灯的显示；开关J2、J3输入端继续接高电平，将开关J1输入端接地，即在使能信号（ENT=ENP=0）无效的情况下，观察数码管的显示，看计数器是否还能正常计数。
总结归纳以上情况，给出计数器74LS161的功能表。
2、N进制计数器的设计
采用清零法，试用74LS161构成10进制计数器，给出设计电路以及状教育资料．
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态图。
采用预置法，试用74LS161构成6进制计数器，给出设计电路以及状态图，要求预置数为0011。
四、实验报告要求
1、将实验电路截图并标出电路名称；
2、列出实验步骤，观察测试现象，记录、整理实验结果，给出计数器的功能表；
3、比较清零法和预置法的特点；
五、思考题
1、74LS161处于正常计数状态时，LOAD端和CLR端各应处于什么逻辑电平？
2、同步清零和异步清零有什么不同？
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