《软件工程专业电路与电子技术》实验指导书.docx

1、软件工程专业电路与电子技术实验指导书实验一 叠加定理一、 实验目的1、 熟悉仿真软件Multisim 2011的基本用法；2、 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1、 计算机2、 仿真软件Multisim 2011三、 实验内容及步骤1、 熟悉和设置仿真软件Multisim 2011（1） 启动Multisim 2011仿真系统（2） 选择Options/Perfernces菜单，设置软件运行环境Multisim 2001运行环境的设置主要包括以下几方面：1 页属性设置:单击“选项”菜单中的“页属性”命

2、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。Multisim 2011中有两套元件标准符号，一套是美国标准符号ANSI，另一套是欧洲标准符号DIN，勾选DIN标准，

3、这种标准与我国标准接近，如图1.2所示。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。图1.4 参考连线图2、 根据图1.3中给定参数计算理论值，填入表1.1中。3、 打开仪器仿真开关进行仿真。4、 测量下列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1.1中。（4） 电源Us1、Us2共同作用（5） 电源Us1单独作用时，即开关J1接Us1，开关J2接短路线。（6） 电源Us2单独作用时，即开关J1接短路线，开关J2接

4、Us2。表1.1 叠加定理实验记录表I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)计算实测计算实测计算实测计算实测计算实测Us1Us2共同作用0.0290.0280.0340.0622.8226.822Us1=6VUs2不作用-0.014-0.0140.0430.0430.0280.2-1.4459.88.555Us2=10VUs1不作用0.0430.043-0.0090.0344.266-1.734误差Er四、 实验报告要求1、 将实验电路截图并标出电路名称。2、 根据表1.1中电流、电压的测量值，验证叠加定理3、 将理论计算值与实测值相比较，分析误差产生的原因。五、 思考题1、

5、用电流实测值及电阻标称值计算R1、R2、R3上消耗的功率，以实例说明功率能否叠加？2、 用实验方法验证叠加定理时，如果电源内阻不允许忽略，实验将如何进行？实验二 集成运放的应用一、 实验目的1、 熟悉仿真软件Multisim 2011的基本用法及集成运放uA741的用法。2、 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Multisim 2011三、 实验内容及步骤1、 熟悉Multisim 2011软件的运行环境及集成运放741的引脚排列。启动Multisim 2011仿真系统

6、，单击“放置模拟元件”快捷图标，选择741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。 (a) (b) 图2.1 741集成运放引脚排列2、 研究集成运放在线性区中的应用（1） 构成比例电路 图2.2 比例电路连线图1 在电路设计窗口按照图2.2创建比例电路的实验电路。2 分别单击开关J1和J2，使

7、两个输入端接地，观察输出的零漂电压。（该零漂电压可通过1脚和5脚之间连接的可调电阻消除，但因为使用的仿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）3 单击J2使运放的反相输入端接入直流电源V1，而同相输入端接地，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2.1中。表2.1 反相比例电路的测量输入直流信号-0.4V-0.2V0.2V0.3V0.5V输出理论值实测值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

8、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输入直流信号-0.4V-0.2V0.2V0.3V0.5V输出理论值实测值（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。 图2.3 反相加法电路连线图（3） 构成减法电路在电路设计窗口按照图2.4创建减法电路的实验电路，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

9、结果记录于表2.3中。图2.4 减法电路连线图表2.3 加、减法电路的测量电路形式实测值理论值Ui1/VUi2/VUo/VUo/V反相加法运算电路0.40.30.30.2减法运算电路1.00.50.40.23、 研究集成运放在非线性区中的应用（选做）图2.4 比较器测试电路按图2.4所示在电路窗口中创建比较器测试电路。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。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

10、性。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，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uo0,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Ui1.5V，输出电压会出现什么情况？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Multisim 2001三、 实验内容及步骤1、 组合

11、逻辑电路的分析启动Multisim 2011仿真系统，单击“TTL”快捷图标，选择三个74LS00D和一个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图3.1 三人表决器电路测试图启动仿真开关，改变三个开关的位置，将测试结果记录于表3.1中。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，与步骤的测试结果进行对比。单击“真值表简化表达式”转换按钮，得到

12、该电路的最简与或式，与例题9.2化简的结果进行对比。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根据真值表3.1，写出最小项表达式。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。图3.3 用74LS138和与非门实现三人表决器的测试线路3、运用74LS151N进行组合逻辑电路设计根据真值表3.1，写出最小项表达式。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

13、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Multisim 2011的基本用法；2、 熟悉和掌握计数器的功

14、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Multisim 2011三、 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Multisim 2011仿真系统，在电路设计窗口按照图4.1创建计数器功能测试电路。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。2 将开关J3输入端接高

15、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QDQCQBQA=DCBA，完成计数器的预置功能测试。(预置数可以任意设置)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00001111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？