《软件工程专业电路与电子技术》.docx

1、软件工程专业电路与电子技术实验一 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”命令,可打开页属性设置页面。如图1.1

2、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，这种标准与我国标准接近，如图1.2所示

3、。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Us2。表1.1 叠加定理实验记录表I1(mA)I2

4、(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3028323460622.5232.8226.2516.822Us1=6VUs2不作用4043-8.100-8.669313444.2662-1.734Us2=10VUs1不作用-14-1440433028-1.550-1.4458.9308.555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、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

5、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，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

6、）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

7、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42-2-3-5实测值4.0132.013-1.987-2.987-4.9874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

8、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-4.4-2.22.23.35.5实测值-4.387-2.1872.2133.3135.512（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

9、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2.4 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0.40.3-6.976-70.30.25.0235减法运算电路1.00.55.01250.40.26.01263、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XS

10、C1，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、

11、计算机2、仿真软件Multisim 2001三、实验内容及步骤1、组合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ABCF00000010010001111000101111011111图3.1 三人表决器电路测试图 AC+AB+BC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

12、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。表3.1 三人表决器功能测试表输 入输出ABCF0000001

13、0010001111000101111011111 AC+AB+BC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。表3.1 三人表决器功能测试表输 入输出ABCF0000001001000111100 0101111011111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

14、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？Y32、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 201

15、1三、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

16、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？ 输入输入逻辑功能CLRLDEPETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00XXXXXXXX0000置零10XXd3d2d1d0d3d2d1d0预置数1111XXXX二进制加法计数计数110XXXXXX保持保持11X0XXXXX保持保持