电路综合设计实验_设计实验2_实验报告

设计实验2:多功能函数信号发生器

一、摘要

任意波形发生器是不断发展的数字信号处理技术和大规模集成电路工艺孕育出来的一种新型测量仪器，能够满足人们对各种复杂信号或特殊信号的需求，代表了信号源的发展方向。可编程门阵列（FPGA）具有高集成度、高速度、可重构等特性。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减小印制电路板的面积，提高系统的可靠性和灵活性。

此次实验我们采用DE0-CV开发板，实现函数信号发生器，根据按键选择生产正弦波信号、方波信号、三角信号。频率范围为10KHz~300KHz，频率稳定度≤，频率最小不进10kHz。提供DAC0832，LM358。

二、正文

1.方案论证

基于实验要求，我们选择了老师提供的数模转换芯片DAC0832，运算放大器LM358以及DE0-CV开发板来实现函数信号发生器。

DAC0832是基于先进CMOS/Si-Cr技术的八位乘法数模转换器，它被设计用来与8080，8048,8085，Z80和其他的主流的微处理器进行直接交互。一个沉积硅铬R-2R 电阻梯形网络将参考电流进行分流同时为这个电路提供一个非常完美的温度期望的跟踪特性（0.05%的全温度范围过温最大线性误差）。该电路使用互补金属氧化物半导体电流开关和控制逻辑来实现低功率消耗和较低的输出泄露电流误差。在一些特殊的电路系统中，一般会使用晶体管晶体管逻辑电路（TTL）提高逻辑输入电压电平的兼容性。

另外，双缓冲区的存在允许这些DAC数模转换器在保持一下个数字词的同时输出一个与当时的数字词对应的电压。DAC0830系列数模转换器是八位可兼容微处理器为核心的DAC 数模转换器大家族的一员。

LM358是双运算放大器。内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

本次实验选用的FPGA是Altera公司Cyclone系列FPGA芯片。Cyclone V系列器件延续了前几代Cyclone系列器件的成功，提供针对低成本应用的用户定制FPGA特性，支持常见的

各种外部存储器接口和I/O协议，并且含有丰富的存储器和嵌入式乘法器，这些内嵌的存储器使我们在设计硬件电路时省去了外部存储器，节省了资源，而其硬件乘法器资源则非常适合用来实现高速DDS调制器。另外，Cyclone V系列器件使用极低的1.2V内核电压，大大降低了芯片的功耗。在本文的设计中，FPGA对内主要实现DDS的功能，对外主要为外围器件提供控制信号和数据总线接口。

除了上述元器件以及相对应的软件的使用，我们要对经过DAC0832数模转换器输出的波形进行放大之后再进行低通滤波，以避免外界环境的干扰和系统内部元器件在工作时产生的噪声。

2.理论分析与计算

DDS原理：

①DDS原理的背景

1973年，J.Tiemey和C.M.Tader等人在《A Digital Frequency Synthesizer》一文中首次提出了DDS的概念，但限于当时的技术条件，DDS并没有引起人们的足够重视。上世纪90年代以来，随着数字集成电路和微电子技术的发展，DDS技术的优越性才日益体现出来。

②DDS的基本结构

DDS与大多数的数字信号处理技术一样，它的基础仍然是奈圭斯特采样定理。奈圭斯特采样定理是任何模拟信号进行数字化处理的基础，它描述的是一个带限的模拟信号经抽样变成离散值后可不可以由这些离散值恢复原始模拟信号的问题。

奈圭斯特采样定理告诉我们，当抽样频率大于或者等于模拟信号最高频率的两倍时，可以由抽样得到的离散信号无失真地恢复出原始模拟信号。只不过在DDS技术中，这个过程被颠倒过来了。DDS不是对模拟信号进行抽样，而是一个假定抽样过程已经发生且抽样值已经量化完成，如何通过某种方法把已经量化的数值重建原始信号的问题。

DDS电路一般由参考时钟、相位累加器、波形存储器、D/A转换器（DAC）和低通滤波器（LPF）组成。其结构框图如下图所示：

o

f为参考时钟频率，K为频率控制字，N为相位累加器位数，A为波形存储器其中，

c

位数，D为波形存储器的数据位字长和D/A转换器位数。

DDS系统中的参考时钟通常由一个高稳定度的晶体振荡器来产生，用来作为整个系统各个组成部分的同步时钟。频率控制字（Frequency Control Word，FCW）实际上是二进制编码的相位增量值，它作为相位累加器的输入累加值。相位累加器由加法器和寄存器级联构成，它将寄存器的输出反馈到加法器的输入端实现累加的功能。在每一个时钟脉冲，相位累加器把频率字累加一次，累加器的输出相应增加一个步长的相位增量，由此可以看出，相位累加器的输出数据实质上是以为步长的线性递增序列（在相位累加器产生溢出以前），它反映了合成信号的相位信息。相位累加器的输出与波形存储器的地址线相连，相当于对波形存储器进行查表，这样就可以把存储在波形存储器中的信号抽样值（二进制编码值）查出。在系统时钟脉冲的作用下，相位累加器不停的累加，即不停的查表。波形存储器的输出数据送到D/A转换器，D/A转换器将数字量形式的波形幅度值转换成所要求合成频率的模拟量形式信

号，从而将波形重新合成出来。若波形存储器中存放的是正弦波幅度量化数据，那么D/A 转换器的输出是近似正弦波的阶梯波，还需要后级的低通平滑滤波器进一步抑制不必要的杂波就可以得到频谱比较纯净的正弦波信号。如下图所示为DDS 各个部分的输出信号：

相位累加

器输出波形存储器输出DAC输出LPF输出

由于受到字长的限制，相位累加器累加到一定值后，就会产生一次累加溢出，这样波形存储器的地址就会循环一次，输出波形循环一周。相位累加器的溢出频率即为合成信号的频率。可见，频率控制字K 越大，相位累加器产生溢出的速度越快，输出频率也就越高。故改变频率字（即相位增量），就可以改变相位累加器的溢出时间，在参考频率不变的条件下就可以改变输出信号的频率。

③ DDS 原理

根据傅立叶变换定理，任何满足Dirichlet 条件的周期信号都可以分解为一系列正弦或者余弦信号之和。为了不失一般性，下面以正弦信号的产生为例来说明DDS 的基本原理。 我们知道，正、余弦信号用可以用复数形式表示为：

()c o s (2)

R e (2)f t E x p j f t ππ= 式(2-1) ()s i n (2)I m (2)f t E

x p j f t ππ= 式(2-2)

上图描述了矢量R 绕原点沿正方向（逆时针）旋转时，其模值R 与x 轴夹角()t θ（相位角）及R 在y 轴上的投影S 三者之间的关系。当R 连续地绕原点旋转，S 将取~R R -+之间的任意值，()t θ将以2π为模取0~2π之间的任意值。如果将S 看作我们欲重构正弦信号的幅度值，则相位角()t θ和S 的关系为：sin ()S R t θ=。现将相位数字化（采样、量化），将2π量化成M 等份，则相位量化的最小间隔为2/M θπ?=，这样造成的结果是重构信号的幅度值S 也相应离散化：

2sin()sin()1,2,...,S R n R n n M M

πθ=??=?= 式(2-3)

由式(2-3)可以看出，S 只能取与相位n θ??对应的幅度值。

如上图所示，设此时R 不是绕原点连续旋转，而是在系统时钟c f 的控制下以相位增量

α?进行阶跃式旋转（上图中2αθ?=?）

，很容易可以看出来，在相位周期变化的同时，输出信号的幅度S 也在周期重复着，因此，重构信号的周期在幅度中也就体现出来了。 为了进一步探讨相位增量对输出信号频率的影响，我们分别以相位增量为/4π和/8π重构信号幅度，分别如下图1和2所示。在此，我们假设相位累加是在相同的系统时钟c f 的进行的，即对于不同的相位增量，c f 是固定不变的，这是理解相位增量和重构信号频率关系的基础。

18

图1 相位增量为/4π时相位幅度的映射关系

图2 相位增量为/8π时相位幅度的映射关系

对比图1和图2，我们很容易发现，当相位增量减少为原来的二分之一时，输出信号的采样值密集度就成了原来的两倍，那么R 旋转一周的时间自然也增大为原来的两倍，即'2o o T T =。周期T 与频率f 成倒数关系，由此可得两种情况下输出重构信号的频率关系：'2o o f f =，如图3所示。 相位增量为/4π相位增量为/8

π

图3 相位增量不同对重构信号频率的影响（仿真）

分析到这里，我们可以得出结论，在DDS 系统中，在参考时钟c f 固定不变的前提下，通过改变相位增量的值，就可以得到不同频率的重构信号。

我们假设有一个频率为f 的正弦信号()S t ：

()sin(2)S t ft π= 式(2-4)

现以采样频率c f 对该信号进行抽样，得到离散序列为：

()sin(2)c c S nT f nT π=? 式(2-5)

其中1/c c T f =为采样周期。习惯上将式(2-5)写成式(2-6)的形式：

()sin(2)0,1,2,

c S n f nT

n π=?= 式(2-6)

式(2-6)对应的相位序列为： ()20,1,2,c n f nT n φ

π=?= 式(2-7)

该序列的显著特性是线性，即相邻样值之间的相位增量是一常数，且仅与信号频率f 有关，当式(2-7)中的n 取1时得到量化相位增量为：

2c f T φπ?=? 式(2-8)

倘若我们将2π相位均匀量化M 等份，人为构造一个相位值'φ?： '2K M πφ?=

式(2-9) 并且使得'φφ?=?，那么就可以得到如下关系：

c c

K f f T M f =?= 式(2-10)

根据以上原理，如果我们用变量K 构造一个量化序列：

()n nK ?= 式(2-11)

然后完成()n ?到另一个序列'

()S n 的映射，即由()n ?构造序列： '22()sin ()sin()S n n nK M M ππ???== ???

式(2-12) 将式(2-10)代入式(2-12)可得：

'()sin(2)c S n fT n π=? 式(2-13)

对比式(2-6)跟式(2-13)，我们不难发现，'()S n 其实就是信号()S t 经过采样频率c f 抽样后的离散时间序列。在满足奈圭斯特采样定律的的条件下，即：

12

c K f M f =≤ 式(2-14) '()S n 可以经过D/A 转换和低通平滑滤波唯一地恢复出()S t 。

可见，通过上述变换，变量K 将唯一地确定一个单频模拟正弦信号()S t ：

()sin(2)c K S t f t M π

= 式(2-15) 该信号的频率为：

o c K f f M

= 式(2-16) 式(2-16)就是DDS 的基本方程，是利用DDS 进行频率合成的立足点。在实际的DDS 应用中，一般取2N

M =，N 为正整数，于是DDS 的基本方程可写成： 11,2,..2.,2

N o c N K f f K -== 式(2-17) 由式(2-17)可以看出，当1K =时，DDS 系统输出信号频率o f 最小，而这个最小频率同时也是DDS 系统的频率分辨率:

min 2

c o o N f f f =?= 式(2-18) 对于DDS 系统从波形存储器中读数据的过程，我们可以将其看作是对波形存储器中的波形数据再次采样的过程，也就是说，DDS 系统查表的过程就是从波形存储器中二次采样过程，一个周期内查表的点数即为采样的点数。DDS 系统要恢复出原始波形，其在一个周期内至少要取样两点，这是受我们一直都在强调的奈圭斯特采样定理的限制。那么DDS 系统在理论上能输出的最大频率是：

max 2

c o f f = 式(2-19) 经过以上的分析，我们得出以下几点结论：

（1）DDS 系统的输出频率o f 只与频率控制字K 、系统时钟频率c f 、相位累加器位数N

f和相位累加器位数固定时，通过改变频率控制字K的值，就可以有关。在系统时钟频率

c

方便地改变输出信号的频率。

f和相位累加器位数N有关。想（2）DDS系统的频率分辨率只与系统的系统时钟频率

c

要提高系统的分辨率，可以增加相位累加器位数或者是降低系统时钟频率。

f的二分之一，但在实际应用中，（3）DDS理论上最大输出频率不会超过系统时钟频率

c

由于DDS系统中的低通滤波器非理想特性，由通带到阻带之间存在着一个过渡带，工程中DDS最高输出频率只取到40%c f左右。

④DDS技术特点

（1）DDS技术可以用于产生任意波形

基于前面对DDS系统的基本结构分析，很容易理解，只要改变存储在波形存储器中的波形数据，就可以改变输出波形。所以对于任何周期性波形，只要满足采样定理，都可以利用DDS技术来实现。

（2）DDS系统具有很高的频率分辨率

DDS系统输出频率的分辨率和频点数随相位累加器的位数成指数增长，由式(2-21)可知，在系统时钟频率不变的情况下，只要增大相位累加器的位数N，就可以得到几乎是任意小的频率分辨率，可以满足精细频率控制的要求。DDS如此精细的频率分辨率，使其输出频率已十分逼近连续变化。

（3）输出频率切换速度快且相位保持连续

与锁相频率合成相比，由于DDS系统是一个开环系统，所以当一个新的频率控制字送到时，它会迅速合成这个新的频率，实际的频率切换时间可以达ns级。同时，频率切换时，DDS系统的输出波形的相位是连续的。DDS系统的频率字改变时，输出波形的变化过程可以用图4描述。

图4频率控制字改变时累加器的输出值和输出波形的变化（仿真）

在波形输出到P点时，频率字发生了改变（变小），相位累加器的累加值即相位步进变小，其输出值斜率也变小，系统的输出波形的频率也在同时刻变小。DDS系统在频率字发生改变后的一个时钟周期，其输出频率就可以就转换到了新的频率上，也即在频率字的值改变以后，累加器在经过一个时钟周期后就按照新的频率字进行累加，开始合成新的频率。所以我们可

以认为DDS 的频率切换是在一个系统时钟周期内完成的，系统时钟频率越高，切换速度越快。

另外，从前面对DDS 技术原理的分析可知，要改变输出频率，实际上改变的是频率字，也就是相位增量。当频率字的值从1K 改变为2K 之后，相位累加器是在已有的累积相位上，再对2K 进行累加，相位函数曲线是连续的。从图2.12也可以看出，只是在频率字改变的瞬间相位函数曲线的斜率发生了突变，相位值并没有发生跳跃，因此DDS 能够在频率切换的过程中保持相位连续，输出波形能够平滑地从一个频率过渡到另外一个频率。

由于DDS 采用数字化技术，最终合成信号是经过D/A 转换得到的，所以不可避免的存在着以下缺点：

（1）DDS 在工程中的最高输出频率一般只能达到系统时钟频率的40%，要想获得较高的频率，就必须提高系统时钟频率，也就是说DDS 的相位累加器、波形存储器和D/A 转换器都将工作在较高的时钟频率下，它的实现依赖于高速数字电路和高速D/A 转换器。这也是DDS 系统在早期没有受到重视，而直到最近几年才迅速发展的原因。

（2）DDS 系统采用数字合成技术，先离散信号再变换成模拟信号输出，这其中导致了各种误差，尤其是相位截断误差，因此各种杂波是不可避免的。

为了具有较高的输出频率，DDS 系统的参考时钟频率一般都比较高，根据 式(2-18)，在较高的时钟频率下，要想获得较高的频率分辨率，只有通过增加相位累加器的位数N ，故一般N 的取值都较大。如果相位累加器的所有输出都用来作为波形存储器的寻址地址，那么存储器的容量会大得惊人。例如，如果32位累加器的所有位都用来作为存储器的地址，那么需要4G 个存储单元，而如果换成48位的累加器，那么就需要256T （1T=1024G ）个存储单元，这样的设计显然是没有办法接受的。因此存储器的地址线位数A 一般都小于N 。这样存储器的地址线就只能接到相位累加器的输出的高A 位上，而低N A 位则要舍弃，也就产生了相位截断误差，表现在输出频谱上就是杂散分量。

3.电路与程序设计：

针脚连接方式

程序设计的顶层设计代码如下:详细代码请查看附件的工程文件LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

---------------------------------------------------------------------

ENTITY mydds IS -- 顶层设计PORT (

CLK : IN STD_LOGIC;

FWORD : IN STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);

MODE : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);

FOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END mydds;

--------------------------------------------------------------------- ARCHITECTURE behav OF mydds IS

---------------------------------------------------------------------

COMPONENT REG8B --load 'event and load = 1 --dout <= din;

PORT (

LOAD : IN STD_LOGIC;

DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0);

DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

---------------------------------------------------------------------

COMPONENT ADDER8B

PORT (

A : IN STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);

B : IN STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0);

S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

---------------------------------------------------------------------

COMPONENT lpm_rom8

PORT (

address : IN STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0);

inclock : IN STD_LOGIC ;

q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

-----------------------------------------------------------------------

COMPONENT lpm_romsq

PORT (

address : IN STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0);

inclock : IN STD_LOGIC ;

q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

-----------------------------------------------------------------------

COMPONENT lpm_romsj

PORT (

address : IN STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0);

inclock : IN STD_LOGIC ;

q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

----------------------------------------------------------------------- COMPONENT proceofk

PORT (

k_in : IN STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);

k_out : OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

----------------------------------------------------------------------- COMPONENT modechoose

PORT (

mode_in : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);

data_sin: in std_logic_vector(7 downto 0);

data_sq: in std_logic_vector(7 downto 0);

data_sj: in std_logic_vector(7 downto 0);

data_out : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

-----------------------------------------------------------------------

SIGNAL F8B : STD_LOGIC_VECTOR( 4 DOWNTO 0);

SIGNAL F8B_out : STD_LOGIC_VECTOR( 5 DOWNTO 0);

SIGNAL A8B : STD_LOGIC_VECTOR( 12 DOWNTO 0);

SIGNAL B8B : STD_LOGIC_VECTOR( 12 DOWNTO 0);

SIGNAL C8B : STD_LOGIC_VECTOR( 12 DOWNTO 0);

SIGNAL wire_sin : STD_LOGIC_VECTOR( 7 DOWNTO 0);

SIGNAL wire_sq : STD_LOGIC_VECTOR( 7 DOWNTO 0);

SIGNAL wire_sj : STD_LOGIC_VECTOR( 7 DOWNTO 0);

--signal modeall : std_logic_vector( 1 downto 0 );

---------------------------------------------------------------------

BEGIN

F8B<=FWORD;

U0 : proceofk port map(k_in=>F8B,k_out=>F8B_out);

U1 : ADDER8B PORT MAP( A=>F8B_out,B=>B8B, S=>A8B );

U2 : REG8B PORT MAP( DOUT=>B8B,DIN=>A8B, LOAD=>CLK );

U3 : REG8B PORT MAP( DOUT=>C8B,DIN=>B8B, LOAD=>CLK );

U4 : lpm_ROM8 PORT MAP( address=>C8B(12 downto 0), q=>wire_sin, inclock=>CLK );

U5 : lpm_ROMsq PORT MAP( address=>C8B(12 downto 0), q=>wire_sq, inclock=>CLK );

U6 : lpm_ROMsj PORT MAP( address=>C8B(12 downto 0), q=>wire_sj, inclock=>CLK );

U7 : modechoose PORT MAP (mode_in=>mode,data_sin=>wire_sin,data_sq=>wire_sq,data_sj=>wire_sj,data_out=>FOUT); END behav;

4.测试方案与测试结果

要求：

（1）实现方波，正弦波，三角波输出。

（2）通过按键进行频率控制

（3）频率范围为10KHz~300KHz。(因实验仪器达不到精度因此下调了范围指标)

（4）频率可以设置，最小设置单位为10kHz。(因实验仪器达不到精度因此下调了指标) （5）可以进行点频测量，幅频测量误差的绝对值≤0.5dB，相频测量误差的绝对值≤5%。首先是用Quartus II 13.0软件编译源程序，分配管脚，定义时钟、复位、选择波形、八位数据、DA时钟管脚。编译生成.sof文件通过JTAG接口下载到FPGA板子上，连接DA模块和示波器。分别按键选择不同的波形，调试程序。

其次，通过锁相环改动波形频率，编译下载程序。对不同频率的波形，进行调试。

最后，编译生成.sof文件，转换成.jic文件通过JTAG接口固化到FPGA芯片里。

测试：

给DE0板供给5V的直流电压，使其能够正常工作。然后分别按下相应的按钮使其分别输出三角波，sin波和方波。若三个波形能够正常输出且不产生严重的失真，则我们认为该函数信号发生器满足第一条指标，是合格的。

其次，按动DE0板上对应控制频率的按钮，观察示波器上的波形参数，如果每按动一次按钮，输出波形的频率都会发生改变，且每次改变都为10KHZ，而且输出波形的频率范围为10KHZ-300KHZ，则我们认为该函数信号发生器满足这三条指标，是合格的。

最后，我们要该函数信号发生器进行点频测量。对于10KHZ-300KHZ范围内的每个频率点，我们都要对其进行测量。首先确定该函数信号发生器在某一频率点上的标准频率，然后用

示波器测得该点的实际频率，那么该点幅频测量误差=100%，经过换算得到以dB为

单位的数值。同理可得相频测量的误差。

如果测得幅频测量误差的绝对值≤0.5dB，相频测量误差的绝对值≤5%，则我们认为该函数信号发生器满足这一指标，合格。

综上所述，如果我们设计的函数信号发生器能满足以上所有的指标，那么该函数信号发生器为合格器件。

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实验1降压变换器 一、实验目的： 设计一个降压变换器，输入电压为220V，输出电压为50V，纹波电压为输出电压的0.2%，负载电阻为20欧，工作频率分别为220kHz。 二、实验内容： 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料： MATLAB仿真软件 四、实验原理图： 五、实验方法及步骤： 1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。

3．仿真模型如图所示。 六、参数设置 七、仿真结果分析

实验2升压变换器 一、实验目的： 将一个输入电压在3~6V的不稳定电源升压到稳定的15V，纹波电压低于0.2%，负载电阻10欧，开关管选择MOSFET，开关频率为40kHz,要求电感电流连续。 二、实验内容： 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料： MATLAB仿真软件 五、实验原理图： 五、实验方法及步骤： 1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。

《集成电路设计》课程设计实验报告

《集成电路设计》课程设计实验报告 （前端设计部分） 课程设计题目：数字频率计 所在专业班级：电子科 作者姓名： 作者学号： 指导老师：

目录 （一）概述 2 2 一、设计要求2 二、设计原理 3 三、参量说明3 四、设计思路3 五、主要模块的功能如下4 六、4 七、程序运行及仿真结果4 八、有关用GW48－PK2中的数码管显示数据的几点说明5（三）方案分析 7 10 11

（一）概述 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得十分重要。测量频率的方法有多种，数字频率计是其中一种。数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。数字频率计基本功能是测量诸如方波等其它各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。 频率计的基本原理是应用一个频率稳定度高的时基脉冲，对比测量其它信号的频率。时基脉冲的周期越长，得到的频率值就越准确。通常情况下是计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间是1秒。闸门时间也可以大于或小于1秒，闸门的时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门的时间越长则每测一次频率的间隔就越长，闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。 本文内容粗略讲述了我们小组的整个设计过程及我在这个过程中的收获。讲述了数字频率计的工作原理以及各个组成部分，记述了在整个设计过程中对各个部分的设计思路、程序编写、以及对它们的调试、对调试结果的分析。 （二）设计方案 一、设计要求： ⑴设计一个数字频率计，对方波进行频率测量。 ⑵频率测量可以采用计算每秒内待测信号的脉冲个数的方法实现。

北航电子电路设计训练模拟分实验报告

北航电子电路设计训练模拟部分实验报告

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电子电路设计训练模拟部分实验 实验报告

实验一：共射放大器分析与设计 1.目的： （1）进一步了解Multisim的各项功能，熟练掌握其使用方法，为后续课程打好基础。 （2）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图1所示的单管共射放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并观察 静态工作点的变化对输出波形的影响。 （3）加深对放大电路工作原理的理解和参数变化对输出波形的影响。 （4）观察失真现象，了解其产生的原因。 图 1 实验一电路图 2.步骤： （1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态。 （2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。 （3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。 （4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。 （5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。 （6）请分别在30Hz、1KHz、100KHz、4MHz和100MHz这5个频点利用示波器测出输入和输出的关系，并仔细观察放大倍数和相位差。 （提示：在上述实验步骤中，建议使用普通的2N2222A三极管，并请注 意信号源幅度和频率的选取，否则将得不到正确的结果。） 3.实验结果及分析： （1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。 由simulate->analyses->DC operating point,可测得该电路的静态工作点为：

电路原理图设计及Hspice实验报告

电子科技大学成都学院 （微电子技术系） 实验报告书 课程名称：电路原理图设计及Hspice 学号： 姓名： 教师： 年06月15日 实验一基本电路图的Hspice仿真 实验时间：同组人员： 一、实验目的 1.学习用Cadence软件画电路图。 2.用Cadence软件导出所需的电路仿真网表。 3.对反相器电路进行仿真，研究该反相器电路的特点。 二、实验仪器设备 Hspice软件、Cadence软件、服务器、电脑 三、实验原理和内容 激励源：直流源、交流小信号源。 瞬态源：正弦、脉冲、指数、分线段性和单频调频源等几种形式。 分析类型：分析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和一些控制语句组成，如直流分析（.OP）、交流小信号分析（.AC）、瞬态分析（.TRAN）等分析语句，以及初始状态设置（.IC）、选择项设置（.OPTIONS）等控制语句。这类语句以一个“.”开头，故也称为点语句。其位置可以在标题语句之间的任何地方，习惯上写在电路描述语句之后。 基本原理：(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|> |UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD，即输出电平. (2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD>UTN，V1导通，而UGS2=0<|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能. 四、实验步骤

1.打开Cadence软件，画出CMOS反相器电路图，导出反相器的HSPICE网表文件。 2.修改网表，仿真出图。 3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。 4.对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。 5.分析仿真结果，得出结论。 五、实验数据 输入输出仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos *.tran 200p 20n .dc vin 0 5 1m sweep data=w .print v(1) v(2) .param wp=10u wn=10u .data w wp wn 10u 10u 20u 10u 40u 10u 40u 5u .enddata vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=wp m2 out in 0 0 nch l=1u w=wn .alter vcc vcc 0 3 .end 图像： 瞬态仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos .tran 200p 20n .print tran v(1) v(2) vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=20u

微机综合设计实验报告

微机接口实验报告 学院：计算机与通信工程学院专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 综合设计实验

带分频的AD转换 实现功能： 利用8254实现分频功能，再利用AD0809实现数模转换功能。 设计思路： 首先利用8254芯片的计时功能，将CLK0端输入的1MHz的脉冲信号分频为0.1MHz的脉冲，并且从OUT0端输出，然后将输出的脉冲信号作为AD0809数模转换单元的输入信号，从而实现8254的分频功能和AD0809的数模转换功能。 设计接线图： 实验代码： （加粗为分频部分代码，未加粗为AD转换部分代码） IO8254_MODE EQU 283H ;8254控制寄存器端口地址 IO8254_COUNT0 EQU 280H ;8254计数器0端口地址 IO0809 EQU 298H ;AD0809DE STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV DX, IO8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,37H ;计数器0，方式3 00110111 OUT DX,AL MOV DX,IO8254_COUNT0 ;装入计数初值 MOV AX,000AH ;10D=0AH（可以自己设计分频倍数或者利用多个计数器实现更大倍数的分频） MOV AL,03H

OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX, IO0809 ;启动A/D转换器 OUT DX, AL MOV CX, 0FFH ;延时 DELAY: LOOP DELAY IN AL, DX ;从A/D转换器输入数据 MOV BL,AL ;将AL保存到BL MOV CL, 4 SHR AL, CL ;将AL右移四位 CALL DISP ;调显示子程序显示其高四位 MOV AL, BL AND AL, 0FH CALL DISP ;调显示子程序显示其低四位 MOV AH, 02 MOV DL, 20H ;加回车符 INT 21H MOV DL, 20H INT 21H PUSH DX MOV DL, 0FFH ;判断是否有键按下 MOV AH, 06H INT 21H POP DX JE START ;若没有转START MOV AH, 4CH ;退出 INT 21H DISP PROC NEAR ;显示子程序 MOV DL, AL CMP DL, 9 ;比较DL是否>9 JLE DDD ;若不大于则为'0'-'9',加30h为其ASCII码 ADD DL, 7 ;否则为'A'-'F',再加7 DDD: ADD DL,30H ;显示 MOV AH, 02 INT 21H RET DISP ENDP CODE ENDS END START

电子电路实验报告

.东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电子电路实践 第三、四次实验 实验名称：单级低频电压放大器 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室：105 实验组别：无 同组人员：无 实验时间：2012年4月15日2012年4月22日评定成绩：审阅老师：

实验目的： 1、掌握单级放大电路的工程估算、安装和调试 2、了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频 特性等的基本概念以及测量方法 3、掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流电压表、 函数发生器的使用技能训练 三、预习思考 1、器件资料： 上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管 将其扁平的一面正对自己，管脚朝下，则从左至右三个管脚依次为e,b,c;封装图如下：

2、 偏置电路： 教材图1-3中偏置电路的名称是什么，简单解释是如何自动调节BJT （半导体三极管）的电流I C 以实现稳定直流工作点的作用的，如果R 1 、R 2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？ 答： 共发射极偏置电路。 利用12,R R 构成的分压器给三极管基极b 提供电位B U ,又1 BQ I I ,基极电位B U 可近 似地由下式求得：2 12 B C C R U V R R ≈ ?+ 当环境温度升高时，)(CQ EQ I I 增加，电阻E R 上的压降增大，由于基极电位B U 固定，加到发射结上的电压减小，BQ I 减小，从而使CQ I 减小，通过这样的自动调节过程使CQ I 恒定，即实现了稳定直流工作点的作用。 如果12,R R 取得过大，则1I 减小，不能满足12,R R 支路中的电流1 BQ I I 的条件，此时， BQ V 在温度变化时无法保持不变，也就不能起到稳定直流工作点的作用。 3、 电压增益： (I) 对于一个低频放大器，一般希望电压增益足够大，根据您所学的理论知识，分析有 哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最佳实现方案。 答： 0()() 26(1) C L C L u i be b CQ u R R R R A mV u r r I βββ= =-=- ++ 所以提高电压增益的方法有： 1）增大集电极电阻R C 和负载R L 。缺点：R C 太大，受V CC 的限制，会使电路不能正常工作。 2）Q 点适当选高，即增大I CQ 。缺点：电路耗电大、噪声大 3）选用多级放大电路级联形式来获取足够大的电压增益。缺点：电路较复杂，输出信

数字电路与系统设计实验报告

数字电路与系统设计实验报告 学院： 班级： 姓名：

实验一基本逻辑门电路实验 一、实验目的 1、掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。 2、熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。 二、实验设备 1、二输入四与非门74LS00 1片 2、二输入四或非门74LS02 1片 3、二输入四异或门74LS86 1片 三、实验内容 1、测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 2、测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3、测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 四、实验方法 1、将器件的引脚７与实验台的“地（GND）”连接，将器件的引脚１４与实验台的十5Ｖ连接。 2、用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。 3、将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯(LED)连接。指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。 五、实验过程 1、测试74LS00逻辑关系 （1）接线图（图中Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯） （2）真值表 2、测试74LS02逻辑关系

（1）接线图 （2）真值表 3、测试74LS86逻辑关系接线图 （1）接线图 （2）真值表 六、实验结论与体会 实验是要求实践能力的。在做实验的整个过程中，我们首先要学会独立思考，出现问题按照老师所给的步骤逐步检查，一般会检查处问题所在。实在检查不出来，可以请老师和同学帮忙。

实验二逻辑门控制电路实验 一、实验目的 1、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。 2、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。 3、学习分析基本的逻辑门电路的工作原理。 二、实验设备 1、基于CPLD的数字电路实验系统。 2、计算机。 三、实验内容 1、用与非门和异或门安装给定的电路。 2、检验它的真值表，说明其功能。 四、实验方法 按电路图在Quartus II上搭建电路，编译，下载到实验板上进行验证。 五、实验过程 1、用３个三输入端与非门IC芯片74LS10安装如图所示的电路。 从实验台上的时钟脉冲输出端口选择两个不同频率（约7khz和14khz）的脉冲信号分别加到X0和X1端。对应B和S端数字信号的所有可能组合，观察并画出输出端的波形，并由此得出S和B（及/Ｂ）的功能。 2、实验得真值表

计算机操作系统综合设计实验报告实验一

计算机操作系统综合设计 实验一 实验名称：进程创建模拟实现 实验类型：验证型 实验环境： win7 vc++6.0 指导老师： 专业班级： 姓名： 学号： 联系电话： 实验地点：东六E507 实验日期：2017 年 10 月 10 日 实验报告日期：2017 年 10 月 10 日 实验成绩：

一、实验目的 1）理解进程创建相关理论； 2）掌握进程创建方法； 3）掌握进程相关数据结构。 二、实验内容 windows 7 Visual C++ 6.0 三、实验步骤 1、实验内容 1)输入给定代码； 2)进行功能测试并得出正确结果。 2、实验步骤 1）输入代码 A、打开 Visual C++ 6.0 ； B、新建 c++ 文件，创建basic.h 头文件，并且创建 main.cpp 2）进行功能测试并得出正确结果 A 、编译、运行main.cpp B、输入测试数据 创建10个进程；创建进程树中4层以上的数型结构 结构如图所示：。

createpc 创建进程命令。 参数： 1 pid（进程id）、 2 ppid（父进程id）、3 prio（优先级）。 示例：createpc(2,1,2) 。创建一个进程，其进程号为2，父进程号为1，优先级为2 3)输入创建进程代码及运行截图 4）显示创建的进程

3、画出createpc函数程序流程图 分析createpc函数的代码，画出如下流程图：

四、实验总结 1、实验思考 (1)进程创建的核心内容是什么？ 答： 1)申请空白PCB 2)为新进程分配资源 3)初始化进程控制块 4)将新进程插入到就绪队列 （2）该设计和实际的操作系统进程创建相比，缺少了哪些步骤？ 答:只是模拟的创建，并没有分配资源 2、个人总结 通过这次课程设计，加深了对操作系统的认识，了解了操作系统中进程创建的过程，对进程创建有了深入的了解，并能够用高 级语言进行模拟演示。一分耕耘，一分收获，这次的课程设计让 我受益匪浅。虽然自己所做的很少也不够完善，但毕竟也是努 力的结果。另外，使我体会最深的是：任何一门知识的掌握， 仅靠学习理论知识是远远不够的，要与实际动手操作相结合才能 达到功效。

cmos模拟集成电路设计实验报告

北京邮电大学 实验报告 实验题目：cmos模拟集成电路实验 姓名：何明枢 班级：2013211207 班内序号：19 学号：2013211007 指导老师：韩可 日期：2016 年 1 月16 日星期六

目录 实验一:共源级放大器性能分析 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验内容 (1) 三、实验结果 (1) 四、实验结果分析 (3) 实验二:差分放大器设计 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验要求 (4) 三、实验原理 (4) 四、实验结果 (5) 五、思考题 (6) 实验三：电流源负载差分放大器设计 (7) 一、实验目的 (7) 二、实验内容 (7) 三、差分放大器的设计方法 (7) 四、实验原理 (7) 五、实验结果 (9) 六、实验分析 (10) 实验五：共源共栅电流镜设计 (11) 一、实验目的 (11) 二、实验题目及要求 (11) 三、实验内容 (11) 四、实验原理 (11) 五、实验结果 (14) 六、电路工作状态分析 (15) 实验六：两级运算放大器设计 (17) 一、实验目的 (17) 二、实验要求 (17) 三、实验内容 (17) 四、实验原理 (21) 五、实验结果 (23) 六、思考题 (24) 七、实验结果分析 (24) 实验总结与体会 (26) 一、实验中遇到的的问题 (26) 二、实验体会 (26) 三、对课程的一些建议 (27)

实验一:共源级放大器性能分析 一、实验目的 1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法； 2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真； 3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线； 4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响 二、实验内容 1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。 2、输入共源级放大器电路图。 3、设置仿真环境。 4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。 三、实验结果 1、实验电路图

电子电路综合实验报告

电子电路综合实验报 课题名称：简易晶体管图示仪 专业：通信工程 班级： 学号： 姓名： 班内序号：

一、课题名称： 简易晶体管图示仪 二、摘要和关键词： 本报告主要介绍简易晶体管的设计实现方法，以及实验中会出现的问题及解决方法。给出了其中给出了各个分块电路的电路图和设计说明，功能说明，还有总电路的框图，电路图，给出实验中示波器上的波形和其他一些重要的数据。在最后提到了在实际操作过程中遇到的困难和解决方法，还有本次实验的结论与总结。 方波、锯齿波、阶梯波、特征曲线。 三、设计任务要求： 1. 基本要求：⑴设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz,Uopp≥3V,阶数N=6; ⑵设计一个三角波发生器，三角波Vopp≥2V; ⑶设计保护电路，实现对三极管输出特性的测试。 2. 提高要求：⑴可以识别NPN,PNP管，并正确测试不同性质三极管; ⑵设计阶数可调的阶梯波发生器。 四、设计思路： 本试验要求用示波器稳定显示晶体管输入输出特性曲线。我的设计思路是先用NE555时基振荡器产生的方波和带直流的锯齿波。然后将产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿的个数，实验中利用它的三位输出为多路开关CD4051提供地址。CD4051是一个数据选择器，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，来输出阶梯波，接入基极。由双运放LF353对NE555产生的锯齿波进行处理，产生符合要求的锯齿波作为集电极输入到三极管集电极。最后扫描得到NPN的输出特性曲线。总体结构框图：

五、分块电路和总体电路的设计： ⑴用NE555产生方波及锯齿波，电路连接如下。 图2.方波产生电路 NE555的3口产生方波，2口产生锯齿波，方波振荡器周期T=3 R1+R2 C1，占空比D= R1+R2 /(R1+2R2),为使阶梯波频率足够大，选C1=0.01uF，同时要产生锯齿波，方波的占空比应尽量大，当R1远大于R2时，占空比接近1，选R1为20kΩ，R2为100Ω。 ⑵阶梯波电路： 用NE555时基振荡器产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿得个数，实验中利用它的三位输出为多路开关CD4051的输入Qa、Qb、Qc提供地址。直流通路是由5个100Ω的电阻组成的电阻分压网络以产生6个不同的电压值，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，而它的管脚按照一定的顺序接入5个等值电阻然后在第一个电阻接入5V 的电压，原本是管脚接7个电阻可以产生8阶阶梯波，将三个管脚短接，即可产生6阶，这里选择了4，2，5接地，使输出为6阶阶梯波，以满足基本要求中的阶梯波幅度大于3V的要求。另一路信号通道的输入则接被显示的信号；通过地址信号Qa、Qb、Qc对两回路信号同步进行选通。这样，用示波器观察便可得到有6阶的阶梯波。 仿真时在Multisim上没有现成元件CD4051，这里选择了与它功能相近的8通道模拟多路复用器ADG528F代替。它是根据A1、A2、A3口的输入来选择输出S1-S8中各路电压值。

电子电工综合实验报告

电工电子综合试验——数字计时器实验报告 学号： 姓名： 学院： 专业：通信工程

目录 一，实验目的及要求 二，设计容简介 四，电路工作原理简述 三，设计电路总体原理框图五，各单元电路原理及逻辑设计 1. 脉冲发生电路 2. 计时电路和显示电路 3. 报时电路 4. 较分电路 六引脚图及真值表

七收获体会及建议 八设计参考资料 一，实验目的及要求 1，掌握常见集成电路实现单元电路的设计过程。 2，了解各单元再次组合新单元的方法。 3，应用所学知识设计可以实现00’00”—59’59”的可整点报时的数字计时器 二，设计容简介： 1，设计实现信号源的单元电路。（ KHz F Hz F Hz F Hz F1 4 , 500 3 , 2 2 , 1 1≈ ≈ ≈ ≈ ） 2，设计实现00’00”—59’59”计时器单元电路。 3，设计实现快速校分单元电路。含防抖动电路（开关k1,频率F2,校分时秒计时器停止）。4，加入任意时刻复位单元电路（开关K2）。 5，设计实现整点报时单元电路（产生59’53”,59’55”,59’57”,三低音频率F3,59’59”一高音频率F4）。 三，设计电路总体原理框图 设计框图： 四，电路工作原理简述 电路由振荡器电路、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路和报时电路组成。振荡器产生的脉冲信号经过十二级分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数器通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间，将分秒计时器分开，加入快速校分电路与防抖动电路，并控制秒计

时器停止工作。较分电路实现对“分”上数值的控制，而不受秒十位是否进位的影响，在60进制控制上加入任意时刻复位电路。报时电路通过1kHz或2kHz的信号和要报时的时间信号进行“与”的运算来实现的顶点报时的，通过两个不同频率的脉冲信号使得在不同的时间发出不同的声响。 五，各单元电路原理及逻辑设计 （1）脉冲发生电路 脉冲信号发生电路是危机时期提供技术脉冲，此次实验要求产生1HZ的脉冲信号。用NE555集成电路和CD4040构成。555定时器用来构成多谐振荡器，CD4040产生几种频率为后面电路使用。 实验电路如下（自激多谐振荡电路,周期矩形波发生电路） 震荡周期T=0.695(R1+2*R2)C，其中R1=1KΩ，R2=3KΩ，C=0.047uf，计算T=228.67*10-6 s ，f=4373.4Hz产生的脉冲频率为4KHz,脉冲信号发生电路 和CD4040连接成如图所示的电路，则从Q12输出端可以得到212分频信号F1,即1Hz的信号，Q11可以得到F2即2Hz的信号提供给D触发器CP和校分信号，Q3输出分频信号500Hz，Q2输出1KHz提供给报时电路 二，秒计时电路 应用CD4518及74LS00可以设计该电路，CD4518是异步清零，所以在进行分和秒十位计数的时候，需要进行清零，而在个位计数的时候不需要清零。所以Cr2=2QcQb,Cr4=4Qc4QB。当秒个位为1001时，秒十位要实现进位，此时需要EN2=1Qd，同理分的个位时钟EN3=2Qc，分十位时钟端EN4=3Qd。因此，六十进制计数器逻辑电路如下图所示

电子电路综合设计实验报告

电子电路综合设计实验报告 实验5自动增益控制电路的设计与实现 学号: 班序号:

一. 实验名称： 自动增益控制电路的设计与实现 二.实验摘要： 在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况; 另外，在其他应用中，也经常有多个信号频谱结构和动态围大体相似，而最大波幅却相差甚多的现象。很多时候系统会遇到不可预知的信号，导致因为非重复性事件而丢失数据。此时，可以使用带AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器，使增益能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。 自动增益控制电路的功能是在输入信号幅度变化较大时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小围变化的特殊功能电路，简称为AGC 电路。本实验采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。 关键词：自动增益控制，直流耦合互补级，可变衰减，反馈电路。 三.设计任务要求 1. 基本要求： 1）设计实现一个AGC电路，设计指标以及给定条件为： 输入信号0.5?50mVrm§ 输出信号：0.5?1.5Vrms; 信号带宽：100?5KHz； 2）设计该电路的电源电路（不要际搭建）,用PROTE软件绘制完整的电路原理图（SCH及印制电路板图（PCB 2. 提高要求： 1）设计一种采用其他方式的AGC电路； 2）采用麦克风作为输入，8 Q喇叭作为输出的完整音频系统。 3. 探究要求： 1）如何设计具有更宽输入电压围的AGC电路； 2）测试AGC电路中的总谐波失真（THD及如何有效的降低THD 四.设计思路和总体结构框图 AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器（VGA以及检波整流控制组成（如图1），该实验电路中使用了一个短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而相对简单而有效实现预通道AGC的功能。如图2,可变分压器由一个固定电阻R和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改变Q1电阻，可从一个由电压源V REG和大阻值电阻F2组成的直流源直接向短路晶体管注入电流。为防止Rb影响电路的交流电压传输特性。R2的阻值必须远大于R1。

中山大学数字电路与逻辑设计实验报告

中山大学数字电路与逻辑设计实验报告 院系信息科学与技术学院学号 专业计算机科学类实验人 3、实验题目：AU(Arithmetic Unit,算术单元）设计。 实验内容： 设计一个半加半减器，输入为 S、A、B,其中S为功能选择口。当S=0时，输出A+B及进位；当S=1时，输出A-B及借位。 S 输入1 输入2 输出Y 进/借位Cn 0 A B A+B 进位 1 A B A-B 借位 利用三种方法实现。 （1）利用卡诺图简化后只使用门电路实现。 （2）使用74LS138实现。 （3）使用74LS151实现，可分两次单独记录和/差结果、进位借位结果或使用两块74LS151实现。 实验分析： 真值表 S A B Y Cn 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 卡诺图： S AB 0 1 通过卡诺图可得：Y=A B+A B 00 01 11 100 0 1 1 0 0 1 1

S AB 0 1 00 Cn=AB S +A BS 01 =(A S +A S)B 11 10 实验设计： （1）利用门电路实现。 ①利用74LS197的八进制输出端Q1、Q2、Q3作为B 、A 、S 的输入。 ②用异或门74LS86实现输出Y. ③用74LS86实现A ⊕B ，再用74LS08与B 实现与门。 （2）利用74LS138实现 ①将74LS197的Q3、Q2、Q1作为74LS138的S2、S1、S0输入，G2A 、G2B 接低电平，G1接高电平。 ②将74LS138的Y1、Y5、Y2、Y6利用74LS20实现与非门作为输出Y 。 ③ 将74LS138的Y3、Y5利用74LS00实现与非门作为输出Cn 。 0 0 0 1 1 0 0 0

吉林大学无机化学研究生化学综合设计实验报告--全

化学综合和设计实验 实验报告 姓名：李玲云 学号：2014332036 专业：无机化学

扫描电子显微镜和EDS能谱演示实验 一、实验目的 1、初步了解扫描电子显微镜的工作原理、基本构造、操作及用途 2、掌握样品的制备方法 二、扫描电子显微镜的工作原理及用途 从电子枪阴极发出的直径20cm~30cm的电子束，受到阴阳极之间加速电压的作用，射向镜筒，经过聚光镜及物镜的会聚作用，缩小成直径约几毫微米的电子探针。在物镜上部的扫描线圈的作用下，电子探针在样品表面作光栅状扫描并且激发出多种电子信号。这些电子信号被相应的检测器检测，经过放大、转换，变成电压信号，最后被送到显像管的栅极上并且调制显像管的亮度。显像管中的电子束在荧光屏上也作光栅状扫描，并且这种扫描运动与样品表面的电子束的扫描运动严格同步，这样即获得衬度与所接收信号强度相对应的扫描电子像，这种图象反映了样品表面的形貌特征。第二节扫描电镜生物样品制备技术大多数生物样品都含有水分，而且比较柔软，因此，在进行扫描电镜观察前，要对样品作相应的处理。扫描电镜样品制备的主要要求是：尽可能使样品的表面结构保存好，没有变形和污染，样品干燥并且有良好导电性能。 在高压（2~20kV）的作用下，利用聚焦得到非常细的高能电子束，使其在试样上扫描（电子束与试样表层物质相互作用），激发出背散射电子、二次电子等信息，通过对上述信息的接收、放大和显示

成像，对试样表面进行分析。 根据量子力学理论，物质中存在着隧道现象，电子可以通过隧道穿过一个能级高度大于其总能量的势垒而出现在势垒的另一侧。因此，物质的表面电子可以借助隧道作用散逸出来，在物质表面附近形成电子云。在导体表面电子云中某位置的电子几率密度，会随着此位置与表面距离的增大而以指数形式迅速衰减。 扫描电子显微镜被广泛应用于材料科学、生物医学、信息产业、地质、石油化工和其它相关学科领域。是在微观尺度范围内，对样品的形貌进行观察、分析和测量的工具。现在的扫描电子显微镜，在配备相应附件后，可以获得试样表面的化学成分，晶体缺陷、电势、磁场及晶体取向等信息，是对固体物质表层进行综合分析的仪器。 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室拥有场发射扫描电子显微镜。该显微镜通过接收二次电子信息来对样品表面形貌进行分析。显微镜的扫描倍数从25到650000倍，最大分辨率可达到1nm。显微镜有Oxford的能谱附件，可以进行样品的能谱测试。该显微镜不能对具有较强磁性的物质进行分析。 三、扫描电子显微镜的构造 1、电子光学系统（镜筒） 电子枪、三个电磁透镜、扫描线圈、试样室 电子枪中的灯丝产生高能电子束，电子枪的引出电压直接反映了灯丝状态的好坏（5kV~8kV不等）。每次实验都必须注意并记录电子枪引出电压。

数字集成电路设计实验报告

哈尔滨理工大学数字集成电路设计实验报告 学院：应用科学学院 专业班级：电科12 - 1班 学号：32 姓名：周龙 指导教师：刘倩 2015年5月20日

实验一、反相器版图设计 1.实验目的 1）、熟悉mos晶体管版图结构及绘制步骤； 2）、熟悉反相器版图结构及版图仿真； 2. 实验内容 1）绘制PMOS布局图； 2）绘制NMOS布局图； 3）绘制反相器布局图并仿真； 3. 实验步骤 1、绘制PMOS布局图： (1) 绘制N Well图层；(2) 绘制Active图层； (3) 绘制P Select图层； (4) 绘制Poly图层； (5) 绘制Active Contact图层；(6) 绘制Metal1图层； (7) 设计规则检查；(8) 检查错误； (9) 修改错误； (10)截面观察； 2、绘制NMOS布局图： (1) 新增NMOS组件；(2) 编辑NMOS组件；(3) 设计导览； 3、绘制反相器布局图： (1) 取代设定；(2) 编辑组件；(3) 坐标设定；(4) 复制组件；(5) 引用nmos组件；(6) 引用pmos组件；(7) 设计规则检查；(8) 新增PMOS基板节点组件；(9) 编辑PMOS基板节点组件；(10) 新增NMOS基板接触点； (11) 编辑NMOS基板节点组件；(12) 引用Basecontactp组件；(13) 引用Basecontactn 组件；(14) 连接闸极Poly；(15) 连接汲极；(16) 绘制电源线；(17) 标出Vdd 与GND节点；(18) 连接电源与接触点；(19) 加入输入端口；(20) 加入输出端口；(21) 更改组件名称；(22) 将布局图转化成T-Spice文件；(23) T-Spice 模拟； 4. 实验结果 nmos版图

电子线路设计与制作实验报告

电子线路设计与制作 实验报告 班级：电信12305班 指导老师：朱婷 小组成员：张壮安剑锋罗杰杨康熊施任务分工：1.张壮实验报告的撰写 2.安剑锋检查元件及整理 3.罗杰电路的焊接 4.杨康元器件的保管及测试 5.熊施协助电路的焊接 2014年11月14日

项目一：红外线电路设计 一、电路工作原理 常用的红外线遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一直特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的红外线而不会死可见光。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外线接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外线接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外线二极管一般有圆形和方形两种。 二、电路原理图设计

课题名称元件数量备注 红外线发射——接收模拟 电路红外线发射管 1 红外线接收管 1 发光二极管 1 运放uA741 1 20K可调电位器 1 100Ω电阻 1 10kΩ电阻 1 330Ω电阻 1 元件清单表 三、电路设计与调试 （1）各小组从指导老师那里领取元器件，分工检测元器件的性能。（2）依据电路原理图，各小组讨论如何布局，最后确定一最佳方案在洞洞板上搭建红外线发射\接收电路图。 （3）检查电路无误后，从信号发生器送入适应电压。 （4）调节可调电阻R3的阻值，观察发光二极管LED是否出现闪烁现象，如果出现说明有发射和接收，如果没有检查电路。（5）实验完毕，记录结果，并写实验报告。

四、实验注意事项 （1）发光二极管的电流不能天大（小于200mA）；（2）在通电前必须检查电路无误后才可； （3）信号发生器的输出电压峰峰值1.5~2.5V。 项目二：定时电路的设计一、电路原理图与工作原理