电子电路EDA实训报告

电子电路EDA实训报告

电气与控制工程

自动化1305

雷心宇

1306050506

一、课程设计的目的及任务

EDA课程设计是工科院校电类专业学生进行的一次较全面的设计能力训练实践课程。通过本课程设计重点掌握一种EDA 软件--Multisim软件在模拟电路和数字电路的设计和仿真应用，训练学生综合运用学过的电子电路的基本知识，独立设计比较复杂的电路的能力。

软件平台是NI Multisim，便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。 通过课程设计，学生要掌握使用EDA工具设计电路的方法，包括图形设计输入、编译、软件仿真和分析等全过程。

1.培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电子设计自动化和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关电子电路设计方面的知识。

2.通过系统学习NI Multisim，利用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，制定设计方案实现原理电路设计、电路功能测试，仿真和分析，达到掌握电子电路分析和设计全过程和实验。

3.进行设计基本技能的训练。结合所学电工电子理论进行软件电路设计，熟悉和运用设计资料以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的分析和设计能力。

二、课程设计的基本要求

通过学习与实践，使学生接触、了解、进而初步掌握先进的电子系统设计技术，学习基于NI Multisim EDA软件的一般方法和设计思想，并培养学生的抽象思维能力和创新意识；提高学生学习应用电子技术课程知识解决实际问题的能力，锻炼学生应用EDA解决小型系统设计的能力。

1、通过课程设计使学生能熟练掌握EDA软件（NI Multisim）的使用方法，能熟练进行设计输入、管脚分配、仿真、分析等过程。

2、 通过课程设计使学生能利用EDA软件进行电子技术综合问题的设计。

3、 通过课程设计使学生初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。

4、 通过课程设计使学生能独立撰写严谨、通顺的课程设计报告。

三、课程设计内容

A．三相不对称电路

三相电路是一种特殊的交流电路，由三相电源、三相负载和三相输电线路组成。 世界上电力系统电能生产供电方式大都采用三相制。三相电路由三相交流电源供电，三相交流电源指能够提供3个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，三相发电机的各相电压的相位互差120°。三相电路有电源和负载Y连接和△连接等连接方式。

① 三相星接平衡负载

1.R=100Ω

线/相电流：2.200A

相电压：381.077V

负载电压：220.015V

中性线电流：8.199uA

2.R=500Ω

线/相电流：0.440A

相电压：381.080V

负载电压：220.017V

中性线电流：0.017mA

3.不对称负载

线/相电流：0.733A

相电压：381.080V

负载电压：220.016V

中性线电流：0.402uA

② 三相角接平衡负载R=100Ω

线电流：6.600A

相/线电压：381.069V

相电流：3.811A

本次实验包括四部分：三相对称负载星形接法，三相不对称负载星形接法和三相对称三角形接法。通过对比各组数据可得结论： Ⅰ三相对称负载改变会引起线电流变化，其他不变。

Ⅱ在三相对称负载星形接法电路中，中性线上的电流接近于0。

Ⅲ负载星形接法，线电流等于相电流。

Ⅳ负载三角形接法，线电压等于相电压。

③ 总结

世界上电力系统电能生产供电方式大都采用三相制。说明三相电路在实际生产生活中具有重要意义。对于我们电类专业的学生，将来如果从事与专业相关的工作，供电是基础，所以我们要研究三相电路，研究它各方面特点，熟练掌握Y接法和△接法。通过本次试仿真实验，加深了我们对三相电路的了解，为将来研究和运用三相电路打下了基础。

B．模拟电子技术

单管放大器电路

① 基本原理

为电阻分压式工作点稳定的单管放大器电路图。它的偏置电路采用

RB11(RB11)和RB12(RB12)组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE(RE1)，以稳定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，在放大器的输出端便可得到一个与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。

② 电路图

③电路分析

1）静态工作点分析

输入正弦波，频率1kHz,偏置电压0v

Ⅰ示波器输出波形

通过调节电位器阻值来调节波形参数。

Ⅱ直流工作点分析

Ⅲ电路直流扫描

2）动态分析

起始频率1hz，终止频率100GHz，10倍程扫描，纵坐标刻度为对数。 Ⅰ交流分析结果：

对比伯德图测试仪：

分析结果大致相同。

Ⅱ放大器幅值及频率

Ⅲ电路噪声分析

Ⅳ电路失真分析 ④总结

C.四路抢答控制器

四路抢答器是由74LS148、74LS279、74LS48芯片，数字显示器，开关等元件构成。开关分为主持人控制开关和选手抢答开关。开始抢答时，主持人按下开关，电路开始工作，当某位选手按下开关抢答时，数字显示器显示选手编号，同时主持人断开开关，电路被封锁，其他选手不能继续抢答，直到下一轮开始为止。

电路框图如下：

电路总图如下：

①使用元件列表

② 芯片功能介绍

1.74LS148

74LS148 为 8 线－3 线优先编码器， 将 8 条数据线（0－7）进行 3 线

(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。 利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。 功能表

2.74LS279

74LS279由四个基本RS触发器组成，R,S输入，Q输出。 当R端无效(1)，S端有效时(0)，则Q=1,Q非=0,触发器置1。 当R端有效(0)、S端无效时(1)，则Q=0,Q非=1,触发器置0。 当RS端均无效时(0)，触发器状态保持不变。 当RS端均有效时(1)，触发器状态不确定。

3.74LS48

74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。

功能表

引脚图

③ 电路构成

1.开关电路

主持人开关为总开关，控制抢答的开始与结束。当有选手抢答时，数字显示器显示选手编号，同时主持人断开开关，封锁电路，保证了每轮只有一个选手抢答成功。

2.控制电路

由三块芯片构成。74LS148优先编码器，将主持人开关和四个选手开关的高低电平信号经过编码送入由4个基本RS触发器构成的74LS279芯片，再通过七段数码管译码驱动器74LS48将电平信号送入数字显示器。抢答的选手编号不同，送入各芯片的电平信号也不同，经处理后，数字显示器能显示按下抢答按钮的选手编号。

3.数字显示器

接收、处理数字信号的显示器电路。共阴极显示器，利用正极做分段输出的原理，用地线做公共输出，分段输入以高电平输入有效。

④电路运行状况

1.主持人开关未按下，即抢答未开始，电路运行，显示器不显示数字。

2.抢答开始，显示器处于待命状态。选手按下抢答开关，显示器显示抢答选手编号，同时主持人断开开关，将信号锁存在显示器中，阻止其他选手抢答。

3.一轮抢答结束后，通过主持人开关清零电路，抢答重新开始。

五、实训心得

设计控制电路时，首先要将预期的功能逻辑抽象化，其次要选择合适的芯片和元件。这就要求我们扎实的拥有理论基础和较强的动手能力。仿真软件很好地解决了有关线路连接困难、危险系数高等问题，是我们学习和使用模拟、数字电路时很好的一种辅助工具，它可以帮助我们更好地理解实际电路，了解不同元器件之间接线的方式，将理论和实物联系起来，塑造生动立体的直观印象。另，由于软件的报错功能，我们在运行电路时可能发生的一些错误也被提前告知，这就使我们在分析电路的时候可以带着问题和错误去思考，不必整体检查电路的接线等问题，只需要根据报错的提示找出对应的问题即可，这大大节省了分析电路所用时间，提高了效率。

在设计四路抢答控制器时，其核心问题在于如何将主持人和选手的开关信号在数字显示器上显示。这就要借助数字电子技术所学的知识。将开关的开合转换为高低电平信号送入编码器，就能输出二进制BCD码，从而实现对RS触发器和七段数码管译码驱动器的控制，最终在数字显示器上显示按下抢答按钮的选手编号。通过对这一问题的设计和探讨，使我加深了对数字电子技术课堂上所学知识的理解，将课本上零散的知识在实际运用中串联起来，重新认识了所学课程在实际中的功能，同时培养了动手能力及发现问题，分析问题和解决问题的能力。学会运用Multisim仿真软件来对所学电路进行仿真，在使用软件的过程中，因排除了由于元件参数、实验环境、操作人员等引起的误差，我们能够更加深刻专一地理解电路参数之间的关系，改变某一参数造成的影响以及电路中存在的问题等。这样便利快捷的软件将成为我们学习的重要辅助工具，也为我们在今后的实际工作中能更好地解决问题打下了坚实的基础。

电子电路EDA实训报告

电气与控制工程

自动化1305

雷心宇

1306050506

一、课程设计的目的及任务

EDA课程设计是工科院校电类专业学生进行的一次较全面的设计能力训练实践课程。通过本课程设计重点掌握一种EDA 软件--Multisim软件在模拟电路和数字电路的设计和仿真应用，训练学生综合运用学过的电子电路的基本知识，独立设计比较复杂的电路的能力。

软件平台是NI Multisim，便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。 通过课程设计，学生要掌握使用EDA工具设计电路的方法，包括图形设计输入、编译、软件仿真和分析等全过程。

1.培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电子设计自动化和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关电子电路设计方面的知识。

2.通过系统学习NI Multisim，利用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，制定设计方案实现原理电路设计、电路功能测试，仿真和分析，达到掌握电子电路分析和设计全过程和实验。

3.进行设计基本技能的训练。结合所学电工电子理论进行软件电路设计，熟悉和运用设计资料以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的分析和设计能力。

二、课程设计的基本要求

通过学习与实践，使学生接触、了解、进而初步掌握先进的电子系统设计技术，学习基于NI Multisim EDA软件的一般方法和设计思想，并培养学生的抽象思维能力和创新意识；提高学生学习应用电子技术课程知识解决实际问题的能力，锻炼学生应用EDA解决小型系统设计的能力。

1、通过课程设计使学生能熟练掌握EDA软件（NI Multisim）的使用方法，能熟练进行设计输入、管脚分配、仿真、分析等过程。

2、 通过课程设计使学生能利用EDA软件进行电子技术综合问题的设计。

3、 通过课程设计使学生初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。

4、 通过课程设计使学生能独立撰写严谨、通顺的课程设计报告。

三、课程设计内容

A．三相不对称电路

三相电路是一种特殊的交流电路，由三相电源、三相负载和三相输电线路组成。 世界上电力系统电能生产供电方式大都采用三相制。三相电路由三相交流电源供电，三相交流电源指能够提供3个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，三相发电机的各相电压的相位互差120°。三相电路有电源和负载Y连接和△连接等连接方式。

① 三相星接平衡负载

1.R=100Ω

线/相电流：2.200A

相电压：381.077V

负载电压：220.015V

中性线电流：8.199uA

2.R=500Ω

线/相电流：0.440A

相电压：381.080V

负载电压：220.017V

中性线电流：0.017mA

3.不对称负载

线/相电流：0.733A

相电压：381.080V

负载电压：220.016V

中性线电流：0.402uA

② 三相角接平衡负载R=100Ω

线电流：6.600A

相/线电压：381.069V

相电流：3.811A

本次实验包括四部分：三相对称负载星形接法，三相不对称负载星形接法和三相对称三角形接法。通过对比各组数据可得结论： Ⅰ三相对称负载改变会引起线电流变化，其他不变。

Ⅱ在三相对称负载星形接法电路中，中性线上的电流接近于0。

Ⅲ负载星形接法，线电流等于相电流。

Ⅳ负载三角形接法，线电压等于相电压。

③ 总结

世界上电力系统电能生产供电方式大都采用三相制。说明三相电路在实际生产生活中具有重要意义。对于我们电类专业的学生，将来如果从事与专业相关的工作，供电是基础，所以我们要研究三相电路，研究它各方面特点，熟练掌握Y接法和△接法。通过本次试仿真实验，加深了我们对三相电路的了解，为将来研究和运用三相电路打下了基础。

B．模拟电子技术

单管放大器电路

① 基本原理

为电阻分压式工作点稳定的单管放大器电路图。它的偏置电路采用

RB11(RB11)和RB12(RB12)组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE(RE1)，以稳定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，在放大器的输出端便可得到一个与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。

② 电路图

③电路分析

1）静态工作点分析

输入正弦波，频率1kHz,偏置电压0v

Ⅰ示波器输出波形

通过调节电位器阻值来调节波形参数。

Ⅱ直流工作点分析

Ⅲ电路直流扫描

2）动态分析

起始频率1hz，终止频率100GHz，10倍程扫描，纵坐标刻度为对数。 Ⅰ交流分析结果：

对比伯德图测试仪：

分析结果大致相同。

Ⅱ放大器幅值及频率

Ⅲ电路噪声分析

Ⅳ电路失真分析 ④总结

C.四路抢答控制器

四路抢答器是由74LS148、74LS279、74LS48芯片，数字显示器，开关等元件构成。开关分为主持人控制开关和选手抢答开关。开始抢答时，主持人按下开关，电路开始工作，当某位选手按下开关抢答时，数字显示器显示选手编号，同时主持人断开开关，电路被封锁，其他选手不能继续抢答，直到下一轮开始为止。

电路框图如下：

电路总图如下：

①使用元件列表

② 芯片功能介绍

1.74LS148

74LS148 为 8 线－3 线优先编码器， 将 8 条数据线（0－7）进行 3 线

(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。 利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。 功能表

2.74LS279

74LS279由四个基本RS触发器组成，R,S输入，Q输出。 当R端无效(1)，S端有效时(0)，则Q=1,Q非=0,触发器置1。 当R端有效(0)、S端无效时(1)，则Q=0,Q非=1,触发器置0。 当RS端均无效时(0)，触发器状态保持不变。 当RS端均有效时(1)，触发器状态不确定。

3.74LS48

74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。

功能表

引脚图

③ 电路构成

1.开关电路

主持人开关为总开关，控制抢答的开始与结束。当有选手抢答时，数字显示器显示选手编号，同时主持人断开开关，封锁电路，保证了每轮只有一个选手抢答成功。

2.控制电路

由三块芯片构成。74LS148优先编码器，将主持人开关和四个选手开关的高低电平信号经过编码送入由4个基本RS触发器构成的74LS279芯片，再通过七段数码管译码驱动器74LS48将电平信号送入数字显示器。抢答的选手编号不同，送入各芯片的电平信号也不同，经处理后，数字显示器能显示按下抢答按钮的选手编号。

3.数字显示器

接收、处理数字信号的显示器电路。共阴极显示器，利用正极做分段输出的原理，用地线做公共输出，分段输入以高电平输入有效。

④电路运行状况

1.主持人开关未按下，即抢答未开始，电路运行，显示器不显示数字。

2.抢答开始，显示器处于待命状态。选手按下抢答开关，显示器显示抢答选手编号，同时主持人断开开关，将信号锁存在显示器中，阻止其他选手抢答。

3.一轮抢答结束后，通过主持人开关清零电路，抢答重新开始。

五、实训心得

设计控制电路时，首先要将预期的功能逻辑抽象化，其次要选择合适的芯片和元件。这就要求我们扎实的拥有理论基础和较强的动手能力。仿真软件很好地解决了有关线路连接困难、危险系数高等问题，是我们学习和使用模拟、数字电路时很好的一种辅助工具，它可以帮助我们更好地理解实际电路，了解不同元器件之间接线的方式，将理论和实物联系起来，塑造生动立体的直观印象。另，由于软件的报错功能，我们在运行电路时可能发生的一些错误也被提前告知，这就使我们在分析电路的时候可以带着问题和错误去思考，不必整体检查电路的接线等问题，只需要根据报错的提示找出对应的问题即可，这大大节省了分析电路所用时间，提高了效率。

在设计四路抢答控制器时，其核心问题在于如何将主持人和选手的开关信号在数字显示器上显示。这就要借助数字电子技术所学的知识。将开关的开合转换为高低电平信号送入编码器，就能输出二进制BCD码，从而实现对RS触发器和七段数码管译码驱动器的控制，最终在数字显示器上显示按下抢答按钮的选手编号。通过对这一问题的设计和探讨，使我加深了对数字电子技术课堂上所学知识的理解，将课本上零散的知识在实际运用中串联起来，重新认识了所学课程在实际中的功能，同时培养了动手能力及发现问题，分析问题和解决问题的能力。学会运用Multisim仿真软件来对所学电路进行仿真，在使用软件的过程中，因排除了由于元件参数、实验环境、操作人员等引起的误差，我们能够更加深刻专一地理解电路参数之间的关系，改变某一参数造成的影响以及电路中存在的问题等。这样便利快捷的软件将成为我们学习的重要辅助工具，也为我们在今后的实际工作中能更好地解决问题打下了坚实的基础。