第1章 直流电路
一、填 空 题
1.4.1 与之联接的外电路；
1.4.2 1-n ，)1(--n b ；
1.4.3 不变；
1.4.4 21W ，负载；
1.4.5 Ω1.65A ，
； 1.4.6 1A 3A ，
； 1.4.7 3213212)(3)
23(R R R R R R R +++=；
1.4.8 1A ；
1.4.9 Ω4.0，A 5.12；
1.4.10 电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源；
1.4.11 3A ；
1.4.12 3A ；
1.4.13 Ω2；
1.4.14 15V ，Ω5.4；
1.4.15 V 6S =U 。
二、单 项 选 择 题
1.4.16 C ； 1.4.17 B ； 1.4.18 D ； 1.4.19 A ；
1.4.20 A ； 1.4.21 C ； 1.4.22 B ； 1.4.23 D 。
第2章
一阶动态电路的暂态分析
一、填 空 题
2.4.1 短路，开路；
2.4.2 零输入响应；
2.4.3 短路，开路；
2.4.4 电容电压，电感电流；
2.4.5 越慢；
2.4.6 换路瞬间；
2.4.7 三角波；
2.4.8 s 05.0，k Ω25； 2.4.9 C R R R R 323
2+；
2.4.10 mA 1,V 2。
二、单 项 选 择 题
2.4.11 B ； 2.4.12 D ； 2.4.13 B ；
2.4.14 D ； 2.4.15 B ； 2.4.16 C 。
第3章
正弦稳态电路的分析
一、填 空 题
3.4.1 ?300.02s A 10， ， ； 3.4.2 V )13.532sin(25)(?+=t t u ；
3.4.3 容性， A 44；
3.4.4 10V ，2V
3.4.5 相同；
3.4.6 V 30，20V ；
3.4.7 A 44，W 7744；
3.4.8 A 5；
3.4.9 减小、不变、提高；
3.4.10 F 7.87μ；
3.4.11 20kVA ，12kvar -；
3.4.12 不变、增加、减少；
3.4.13 电阻性，电容性； 3.4.14
LC π21，阻抗，电流；
3.4.15 1rad/s ，4；
3.4.16 Ω10；
3.4.17 P L U U =，P L 3I I =
，?-30； 3.4.18 P L 3U U =，P L I I =，超前。
二、单 项 选 择 题
3.4.19 A； 3.4.20 C； 3.4.21C； 3.4.22 D；
3.4.23 D； 3.4.24 C； 3.4.25 D； 3.4.26 A；
3.4.27 B； 3.4.28 C； 3.4.29 B。
《集成电路应用》课程实验实验一 4053门电路综合实验 学院：物理与信息工程学院 专业: 电子信息工程 年级： 2015级 姓名：张桢 学号： 指导老师：许志猛
实验一 4053门电路综合实验 一、实验目的： 1.掌握当前广泛使用的74/HC/HCT系列CMOS集成电路、包括门电路、反相 器、施密特触发器与非门等电路在振荡、整形、逻辑等方向的应用。 2.掌握4053的逻辑功能，并学会如何用4053设计门电路。 3.掌握多谐振荡器的设计原理，设计和实现一个多谐振荡器，学会选取和 计算元件参数。 二、元件和仪器： 1.CD4053三2通道数字控制模拟开关 2.万用表 3.示波器 4.电阻、电容 三、实验原理： 1.CD4053三2通道数字控制模拟开关 CD4053是三2通道数字控制模拟开关，有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰-峰值至20V的数字信号。CD4053的管脚图和功能表如下所示 4053引脚图
4053的8种逻辑功能 CD4053真值表 根据CD4053的逻辑功能，可以由CD4053由4053电路构成如下图所示8种逻辑门（反相器与非门或非门、反相器、三态门、RS 触发器、——RS 触发器、异或门等）。 输入状态 接通通道
]) 2)(()(ln[ T DD T DD T DD T V V V V V V V RC T -+--=2.多谐振荡器的设计 非门作为一个开关倒相器件，可用以构成各种脉冲波形的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压VT 时，门的输出状态即发生变化。因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。 可以利用反相器设计出如下图所示的多谐振荡器 这样的多谐振荡器输出的信号周期计算公式为： 当R S ≈2R 时，若：VT=0.5VDD ，对于HC 和HCU 型器件，有 T ≈2.2RC 对于HCT 型器件，有 T ≈2.4RC 四、实验内容： 1. 验证CD4053的逻辑功能，用4053设计门电路，并验证其逻辑功能： （1）根据实验原理设计如下的反相器电路图： CD4053构成反相器电路
姓名_____________________班级_____________________学号_____________________ 日期_____________节次______________成绩__________教师签字__________________ 哈尔滨工业大学模拟电路自主设计实验 实验名称：运算放大器在限幅电路中的应用 一、实验目的 1、深入了解运算放大器的放大作用和深度负反馈； 2、灵活运用运算放大器的多种应用； 二、总体技术路线 2.1 当输入信号电压进入某一范围内，其输出信号的电压不再跟随输入信号电压的变化。 串联限幅电路：当输入电压U i <0或U i为数值较小的正电压时，D1截止，运算放大器的输出电压U0=0；仅当输入电压U i>0且U i为数值大于或等于某一个的正电压U th时，D1才正偏导通，电路有输出，且U0跟随输入信号U i变化。 并联限幅电路：当输入信号U i较小时，输出电压U0也较小，D1和D2没有击穿，U0跟随输入信号U i变化而变化，传输系数为：A uf=-R1 /R2；当U i幅值增大，使U0的幅值增大，并使D1和D2击穿，输出U0的幅度保持+(U z+U D)值不变，电路进入限幅工作状态。 2.2绝对值电路 当输入电压U i>0,则运算放大器的输出电压U1，D1导通，D2截止，输出电压U0 =0；当输入电压U i <0，则运算放大器的输出电压U1 >0，D2导通，D1截止，输出电压U0 =-R1 U i/R2。并通过反向放大器将整流信号放大两倍，再增加一个同相加法器，让输入信号的另一极性电
压不经整流，而直接送到加法器，与来自整流电路的输出电压相加，便构成了绝对值电路。 三、实验电路图 1、串联限幅电路： 2、并联限幅电路：
第二章 习题与思考题 ◆ 题 2-1 试判断图 P2-1中各放大电路有无放大作用，简单说明理由。 解： (a) 无放大作用，不符合“发射结正偏，集电结反偏”的外部直流偏置要求； (b) 不能正常放大，三极管发射结没有偏置（正偏）； (c) 无放大作用，三极管集电结没有偏置（反偏）； (d) 无放大作用，三极管发射结没有偏置（正偏）； (e) 有放大作用（电压放大倍数小于1）； (f) 无放大作用，电容C 2使输出端对地交流短路，输出交流电压信号为0； (g) 无放大作用，电容C b 使三极管基极对地交流短路，输入交流信号无法加至三极管基极； (h) 不能正常放大，场效应管栅源之间无直流偏置； (i) 无放大作用，VGG 的极性使场效应管不能形成导电沟道。 本题的意图是掌握放大电路的组成原则和放大原理。 ◆ 题 2-2 试画出P2-2中各电路的直流通路和交流通路。设电路中的电容均足够大，变压器为理想变压器。 解： 本题的意图是掌握直流通路和交流通路的概念，练习画出各种电路的直流通路和交流通路。 ◆ 题 2-3 在NPN 三极管组成的单管共射放大电路中，假设电路其他参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的I BQ 、I CQ 、U CEQ 将增大、减小还是不变。 ① 增大Rb ；②增大VCC ；③增大β。 解： ① ↓↓?↓?↑?CEQ CQ BQ b U I I R ② 不定)(↑-↑=↑?↑?↑?CQ c CC CEQ CQ BQ CC I R V U I I V ③ ???↓↑?↑?CC CQ BQ V I I 基本不变β 本题的意图是理解单管共射放大电路中各种参数变化时对Q 点的影响。 ◆ 题 2-4 在图，假设电路其他参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的I BQ 、I CQ 、 U CEQ 、r be 和||u A &将增大、减小还是不变。 ① 增大R b1；②增大R b2；③增大Re ；④增大β。 解： ① ?????↑↓?↓↑↑?≈↑?↑?↑?||1u be CEQ BQ EQ CQ EQ BQ b A r U I I I U U R & ② ?????↓↑?↑↓↓?≈↓?↓?↑?||2u be CEQ BQ EQ CQ EQ BQ b A r U I I I U U R & ③ ?????↓↑?↑↓↓?≈↑?||u be CEQ BQ EQ CQ e A r U I I I R &
电子技术课程设计 题目： 班级： 姓名： 合作者：
数字电子钟计时系统 一、设计要求 用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟，基本要求如下： 1、采用LED显示累计时间“时”、“分”、“秒”。 2、具有校时功能。 二、设计方案 数字电子钟主要由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成，其整体框图为 其中，秒信号发生器为：
由石英晶体发出32768Hz的振荡信号经过分频器，即CD4060——14级串行二进制计数器/分频器和振荡器，输出2Hz 的振荡信号传入D触发器，经过2分频变为秒信号输出。 校时电路为： 当K1开启时，与非门一端为秒信号另一端为高电位，输出即为秒信号秒计数器正常工作，当K1闭合，秒信号输出总为0，实现秒暂停。 当K2/K3开启时，分信号/时信号输入由秒计数器输出信号及高电平决定，所以输出信号即为分信号/时信号，当K2/K3闭合时，秒信号决定分信号/时信号输出，分信号/时信号输出与秒信号频率一致， 以实现分信号/时信号的加速校时。 秒、分计数器——60进制
首先，调节CD4029的使能端，使其为十进制加法计数器。将输入信号脉冲输入第一个 计数器（个位计数器）计十个数之后将，进位输出输给下一个计数器（十位计数器）的进位 输入实现十秒计数。当计数器的Q1，Q2输出均为1时经过与门电路，输出高电平，作为分 脉冲或时脉冲并同时使两计数器置零。 时计数器——24进制 时脉冲 首先，调节CD4029的使能端，使其为十进制加法计数器。将输入信号脉冲输入第一个 计数器（个位计数器）计十个数之后将，进位输出输给下一个计数器（十位计数器）的进位 输入实现十秒计数。当十位计数器Q1和个位计数器Q2输出均为1时经过与门电路，输出 高电平使两计数器置零。 译码显示电路
第一套基本题 1.1 求图1.1所示电路中的电压U1和电流I1， I2。设：（1）U S=2V；（2）U S=4V；（3）U S=6V。 图1.1 1.2 已知图1.2所示电路中电流I5=4A。 求电流I1，I2，I3，I4和电压源电压U S。 图1.2 1.3 求图1.3所示电路中从电压源两端 看进去的等效电阻R eq。 图1.3
1.4 求图1.4所示电路中各元件的功 率，并校验功率守恒。 图1.4 第二套提高题 1.1 已知图1.1所示电路中电压 U=3V。求由电源端看进去的电阻R eq和电阻R1的值。 图1.1 1.2 图1.2所示电路中，已知3A电流 源两端电压为40V。求负载吸收的功率。 图1.2
1.3 已知图1.3所示电路中，R1=40W，R e=27W，R b=150W，R L=1500W， =0.98。求电压增益u2/u1和功率增益p2/p1。其中p1是u1供出的功率，p2是R L吸收的功率。 图1.3 第一套基本题 2.1 求图2.1所示各电路的入端电阻R AB、R ab。 图 2.1 2.2 试求图2.2所示电路中的 电压U。 图2.2
2.3 试将图2.3所示电路化成最简单形 式。 图2.3 2.4 图2.4所示电路中，设输入电压为 U i，试求U o/ U i。 图2.4 第二套提高题 2.1 求图2.1所示各电路的入端电阻R AB，R ab。图中各电阻值均为1 。 图2.1
答案： 。设 2.2 求图2.2所示电路中的电压U I S，R，R L为已知。 图2.2 2.3 求图2.3所示电路中的电流i。 图2.3 2.4 图2.4所示电路由许多单元构成，每个单元包 含R1和R2两个电阻。设单元数极多，视作无穷大。 （1）设R1=2Ω，R2=1Ω。求A，B处的入端电阻。 图2.4
第二章 2—4、二极管电路如图题2.4所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出各电路的输出 电压V 0，设二极管的导通压降为0.7V 。 解： 二极管导通 V V 7.50-= 二极管VD 1导通，二极管VD 2截止。 V V 7.00-= 2—5、电路如图题2.5所示，图中二极管是理想的，设输入电压t sin u i ω10=(V)时，试画出) t (u 0的波形。 V /u -10
2—6、硅二极管限幅电路如图题2.6(a)所示，当输入波形i u 如图题2.6(b)所示时，画出输出电压0 u 的波形。 2—7、（1）已知两只硅稳压管的稳压值分别为8V 和6V ，当将它们串联或并联使用时可以得到几 种不同的稳压值？ （2）稳压值为6V 的稳压管接成如题图2.7所示电路，R 1=4K Ω，在下面四种情况下确定 V 0的值。a ）V i =12V ， R 2=8K Ω；b ）V i =12V ， R 2=4K Ω；c ）V i =24V ， R 2=2K Ω；d ）V i =24V ， R 2=1K Ω。 V /u V / -0u
解：（1）串联使用时可以得到：8+6=14V ；8+0.7=8.7V ；6+0.7=6.7V ；0.7+0.7=1.4V （2）a)V 0=6V ； b)V 0=6V ； c)V 0=6V ； d)V 0=4.8V ； 2—8、在下列几种情况下求输出端F 的点位V F 以及电路各元件中流过的电流：（1）V A =V B =0V ； （2）V A =+3V ,V B =0V （3）V A =V B =+3V 。二极管的正向电压忽略不计。 解：(1) V A =V B =0V 时，两个二极管均导通。V F =0V mA 0839312..I R ≈= mA .I I I R VDB VDA 5412 1=== （2）V A =+3V ,V B =0V 时，VD A 截止，VD B 导通。 V F =0V mA 0839312..I I DB V R ≈= = 0=VDA I （3）V A =V B =+3V 时，两个二极管均导通。V F =3V mA 31293312..I R ≈-= mA .I I I R VDB VDA 1512 1=== 2—11、在晶体管放大电路中测得晶体管3个电极的电位如图题2.11所示，试判断晶体管的类型、 材料，并区分a 、b 、c 三个极。 为PNP 型Ge 管 2—12、某个晶体管的参数如下：V V ,mA I ,mW P CEO )ER (CM CM 1520100 ===，问下列哪种情况下晶体管可以正常工作？ （1）mA I ,V V C CE 103==；（2）mA I ,V V C CE 402==；（3）mA I ,V V C CE 206== 解：（1）可以正常工作。（2）CM C I I >不能正常工作。（3）CM C P P >不能正常工作。 （集电极） （发射极） （基极）
实验报告 课程名称：集成电路原理 实验名称： CMOS模拟集成电路设计与仿真 小组成员： 实验地点：科技实验大楼606 实验时间： 2017年6月12日 2017年6月12日 微电子与固体电子学院
一、实验名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真 二、实验学时：4 三、实验原理 1、转换速率（SR）：也称压摆率，单位是V/μs。运放接成闭环条件下，将一个阶跃信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。 2、开环增益：当放大器中没有加入负反馈电路时的放大增益称为开环增益。 3、增益带宽积：放大器带宽和带宽增益的乘积，即运放增益下降为1时所对应的频率。 4、相位裕度：使得增益降为1时对应的频率点的相位与-180相位的差值。 5、输入共模范围：在差分放大电路中，二个输入端所加的是大小相等，极性相同的输入信号叫共模信号，此信号的范围叫共模输入信号范围。 6、输出电压摆幅：一般指输出电压最大值和最小值的差。 图 1两级共源CMOS运放电路图 实验所用原理图如图1所示。图中有多个电流镜结构，M1、M2构成源耦合对，做差分输入；M3、M4构成电流镜做M1、M2的有源负载；M5、M8构成电流镜提供恒流源；M8、M9为偏置电路提供偏置。M6、M7为二级放大电路，Cc为引入的米勒补偿电容。 其中主要技术指标与电路的电气参数及几何尺寸的关系：
转换速率：SR=I5 I I 第一级增益：I I1=?I I2 I II2+I II4=?2I I1 I5(I2+I3) 第二级增益：I I2=?I I6 I II6+I II7=?2I I6 I6(I6+I7) 单位增益带宽：GB=I I2 I I 输出级极点：I2=?I I6 I I 零点：I1=I I6 I I 正CMR：I II,III=I II?√5 I3 ?|I II3|(III)+I II1,III 负CMR：I II,III=√I5 I1+I II5,饱和 +I II1,III+I II 饱和电压：I II,饱和=√2I II I 功耗：I IIII=(I8+I5+I7)(I II+I II) 四、实验目的 本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于： 根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。 学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。 五、实验内容 1、根据设计指标要求，针对CMOS两级共源运放结构，分析计算各器件尺寸。 2、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC和瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法与仿真结果的查看方法。 3、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。
常用数字仪表的使用 实验内容： 1.参考“仪器操作指南”之“DS1000操作演示”，熟悉示数字波器的使用。 2.测试示波器校正信号如下参数：（请注意该信号测试时将耦合方式设置为直流耦合。 峰峰值（Vpp），最大值（Vmax），最小值（Vmin）， 幅值（Vamp），周期（Prd），频率（Freq） 顶端值（Vtop），底端值（Vbase），过冲（Overshoot）, 预冲（Preshoot），平均值（Average），均方根值（Vrms），即有效值 上升时间（RiseTime），下降时间（FallTime），正脉宽（+Width）, 负脉宽（-Width），正占空比（+Duty），负占空比（-Duty）等参数。 3.TTL输出高电平>2.4V，输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低 电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V。 请采用函数信号发生器输出一个TTL信号，要求满足如下条件： ①输出高电平为3.5V，低电平为0V的一个方波信号； ②信号频率1000Hz； 在示波器上观测该信号并记录波形数据。
集成逻辑门测试（含4个实验项目） （本实验内容选作） 一、实验目的 （1）深刻理解集成逻辑门主要参数的含义和功能。 （2）熟悉TTL 与非门和CMOS 或非门主要参数的测试方法，并通过功能测试判断器件好坏。 二、实验设备与器件 本实验设备与器件分别是： 实验设备：自制数字实验平台、双踪示波器、直流稳压电源、数字频率计、数字万用表及工具； 实验器件：74LS20两片，CC4001一片，500Ω左右电阻和10k Ω左右电阻各一只。 三、实验项目 1．TTL 与非门逻辑功能测试 按表1-1的要求测74LS20逻辑功能，将测试结果填入与非门功能测试表中（测试F=1、0时，V OH 与V OL 的值）。 2．TTL 与非门直流参数的测试 测试时取电源电压V CC =5V ；注意电流表档次，所选量程应大于器件电参数规范值。 （1）导通电源电流I CCL 。测试条件：输入端均悬空，输出端空载。测试电路按图1-1（a ）连接。 （2）低电平输入电流I iL 。测试条件：被测输入端通过电流表接地，其余输入端悬空，输出空载。测试电路按图1-1（b ）连接。 （3）高电平输入电流I iH 。测试条件：被测输入端通过电流表接电源（电压V CC ），其余输入端均接地，输出空载。测试电路按图1-1（c ）连接。 （4）电压传输特性。测试电路按图1-2连接。按表1-2所列各输入电压值逐点进行测量，各输入电压值通过调节电位器W 取得。将测试结果在表1-2中记录，并根据实测数据，做出电压传输特性曲线。然后，从曲线上读出V OH ，V OL ，V on ，V off 和V T ，并计算V NH ，V NL 等参数。 表1-1 与非门功能测试表
习题 题2-1试判断图P2-1中各放大电路有无放大作用，简单说明理由。 图P2-1 题2-1解(a) 无放大作用，不符合“发射结正偏，集电结反偏”的外部直流偏置要求； (b) 不能正常放大，三极管发射结没有偏置（正偏）； (c) 无放大作用，三极管集电结没有偏置（反偏）； (d) 无放大作用，三极管发射结没有偏置（正偏）； (e) 有放大作用； (f) 无放大作用，输入信号的负半轴不能加到放大电路中去； (g) 无放大作用，电容C2使输出端对地交流短路，输出交流电压信号为0； (h) 无放大作用，电容Cb使三极管基极对地交流短路，输入交流信号无法加至三极管基极；本题的意图是掌握放大电路的组成原则和放大原理。 题2-2 已知图P2-2(a)中：R b=510kΩ，R c=10kΩ，R L=1.5kΩ，V CC＝10V。三极管的输出特性如图(b)所示。 ①试用图解法求出电路的静态工作点，并分析这个工作点选得是否合适； ②在V CC和三极管不变的情况下，为了把三极管的静态集电极电压U CEQ提高到5V左右，可以改变哪些参数？如何改法？ ③在V CC和三极管不变的情况下，为了使I CQ=2mA，U CEQ=2V，应改变哪些参数？改成什么数值？
（a ） 题2-2解：① 先由估算法算出I BQ C C B E Q BQ b 100.7 mA 0.02mA 20μA 510 V U I R --= ≈ ≈= 然后，由式 C c C CC CE i R i V u 1010-=-=， 在输出特性曲线上画出直流负载线，其与横、 纵两个坐标轴的交点分别未（10V ，0）和（0，1mA ），直流负载线与i B =20uA 的一条输出 特性曲线的交点Q1即为静态工作点。 由Q1可得，U CEQ ≈0.5V ，I CQ =0.95mA 。可见，Q1点靠近饱和区，位置不太合适，容易产生饱和失真。 ② 在V CC 和三极管不变的情况下，为了把三极管的静态集电极电压U CEQ 提高到5V 左右，可以改变的参数只有R b 和（或）R c ，有以下几种方法： 1）同时减小R b 和R c ，如图中Q2点；2）R b 不变，减小R c ，如图中Q ’2点；3）Rc 不变，增大Rb ，如图中Q ’’2点；4）同时增大Rb 和Rc ，静态工作点在图中Q ’’2点以下。 ③ 在V CC 和三极管不变的情况下，为了使I CQ =2mA ，U CEQ =2V ，可以改变的参数只有R b 和（或）Rc 。将i C =I CQ =2mA ，u CE =U CEQ =2V 的一点与横坐标轴上u CE =10V 的一点相连即可得到此时的直流负载线，此时集电极电阻为CC CEQ c CQ 102 k Ω4k Ω2 V U R I --= = =， 由图可见，Q3点处I BQ =40uA ，则CC BEQ b BQ 100.7 k Ω250k Ω0.04 V U R I --= = ≈ ，因此，需要减小 Rb 和Rc 为：Rc ＝4k Ω，Rb ＝250k Ω。 i C u CE /V 图 P2-2 （b ）
实验一集成电路系统EDA软件使用简介 （基础性实验） 一实验目的 1、了解利用Quartus II 8.0 软件开发数字电路的基本流程以及掌握Quartus II软件 的详细操作。 2、了解使用VHDL原理图设计进行集成电路系统设计的实现方法。 3、掌握Quartus II 8.0 软件开发数字电路的基本设计思路，软件环境参数配置，时 序仿真，管脚分配，并且利用JTAG接口进行下载的常规设计流程。 二实验前的准备 1、将红色的MODUL_SEL拨码开关组合的1、 2、8拨上， 3、 4、 5、 6、7拨下，使数码 管显示当前模式为：C1. 2、检查JTAG TO USB转换接口和USB连接线的连接，并且将JTAG线连接到核心板上的 JTAG接口（核心板的第二个十针的插口）处。 三实验要求 学习使用Quartus II 8.0软件，掌握VHDL文本描述和原理图描述的RTL级描述方法。 四实验内容 （一）了解门电路元件库 1、新建原理图设计文件，并在原理图设计文件的基础上插入各种基本门电路元件，包 括与门、或门、非门、异或门等。 2、利用原理图图形编辑窗，将基本门电路元件进行连接，形成布线。 3、为连接好的门电路组合电路添加输入和输出端口。 （二）了解逻辑电路的仿真 1、保存原理图设计文件，新建时序仿真文件。 2、将各端口的信号标出，并对其实施功能仿真或时序仿真。并将仿真波形写入实验报 告。 （三）了解原理图文件的综合和下载 1、对原理图文件进行综合和引脚连结。 2、将对应FPGA端口连接至原理图电路端口中，并将原理图文件综合后的网表文件下载 到FPGA中，进行功能验证。 3、将硬件功能情况描述记录于实验报告中。
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≤10-4，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
各章习题及答案 第一章绪论 1 .举例说明什么是测控？ 答：(1) 测控例子： 为了确定一端固定的悬臂梁的固有频率，我们可以采用锤击法对梁进行激振，再利用压电传感器、电荷放大器、波形记录器记录信号波形，由衰减的振荡波形便可以计算出悬臂梁的固有频率。 （2）结论： 由本例可知：测控是指确定被测对象悬臂梁的属性—固有频率的全部操作，是通过一定的技术手段—激振、拾振、记录、数据处理等，获取悬臂梁固有频率的信息的过程。 2. 测控技术的任务是什么？ 答：测控技术的任务主要有: 通过模型试验或现场实测，提高产品质量； 通过测控，进行设备强度校验，提高产量和质量； 监测环境振动和噪声，找振源，以便采取减振、防噪措施； 通过测控，发现新的定律、公式等； 通过测控和数据采集，实现对设备的状态监测、质量控制和故障诊断。 3. 以方框图的形式说明测控系统的组成，简述主要部分的作用。 测控系统方框图如下：
（2）各部分的作用如下： ●传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件； ●信号的调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式； ●信号处理环节可对来自信号调理环节的信号，进行各种运算、滤波 和分析； ●信号显示、记录环节将来自信号处理环节的信号显示或存贮。 ●模数（A/D）转换和数模（D/A）转换是进行模拟信号与数字信号相互转换，以 便用计算机处理。 4.测控技术的发展动向是什么? 传感器向新型、微型、智能型方向发展； 测控仪器向高精度、多功能、小型化、在线监测、性能标准化和低价格发展； 参数测量与数据处理向计算机为核心发展； 5. A precise optional signal source can control the output power level to within 1%. A laser is controlled by an input current to yield the power output. A microprocessor controls the input current to
注意：答案仅供参考！ 一、填空题 1. 半导体三极管属于 电流 控制器件，而场效应管属于 电压 控制器件。 2. 放大器有两种不同性质的失真，分别是 线性 失真和 非线性 失真。 3. 共射极放大电路中三极管集电极静态电流增大时，其电压增益将变 大 ；若负载电阻R L 变小时，其电压增益将变 小 。 4. 单级共射极放大电路产生截止失真的原因是 静态Ic 偏小 ；产生饱和失真的原因是 Ic 偏大 ；若两种失真同时产生，其原因是 输入信号太大 。 5.静态工作点Q 点一般选择在 交流 负载线的中央。 6.静态工作点Q 点选得过低会导致 截止 失真；Q 点选得过高会导致 饱和 失真。 7.对于下图所示电路，设V CC =12V ，R b =510k Ω，R c =8 k Ω，V BE =0.7V ，V CE （sat ）=0.3V,当β=50，静态电流I BQ = 22μA ，I CQ = 1.1mA ，管压降V CEQ = 3.2V ；若换上一个当β=80，静态电流I BQ = 22μ A ，I CQ = 1.46mA ，管压降V CEQ = 0.3V ，三级管工作在 饱和 状态。 8.对于下图所示电路，设V CC =12V ，三级管β=50，V BE =0.7V ，若要求静态电流I CQ =2mA ，V CEQ =4V ，则电路中的R b = 282.5 k Ω ，R C = 4 k Ω 。
9.对于下图所示电路，已知V CC =12V，R b1 =27 kΩ，R c =2 kΩ,R e =1 kΩ,V BE =0.7V, 现要求静态电流I CQ =3mA，则R b2 = 12 kΩ。 10.已知图示的放大电路中的三级管β=40，V BE=0.7V，稳压管的稳定电压V Z=6V， 则静态电流I BQ = 0.275mA ，I CQ = 11mA ，管压降V CEQ = 3V 。 11. 当环境温度升高时，三极管的下列参数变化的趋势是：电流放大系数β增 大，穿透电流I CEO增加，当I B不变时，发射结正向压降|U BE|减小。 12.若下图所示放大电路在冬天调试时能正常工作，当到了夏天后，发现输出波形失真，且幅度增大，这时发生的失真是饱和失真，失真的主要原因是由于 夏天室温升高后，三级管的 I CBO 、 V BE 和β三个参数的变化，引起工 作点上移；输出波形幅度增大，则是因为β参数随温度升高而增大所造成，输出波形幅度增大也是引起失真的一个原因。
习题十二 12-1 写出题图12-1所示逻辑电路输出F 的逻辑表达式，并说明其逻辑功能。 解：由电路可直接写出输出的表达式为： 301201101001301201101001D A A D A A D A A D A A D A A D A A D A A D A A F +++==??? 由逻辑表达式可以看出： 当A 1A 0=00 F =D 0 A 1A 0=01 F =D 1 A 1A 0=10 F =D 2 A 1A 0=11 F =D 3 这个电路的逻辑功能是，给定地址A 1A 0以后，将该地址对应的数据传输到输出端F 。 12-2 组合逻辑电路如题图12-2所示。 （1）写出函数F 的表达式； （2）将函数F 化为最简“与或”式，并用“与非”门实现电路； （3）若改用“或非”门实现，试写出相应的表达式。 解：（1）逻辑表达式为：C A D B D C B A F += （2）化简逻辑式 C A D B D B C A C A D B D C A D B C A D C B BC A C A D B A C A D B D C B A C A D B D C B A F +=+++++=++++++=++++=+=?)1()1())(()( 这是最简“与或”表达式，用“与非”门实现电路见题解图12-2-1，其表达式为： C A D B F ?= （3）若用“或非”门实现电路见题解图12-2-2，其表达式为： C A D B C A D B C A D B C A D B F +++=+++=++=+=))(( 由图可见，对于同一逻辑函数采用不同的门电路实现，所使用的门电路的个数不同，组合电路的速度也有差异，因此，在设计组合逻辑电路时，应根据具体不同情况，选用不同的门电路可使电路的复杂程度不同。 A A 3210 题图12-1 习题12-1电路图
模拟电路第二章课后 习题答案
第二章习题与思考题 ◆题 2-1试判断图 P2-1中各放大电路有无放大作用，简单说明理由。 解： (a) 无放大作用，不符合“发射结正偏，集电结反偏”的外部直流偏置要求； (b) 不能正常放大，三极管发射结没有偏置（正偏）； (c) 无放大作用，三极管集电结没有偏置（反偏）； (d) 无放大作用，三极管发射结没有偏置（正偏）； (e) 有放大作用（电压放大倍数小于1）；
(f) 无放大作用，电容C2使输出端对地交流短路，输出交流电压信号为0； (g) 无放大作用，电容C b使三极管基极对地交流短路，输入交流信号无法加至三极管基极； (h) 不能正常放大，场效应管栅源之间无直流偏置； (i) 无放大作用，VGG的极性使场效应管不能形成导电沟道。 本题的意图是掌握放大电路的组成原则和放大原理。 ◆题 2-2 试画出P2-2中各电路的直流通路和交流通路。设电路中的电容均足够大，变压器为理想变压器。 解：
本题的意图是掌握直流通路和交流通路的概念，练习画出各种电路的直流通路和交流通路。 ◆题 2-3 在NPN三极管组成的单管共射放大电路中，假设电路其他参数不变，分别改变以下某一项参数时，试定性说明放大电路的I BQ、I CQ、U CEQ将增大、减小还是不变。①增大Rb；②增大VCC；③增大β。 解： ①↓ ↓? ↓? ↑? CEQ CQ BQ b U I I R ②不定 ) (↑ - ↑ = ↑? ↑? ↑? CQ c CC CEQ CQ BQ CC I R V U I I V b CC b CC b BEQ CC BQ R V R V R U V I≈ - ≈ - = 7.0 BQ BQ CQ I I Iβ β≈ ≈C CQ CC CEQ R I V U- =
集成电路设计 实验报告 时间：2011年12月
实验一原理图设计 一、实验目的 1.学会使用Unix操作系统 2.学会使用CADENCE的SCHEMA TIC COMPOSOR软件 二：实验内容 使用schematic软件，设计出D触发器，设置好参数。 二、实验步骤 1、在桌面上点击Xstart图标 2、在User name：一栏中填入用户名，在Host：中填入IP地址，在Password：一栏中填入 用户密码，在protocol：中选择telnet类型 3、点击菜单上的Run！，即可进入该用户unix界面 4、系统中用户名为“test9”，密码为test123456 5、在命令行中（提示符后，如：test22>）键入以下命令 icfb&↙(回车键)，其中& 表示后台工作，调出Cadence软件。 出现的主窗口所示： 6、建立库(library)：窗口分Library和Technology File两部分。Library部分有Name和Directory 两项，分别输入要建立的Library的名称和路径。如果只建立进行SPICE模拟的线路图，Technology部分选择Don’t need a techfile选项。如果在库中要创立掩模版或其它的物理数据（即要建立除了schematic外的一些view），则须选择Compile a new techfile(建立新的techfile)或Attach to an existing techfile(使用原有的techfile)。 7、建立单元文件(cell)：在Library Name中选择存放新文件的库，在Cell Name中输 入名称，然后在Tool选项中选择Composer-Schematic工具(进行SPICE模拟)，在View Name中就会自动填上相应的View Name—schematic。当然在Tool工具中还有很多别的
组合逻辑电路设计实验报告 1.实验题目 组合电路逻辑设计一： ①用卡诺图设计8421码转换为格雷码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③记录输入输出所有信号的波形。 组合电路逻辑设计二： ①用卡诺图设计BCD码转换为显示七段码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③把转换后的七段码送入共阴极数码管，记录显示的效果。 2.实验目的 （1）学习熟练运用卡诺图由真值表化简得出表达式 （2）熟悉了解74LS197元件的性质及其使用 3.程序设计 格雷码转化： 真值表如下：
卡诺图： 1 010100D D D D D D G ⊕=+= 2 121211D D D D D D G ⊕=+=
3232322D D D D D D G ⊕=+= 33D G = 电路原理图如下： 七段码显示： 真值表如下： 卡诺图：
2031020231a D D D D D D D D D D S ⊕++=+++= 10210102b D D D D D D D D S ⊕+=++= 201c D D D S ++= 2020101213d D D D D D D D D D D S ++++= 2001e D D D D S +=
2021013f D D D D D D D S +++= 2101213g D D D D D D D S +++= 01213g D D D D D S +⊕+= 电路原理图如下：
4.程序运行与测试 格雷码转化： 逻辑分析仪显示波形：
第一章 电路的基本概念和基本定律 1.1指出图（a ）、（b ）两电路各有几个节点？几条支路？几个回路？几个网孔？ (a) (b) 习题1.1电路 解：（a ）节点数：2；支路数：4；回路数：4；网孔数：3。 （b ）节点数：3；支路数：5；回路数：6；网孔数：3。 1.2标出图示电路中，电流、电动势和电压的实际方向，并判断A 、B 、C 三点电位的高低。 解：电流、电动势和电压的实际方向如图所示： A 、 B 、 C 三点电位的比较：C B A V V V >> 1.3如图所示电路，根据以下各种情况，判断A 、C 两点电位的高低。 解：（1）C A V V > （2）C A V V > （3）无法判断 1.4有人说，“电路中，没有电压的地方就没有电流，没有电流的地方也就没有电压”。这句话对吗？为什么？ 解：不对。因为电压为零时电路相当于短路状态，可以有短路电流；电流为零时电路相当于开路状态，可以有开路电压， 1.5求图示电路中，A 点的电位。
（a ） （b ） 习题1.5电路 解：（a ）等效电路如下图所示： （b ）等效电路如下图所示： 1.6如图所示电路，求开关闭合前、后，AB U 和CD U 的大小。 1.7求图示电路中，开关闭合前、后A 点的电位。
解：开关闭合时，等效电路如图所示： 开关打开时，等效电路如图所示： 1.8如图所示电路，求开关闭合前及闭合后的AB U 、电流1I 、2I 和3I 的大小。 1.9如图所示电路，电流和电压参考方向如图所示。求下列各种情况下的功率，并说明功率的流向。 （1）V 100A,2==u i ，（2）V 120A,5=-=u i ， （3）V 80A,3-==u i ，（4）V 60A,10-=-=u i 解：（1）A ：)(200提供功率W ui p -=-=； B ：)(200吸收功率W ui p == （2）A ：)(600吸收功率W ui p =-=； B ：)(600提供功率W ui p -== （3）A ：)(240吸收功率W ui p =-=； B ：)(240提供功率W ui p -==
第二章基本放大电路 在基本放大电路的三种组态中，输入电阻最大的放大电路是[ ] A.共射放大电路 B.共基放大电路 C.共集放大电路 D.不能确定 在基本共射放大电路中，负载电阻R L减小时，输出电阻R O将[ ] A.增大 B.减少 C.不变 D.不能确定 在三种基本放大电路中，输入电阻最小的放大电路是[ ] A.共射放大电路 B.共基放大电路 C.共集放大电路 D.不能确定 在电路中我们可以利用[ ]实现高内阻信号源与低阻负载之间较好的配合。 A 共射电路 B 共基电路 C 共集电路 D 共射-共基电路在基本放大电路的三种组态中，输出电阻最小的是[ ] A.共射放大电路 B.共基放大电路 C.共集放大电路 D.不能确定 在由NPN晶体管组成的基本共射放大电路中，当输入信号为1kHz,5mV的正弦电压时，输出电压波形出现了底部削平的失真，这种失真是[ ] A.饱和失真 B.截止失真 C.交越失真 D.频率失真 以下电路中，可用作电压跟随器的是[ ] A．差分放大电路B．共基电路 C．共射电路D．共集电路 晶体三极管的关系式i E=f(u EB)|u CB代表三极管的 A.共射极输入特性 B.共射极输出特性 C.共基极输入特性 D.共基极输出特性 对于图所示的复合管，穿透电流为（设I CEO1、I CEO2分别表示T1、T2管的穿透电流） A.I CEO= I CEO2I CEO B.I CEO=I CEO1+I CEO2 C.I CEO=（1+2）I CEO1+I CEO2 D.I CEO=I CEO1 图[ ] 在由PNP晶体管组成的基本共射放大电路中，当输入信号为1kHz,5mV的正
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。