南京理工大学电工电子综合实验II
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电子电工综合实验论文专题:裂相〔分相〕电路院系:自动化学院专业:电气工程及其自动化:小格子学号:指导老师:徐行健裂相(分相)电路摘要:本实验通过仿真软件Mulitinism7,研究如何将一个单相的交流分裂成多相交流电源的问题。
用如下理论依据:电容、电感元件两端的电压和电流相位差是90度,将这种元件和与之串联的电阻当作电源,这样就可以把单相交流源分裂成两相交流电源、三相电源。
同时本实验还研究了裂相后的电源接不同的负载时电压、功率的变化。
得到如下结论:1.裂相后的电源接相等负载时两端的电压和负载值成正相关关系;2.接适当的负载,裂相后的电路负载消耗的功率将远大于电源消耗的功率;3.负载为感性时,两实验得到的曲线差异较小,反之,则较大。
关键词:分相两相三相负载功率阻性容性感性引言根据电路理论可知,电容元件和电感元件最容易改变交流电的相位,又因它们不消耗能量,可用作裂相电路的裂相元件。
所谓裂相,就是将适当的电容、电感与三相对称负载相配接,使三相负载从单相电源获得三相对称电压。
而生活和工作中一般没有三相动力电源,只有单相电源,如何利用单相电源为三相负载供电,就成了值得深入研究的问题了。
正文1.实验材料与设置装备本实验是理想状态下的实验,所有数据都通过在电路专用软件Multisim 7中模拟实验测得的;所有实验器材为〔均为理想器材〕实验原理:(1). 将单相电源分裂成两相电源的电路结构设计把电源U1分裂成U1和U2输出电压,如下列图所示为RC桥式分相电压原理,可以把输入电压分成两个有效值相等,相位相差90度的两个电压源。
上图中输出电压U1和U2与US之比为Us U 1=2)11(11C wR + Us U 2=2)221(11C wR +对输入电压Us 而言,输出电压U1和U2与其的相位为: Φ1=-tg (wR1C1) Φ2=tg (221C wR )或 ctg φ2=wR2C2=-tg(φ2+90°) 假设 R1C1=R2C2=RC 必有 φ1-φ2=90°一般而言,φ1和φ2与角频率w 无关,但为使U1与U2数值相等,可令wR1C1=wR2C2=1则在确定R,C 数值时,可先确定C=10µF ,则根据上式可确定R=318.31Ω。
电工电子综合实验1--裂相电路仿真实验报告格-2电子电工综合实验论文专题:裂相(分相)电路院系:自动化学院专业:电气工程及其自动化姓名:小格子学号:指导老师:徐行健裂相(分相)电路摘要:本实验通过仿真软件Mulitinism7 ,研究如何将一个单相的交流分裂成多相交流电源的问题。
用如下理论依据:电容、电感元件两端的电压和电流相位差是90 度,将这种元件和与之串联的电阻当作电源,这样就可以把单相交流源分裂成两相交流电源、三相电源。
同时本实验还研究了裂相后的电源接不同的负载时电压、功率的变化。
得到如下结论:1.裂相后的电源接相等负载时两端的电压和负载值成正相关关系;2.接适当的负载,裂相后的电路负载消耗的功率将远大于电源消耗的功率;3.负载为感性时,两实验得到的曲线差别较小,反之,则较大。
关键词:分相两相三相负载功率阻性容性感性引言根据电路理论可知,电容元件和电感元件最容易改变交流电的相位,又因它们不消耗能量,可用裂相(分相)电路研究设计作裂相电路的裂相元件。
所谓裂相,就是将适当的电容、电感与三相对称负载相配接,使三相负载从单相电源获得三相对称电压。
而生活和工作中一般没有三相动力电源,只有单相电源,如何利用单相电源为三相负载供电,就成了值得深入研究的问题了。
正文1.实验材料与设置装备本实验是理想状态下的实验,所有数据都通过在电路专用软件Multisim 7中模拟实验测得的;所有实验器材为(均为理想器材)实验原理:(1).将单相电源分裂成两相电源的电路结构设计把电源U1分裂成U1和U2输出电压,如下图所示为RC桥式分相电压原理,可以把输入电压分成两个有效值相等,相位相差90度的两个电压源。
上图中输出电压U1和U2与US之比为对输入电压Us 而言,输出电压U1和U2 与其的相位为:①仁-tg (wR1C1) ① 2=tg (WR2C2)或 ctg $ 2=wR2C2=-tg( $ 2+90° ) 若 R1C 仁R2C2=RC 必有 $ 1-$ 2=90° —般而言,$ 1和$ 2与角频率w 无关, 但为使U1与U2数值相等,可令wR1C 仁 wR2C2=1则在确定R,C 数值时,可先确定C=10^F ,则根据上式可确定 R=318.31Q 。
实验一 常用电子仪器的使用一、 实验目的1.熟悉示波器,低频信号发生器和频率计等常用电子仪器面板,控制旋钮的名称,功能及使用方法。
2.学习使用低频信号发生器和频率计。
3.初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。
二、实验原理在电子电路实验中,经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。
它们和万用电表一起,可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用,可按照信号流向,以连线简捷,调节顺手,观察与读数方便等原则进行合理布局,各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。
接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的共公接地端应连接在一起,称共地。
信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线。
图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图1. 低频信号发生器低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。
输出电压最大可达20V (峰-峰值)。
通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。
低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。
低频信号发生器作为信号源,它的输出端不允许短路。
2.交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围之内,用来测量正弦交流电压的有效值。
为了防止过载而损坏,测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上,然后在测量中逐档减小量程。
3.示波器示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器,它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。
示波器的种类很多,通常可分通用、多踪多线、记忆存贮、逻辑专用等类。
双踪示波器可同时观测两个电信号,需要对两个信号的波形同时进行观察或比较时,选用双踪示波器比较合适。
本实验要测量正弦波和方波脉冲电压的波形参数,正弦信号的波形参数是幅值U m 、周期T (或频率f )和初相;脉冲信号的波形参数是幅值U m 、周期T 和脉宽T P 。
电子电工综合实验(II)实验报告——数字计时器设计班级:11042101学号: 1104210121姓名:蒋华熔目录一、实验目的 (3)二、实验要求 (3)三、实验内容 (3)四、实验器件 (3)五、元器件引脚图及功能表 (4)六、实验原理 (10)1.秒脉冲发生电路 (11)2.计时器电路 (11)3.译码显示电路 (12)4.报时电路 (13)5.校分电路 (14)6.清零电路 (15)七、逻辑图 (16)八、引脚接线图 (16)九、实验总结 (16)参考文献 (17)一、实验目的1.掌握常见集成电路的工作原理和使用方法。
2.学会单元电路的设计方法和单元间设计组合。
二、实验要求实现从00′00″到59′59″的多功能数字计时器,并且满足规定的清零,快速校分以及报时功能的要求。
三、实验内容1.设计、安装、调试脉冲发生电路。
2.设计、安装、调试59′59″计时器电路。
3.设计、安装、调试译码显示电路。
4.设计、安装、调试任意状态清零电路。
5.设计、安装、调试快速校分电路。
6.设计、安装、调试整点报时电路(59′53″、59′55″、59′57″时发出频率为500Hz的低声;59′59″时发出频率为1KHz的高声)。
7.设计1-5项联接构成数字计时器电路四、实验器件1、集成电路:NE555 1片(多谐振荡)CD4040 1片(分频)CD4518 2片(8421BCD码十进制计数器)CD4511 4片(译码器)74LS00 3片(与非门)74LS20 1片(4输入与非门)74LS21 2片(4输入与门)74LS74 1片(D触发器)2、电阻:1KΩ1只3KΩ1只330Ω(300Ω)28只3、电容:0.047uf 1只4、共阴极双字屏显示器两块。
五.元器件引脚图及功能表1.NE555 1片(多谐振荡):(1)引脚布局图:图1 NE555引脚布局图(2)逻辑功能表:(引脚4 )2.CD4040 1片(分频):(1)引脚布局图:图2 CD4040引脚布局图(2)逻辑功能说明:CD4040是一种常用的12分频集成电路。
一、实验背景与目的随着科技的不断发展,电工电子技术已成为现代工业和日常生活中不可或缺的一部分。
为了提高我国电工电子领域的创新能力,培养学生的实践能力和创新精神,本实验旨在通过一系列创新实验项目,使学生掌握电工电子实验的基本方法与技能,培养其综合运用知识解决实际问题的能力。
二、实验项目与内容本次实验共分为六个部分,具体如下:1. 电路基础实验(1)实验目的:了解电路基本概念,掌握电路分析方法。
(2)实验内容:电路元件识别、电路连接、电路分析、基尔霍夫定律验证等。
2. 模拟电子电路实验(1)实验目的:掌握模拟电子电路的基本原理和设计方法。
(2)实验内容:放大器设计、滤波器设计、稳压电路设计等。
3. 数字逻辑电路实验(1)实验目的:熟悉数字逻辑电路的基本原理和设计方法。
(2)实验内容:逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、数字电路设计等。
4. 通信电路实验(1)实验目的:了解通信电路的基本原理和设计方法。
(2)实验内容:调制解调器设计、信道编码与解码、通信系统仿真等。
5. 数模混合电路综合设计实验(1)实验目的:培养学生综合运用数字和模拟电路知识解决实际问题的能力。
(2)实验内容:数据采集系统设计、数模转换器设计、模拟信号处理等。
6. 电子系统综合设计实验(1)实验目的:培养学生独立完成电子系统设计的能力。
(2)实验内容:电子系统方案设计、电路板设计、系统调试与优化等。
三、实验过程与结果1. 电路基础实验通过实验,学生掌握了电路元件的识别方法,学会了电路连接与分析,验证了基尔霍夫定律的正确性。
2. 模拟电子电路实验学生成功设计并搭建了放大器、滤波器、稳压电路等模拟电子电路,验证了电路原理的正确性。
3. 数字逻辑电路实验学生掌握了逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法,成功完成了数字电路设计。
4. 通信电路实验学生设计了调制解调器、信道编码与解码电路,并利用仿真软件进行了通信系统仿真。
5. 数模混合电路综合设计实验学生完成了数据采集系统、数模转换器、模拟信号处理等数模混合电路设计,实现了信号的采集与处理。
《电类综合实验》仿真报告实验课题:FM调制解调的数字实现指导教师:刘光祖学生姓名:院系:电光学院专业:通信与信息系统实验时间:2016.05.09至2016.05.13一、实验背景1.FPGA简介FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)是在PAL、GAL、CPLD等可编程逻辑器件的基础上进一步发展的产物,是专用集成电路领域一种半定制的集成数字芯片,其最大特点是现场可编程,既解决了全定制电路的不足,又克服了原有可编程逻辑器件门电路数有限的缺点。
FPGA的内部结构由CLB、RAM、DCM、IOB、Interconnect 等构成。
如下给出了FPGA的最典型的结构:FPGA开发的一般流程:1(a) 1(b)2.DE2-115开发板简介本实验中所用开发板为Altera公司的DE2-115。
如下为开发板的配置列表:•Altera Cyclone® IV 4CE115 FPGA 器件•Altera 串行配置芯片:EPCS64•USB Blaster 在线编程;也支持JTAG和AS可编程方式•2MB SRAM•两片64MB SDRAM•8MB Flash memory•SD卡插槽•4个按钮•18个滑动开关•18个红色LED•9个绿色LED•50M时钟源•24位音频编解码器,麦克风插孔•电视解码•RJ45 2G以太网接口•VGA连接器•含有USB_A和USB_B连接器的主从控制器•RS232收发器和9针连接器•PS/2鼠标和键盘连接器•红外接收器ControlPanel是开发板自带的一个工具软件,可以通过该软件提供的图形界面直接对FPGA上的各个外设进行操作。
通过该操作可以确认PC机与开发板的连接是否正确,开发板的硬件工作是否正常。
ControlPanel的安装过程如下:确保QUARTUS II 10.0 或以上版本能被成功安装;将开关RUN/PROG切换到RUN位置;将USB接线连接至USB驱动端口,供12V电源并打开开关;打开主机上的可执行文件DE2_115_ControlPanel.exe,controlPanel的用户界面如下:DE2_115_ControlPanel.exe一旦被启动,DE2_115_ControlPanel.sof程序流文件将会被自动加载;如果未连接,点击CONNECT,点sof文件将会重新加载到板子上;注意,控制面板将会占用一直到你关闭那个端口,除非你关闭USB端口,否则你不能使用QUARTUS II 来下载文件;控制面板现在可以使用了,通过设置一些LED灯ON/OFF的状态来观察DE2-115上的状态。
目录电子工程与光电技术学院 (1)电子科学与技术 (2)真空电子技术 (7)电子信息工程 (10)光电信息工程 (13)探测制导与控制技术 (17)信息对抗技术 (21)通信工程 (25)电子工程与光电技术学院电子工程与光电技术学院(简称电光学院)是依托于现代信息技术领域两大主干学科---电子和光学,于1992年10月组建而成。
学院设有通信工程系、电子工程系、光学工程系、光电技术系、探测与控制工程系和电子技术教学实验中心、国防重点学科实验室、电子工程研究所、光电技术研究所和江苏天冠科技有限公司等教学、科研单位。
随着全球信息化和信息时代的到来,学院得到了前所未有的快速发展。
学院目前拥有光学工程(一级学科)和电磁场与微波技术(二级学科) 2个国家重点学科、通信与信息系统和机械电子工程2个省部级重点学科。
学院现有光学工程、信息与通信工程、电子科学与技术和机械工程4个博士后流动站,通信与信息系统、信号与信息处理、物理电子学、微电子学与固体电子学、电磁场与微波技术、电路与系统、光学工程和机械电子工程8个博士点以及生物医学工程一级学科硕士点。
学院设有电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、光电信息工程、真空电子技术、信息对抗技术和探测制导与控制技术7个本科专业,其中电子信息工程、光电信息工程、通信工程和电子科学与技术等通用专业均为省部级重点建设的品牌、特色专业。
学院共有各类在籍学生3500人左右,其中研究生近1000人、本科生2000余人、外国留学生10余人以及工程硕士近500人。
学院现有教职工177人,其中博士生导师22人、正高级职称者37人、副高级职称者48人,“长江学者奖励计划”特聘教授2人,国家杰出青年科学基金获得者1人,国家级新世纪百千万人才1人,江苏省教学名师1人,国防科技有突出贡献中青年专家1人,国防科技工业“511人才工程”3人,江苏省333跨世纪学术科技带头人13人,江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人6名,江苏省“六大人才高峰”高层次人才3人,享受国务院政府特殊津贴4人。
电子电工综合实验报告——数字计时器一.实验内容。
1. 应用CD4511BCD码译码器﹑LED双字共阴显示器﹑300Ω限流电阻设计﹑安装调试四位BCD译码显示电路实现译码显示功能。
2. 应用NE555时基电路、3KΩ、1KΩ电阻、0·047UF电容和CD4040计数分频器设计,安装,调试秒脉冲发生器电路(输出四种矩形波频率f1=1HZ f2=2HZ f3≈500Hz f4≈1000Hz)。
3. 应用CD4518BCD码计数器、门电路,设计、安装、实现00′00″---59′59″时钟加法计数器电路。
4. 应用门电路,触发器电路设计,安装,调试校分电路且实现校分时停秒功能(校分时F2=2Hz)。
设计安装任意时刻清零电路。
5. 应用门电路设计、安装、调试报时电路59′53″,59′55″,59′57″低声报时(频率f3≈500Hz),59′59″高声报时(频率f4≈1000Hz)。
整点报时电路。
H=59′53″·f3+59′55″·f3+59′57″·f3+59′59″·f46.联接试验内容1.—5.各项功能电路,实现电子计时器整点计时﹑报时、校分、清零电路功能。
二.实验要求。
设计正确、布局合理、排线整齐、功能齐全。
三.器件引脚图及功能表。
1、NE555: 功能表引脚图2、CD4040:引脚图3、CD4518:功能表引脚图4、CD4511:功能表引脚图5、74LS00:功能表引脚图6、74LS20:功能表引脚图7、74LS21:功能表引脚图8、74LS74:功能表引脚图9.LED双字共阴显示器四.电子计时电路器逻辑图;五.电子计时器电路引脚接线图.六. 各单元原理图及设计过程:1、脉冲产生电路设计方法:由NE555连接成为自激多谐振荡电路,输出为周期矩形波,后经CD4040分频得到所需频率脉冲。
逻辑图:2、计时电路设计方法:计时电路的计数器,采用二-十进制加法计数器CD4518来实现。
南京理工大学电子电工综合实验(Ⅱ)--数字计时器实验报告专业:通信工程班级:9141042202姓名:许雪婷学号:9141133702082016年09月目录一、实验目的、要求及内容;二、器件引脚图及功能表;三、各单元电路的原理、设计方法及逻辑图;四、数字计时器电路引脚接线图;一、 实验目的、要求及内容1.实验目的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。
2.实验要求实现00’00”—59’59”的可整点报时的数字计时器。
3.实验内容① 设计实现信号源的单元电路。
(KHz F Hz F Hz F Hz F 14,5003,22,11≈≈≈≈) 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)。
二、器件引脚图及功能表元件清单:集成电路:NE555 一片,CD4040 一片,CD4518 二片,CD4511 四片,74LS00 三片,74LS20 一片,74LS21 三片,74LS74 一片。
电阻:1KΩ一只,3KΩ一只,150Ω四只。
电容:0.047uF 一只。
LED共阴双字屏二块。
1、NE555图1-1 NE555引脚图图1-2 NE555逻辑功能表2、CD4040图2-1 CD4040引脚图图2-2 CD4040功能表3、CD4518图3-1 CD4518引脚图图3-2 CD4518功能表4、CD4511图2-1 CD4511引脚图图2-2 CD4511逻辑功能表5、74LS0074LS00是一种集成了4个与非门的集成电路。
图5-1 74LS00引脚图图5-2 与非门逻辑表6、74LS2074LS20同样是一种与非门集成电路,与74LS00不同的是它的每个与非门有4个输入端。
南京理工大学电子电工综合实验论文电子工程与光电技术学院班级:学号:姓名:裂相(分相)电路的研究一、摘要:裂相(分相)电路可以把单相交流电源分裂成具有相位差的多相电源,多相电路性能稳定,较之单相电路更加优越,且运用场合广泛。
将单相电转换为多相电可以满足在只有单相电源,而仪器设备必须使用多相电源时的问题。
本文从裂相电路出发,介绍了用Multisim10对裂相电路进行仿真,深入研究将单相交流电源(220V/50HZ)分裂成相位差对称的两相电源,并保证两相输出空载时电压有效值相等,具体实现电压为150V±2%,相位差为90°±2%。
进而在原电路基础上改变负载(电阻性)做出电压与负载特性曲线。
并讨论在负载为电容或电感时负载两端电压值与负载大小关系的特性曲线。
最后分析并证明此电路在空载时功耗最小。
二、关键词:裂相电路两相电源三相电源负载空载功率三、引言如今,随着科技的迅猛发展,电工技术在许多领域中都发挥着重要的作用。
裂相技术作为一项原理较为简单的电路处理技术,在实际应用中还有很大的潜力有待开发。
裂相电路由电阻和电容构成,它同时吸取了单相电源供电方便,以及多相整流输出平稳,谐波少,功率高等优点。
本文主要研究将一个单相的交流电源分别分裂成两相交流电源。
利用电容,电感元件两端的电压和通过它们的电流的相位差恒定为π/2,将电容和与之串联的电阻分别作为电源,同时还研究了裂相后的电源接不同性质负载时的电压、功率的变化。
实验中,通过运用Multisim10对电路进行仿真,同时测量多组数据,绘制相应曲线,并进行简单的分析,从而达到研究的目的。
四、正文1、实验要求(1)将单相交流电源(220V/50Hz)分裂成相位差为90°对称的两相电源。
①两相输出空载时电压有效值相等,为150×(1±4%)V;相位差为90°×(1±2%)。
②测量并作电压——负载(两负载相等,且为电阻性)特性曲线,到输出电压150×(1-10%)V;相位差为90°×(1-5%)为止。
电工电子技术实验指导书电工与电子技术实验指导书目录实验一万用表的使用 (3)实验二叠加定理 (5)实验三戴维南定理 (7)实验四日光灯电路 (10)实验五正弦交流电路认识实验 (12)实验六三相交流电路 (16)实验七RC电路的暂态分析 (19)实验八变压器参数测定及绕组极性判别 (21)实验九三相异步电动机的起动与控制 (25)实验十可编程控制器PLC及其应用 (27)实验十一单管电压放大器 (30)实验十二集成运算放大器的应用 (32)实验十三直流稳压电源 (34)实验十四组合逻辑电路的设计 (36)实验十五集成JK触发器和计数器 (38)实验十六A/D、D/A转换器 (40)实验十七555集成定时器及其应用 (43)实验十八移位寄存器及其应用 (45)实验一万用表的使用——直流电压、直流电流和电阻的测量一、实验目的1.学会对万用表转换开关的使用和标度尺的读法,了解万用表的内部结构;2.学会较熟练地使用万用表正确测量直流电和直流电流;3.学会较熟练地使用万用表正确测量电阻。
二、实验器材1.万用表一块2.面包板一块3.恒压电压源一台4.导线若干根5.电阻若干只三、实验内容及步骤图1-11.电阻的测量(1)未接成电路前分别测量图1-1电路的各个电阻的电阻值,将数据记录在表1;再2 U S 2按图1-1所示连成电路,并将图中各点间电阻的测量和计算数据记录在表2中,注意带上单位。
开启实训台电源总开关,开启直流电源单元开关,调节电压旋钮,对取得的直流电源进行测量,测量后将数据填入表1-2中。
表1-2直流电压、直流电流测量记录万用表:主要用来测量交流直流电压、电流、直流电阻及晶体管电流放大位数等。
现在常见的主要有数字式万用表和机械式万用表两种。
(1)数字式万用表在万用表上会见到转换旋钮,旋钮所指的是测量的档位:V~:表示的是测交流电压的档位V- :表示的是测直流电压档位MA :表示的是测直流电流的档位Ω(R):表示的是测量电阻的档位HFE :表示的是测量晶体管电流放大位数万用表的红笔表示接外电路正极,黑笔表示接外电路负极。
电子电工综合实验--混沌电路电工电子综合实验论文课题名称:非线性电阻电路的应用—混沌电路姓名:张枫霞学号: 1104210412【摘要】本实验研究非线性电阻的应用—混沌电路。
以非线性负电阻电路为基础,简单介绍了非线性负电阻混沌电路实验的原理。
通过设计非线性负电阻电路和混沌电路,了解非线性电阻电路的应用和混沌电路基本原理。
同时利用Multisim仿真软件模拟测定非线性负电阻的伏安特性曲线,观察不同参数条件下混沌现象。
【关键词】混沌电路 Multisim 非线性电阻电路【引言】混沌是20世纪最重要的科学发现之一,被誉为是继相对论和量子力学后的第三次物理革命,它打破了确定性与随机性之间不可逾越的分界线,将经典力学研究推进到一个崭新的时代。
混沌学中的混沌是指貌似无序的序,紊乱中的规律。
现在混沌研究涉及的领域包括数学、物理学、生物学、化学、天文学、经济学及工程技术的众多学科,并对这些学科的发展产生了深远影响。
混沌包含的物理内容非常广泛,研究这些内容更需要比较深入的数学理论,如微分动力学理论、拓扑学、分形几何学等等。
目前混沌的研究重点已转向多维动力学系统中的混沌、量子及时空混沌、混沌的同步及控制等方面。
本实验将借助非线性电阻电路,从实验上对这一现象进行一番探索。
【正文】一、实验器材示波器 数字电流表 运算放大器 二、 实验过程1、 实验原理参考线路:蔡氏电路(参考马鑫金主编《电工仪表与电路实验技术》第九章课题三专题2<混沌电路>的蔡氏电路) 电路的非线性动力学方程为:1121)(1C C C C U g U U G dtdU C ⋅--⋅=LC C C i U U G dtdU C+-⋅=)(21122(1)2C LU dtdi L-=式中,导纳V R G /1=,1C U 和2C U 分别为表示加在电容器C 1和C 2上的电压,L i 表示流过电感器L 的电流,G 表示非线性电阻的导纳。
2、 利用Multisim7仿真软件设计的实验电路<1>设计一个满足要求的非线性电阻电路,并研究它的伏安特性 (1)非线性电阻电路图1 非线性电阻电路(2)测量非线性负电阻的伏安特性曲线改变外加电源V3的值,分别测量流经非线性负电阻的电流值和非线性负电阻两端的电压值,并根据测量结果画出伏安特性曲线。
实验一一位全加器的设计与实现
1、完整的电路原理图和面包板连接图的照片。
2、简述各电路的工作原理和设计方法。
3、给出电路硬件联调测试结果照片,要求照片清晰,相关数据明晰可辨。
4、给出硬件实测中出现的问题,采用的处理措施及处理结果。
5、分析理论实验结果和实际硬件结果的差别。
6、思考题
用 1 片双 4 选 1 数据选择器 74LS153 和少量门电路设计一位全加器,要求分析电路的工作原理和设计方法,给出 S i与 C i和对应参数的最终表达式,画出电路逻辑图。
实验二抢答器电路的设计与实现
1.给出面包板连接图的照片。
2.简述各电路的工作原理和设计方法。
3.给出电路硬件联调测试结果照片,要求照片清晰,相关数据明晰可辨。
4.给出硬件实测中出现的问题,采用的处理措施及处理结果。
5.分析理论实验结果和实际硬件结果的差别。
南京理工大学电子电工综合实验II2015/10/02一、实验要求实现从00′00″到59′59″的多功能数字计时器,并且满足规定的清零,快速校分以及报时功能的要求。
二、实验内容1.应用CD4511BCD 码译码器、LED 双字共阴显示器、300Ω限流电阻设计、安装调试四位BCD 译码显示电路实现译码显示功能。
2.应用NE555时基电路、3k Ω、1k Ω电阻、0.047μF 电容和CD4040计数分频器设计,安装,调试秒脉冲发生器电路(输出四种矩形波频率 f 1=1Hz f 2=2 Hz f 3≈500 Hz f 4≈1000 Hz )。
3.应用CD4518BCD 码计数器、门电路设计、安装、实现00′00″——59′59″时钟加法计数器电路。
4.应用门电路,触发器电路设计,安装,调试校分电路且实现校分时停秒功能(校分时f 2=2H Z )。
设计安装任意时刻清零电路。
5.应用门电路设计、安装、调试报时电路59′53″, 59′55″,59′57″低声报时(频率f 3≈500Hz ),59′59″高声报时(频率f 4≈1000Hz ),整点报时电路,233"59'59"55'5959'53"H f f f ⋅+⋅+⋅=。
三、实验元件清单1、 集成电路:NE5551片 (多谐振荡) CD4040 1片 (分频)CD4518 2片 (8421BCD 码十进制计数器) CD4511 4片 (译码器) 74LS00 3片 (与非门) 74LS20 1片 (4输入与非门) 74LS21 2片 (4输入与门) 74LS741片(D 触发器)2、 电阻:1K Ω 1只 3K Ω 1只 330Ω28只3、 电容:0.047uf1只4、 共阴极双字屏显示器两块。
四、实验器件引脚图及功能表 1.NE555(1)引脚布局图:12345678NE555VccDTH COGND TR OUT RD(2)逻辑功能表:2.CD4040(1)引脚布局图:12345616151413121178910CD4040V DDQ 11Q 10Q 8Q 9CR CP Q 1Q 12Q 6Q 5Q 7Q 4Q 3Q 2Vss(2)逻辑功能说明:CD4040是一种常用的12分频集成电路。
当在输入端输入某一频率的方波信号时,其12个输出端的输出信号分别为该输入信号频率的2-1~2-12,在电路 中利用其与NE555组合构成脉冲发生电路。
其内部结构图如图4所示。
引脚图如图3所示,其中V DD 为电源输入端,V SS 为接地端,CP 端为输入端CR 为清零端,Q 1~Q 12为输出端,其输出信号频率分别为输入信号频率的2-1~2-12。
3.CD4518(1)引脚布局图:12345616151413121178910CD4518V DD2CR 2Q 42Q 32Q 22Q 12EN 2CP1CP 1EN 1Q 11Q 21Q 31Q 41CR Vss(2)逻辑功能表:4.CD4511(1)引脚布局图:12345616151413121178910CD4511V DDf g a b c d eD 2D 3LT BI LE D 4D 1Vss(2)逻辑功能表:5.74LS00(1)引脚布局图:123457698101112131474LS00Vcc4B4A4Q3B3A3QGND 2Q 2B 2A1Q 1B 1A(2)逻辑功能表:123457698101112131474LS20Vcc2D2CNC2B2A2QGND 1Q 1D 1CNC 1B 1A(2)逻辑功能表:7.74LS21(1)引脚布局图:123457698101112131474LS21Vcc2D2CNC2B2A2QGND 1Q 1D 1CNC 1B 1A(2)逻辑功能表:123457698101112131474LS74Vcc2RD2D 2CP 2SD2Q 2QGND 1Q 1Q 1SD1CP1D 1RD(2)逻辑功能表:9.共阴极双字屏两块:(1)引脚布局图:123456789101112131415161718e1d1c1DP1e2d2g2c2DP2f1g1a1b1GND1f2a2b2GND2(2)逻辑功能表:五、电路各单元原理图以及设计过程1.整体电路设计原理整个电子计时器由显示译码电路、计时电路、脉冲发生电路、校分电路、清零电路和报时电路组成。
显示译码电路把BCD码转化为7段数码管显示码传向数码管,计时电路在脉冲信号激励下,配合清零电路完成60进制计时功能,脉冲发生电路负责产生脉冲并分频,在分频电路中可以得到本电路需要的1Hz、2Hz、500Hz、1000Hz信号,校分电路在拨下开关时实现停秒,分以2Hz计数功能,清零电路负责实现60进制并拨下开关实现全部清零;报时电路实现59′53″, 59′55″,59′57″低声报时(频率f3≈500Hz),59′59″高声报时(频率f4≈1000Hz)的功能。
其原理框图如下:电路总逻辑原理图(在Multisum中模拟成功):电路总引脚连接图:2.脉冲发生电路 电路逻辑原理图:电路引脚连接图:2Hz输出矩形波周期:t p1=τc ln3=1.1RC t p2 =τfd ln2≈0.7R 2CT =t p1+t p2=0.7(R 1+2R 2)C将图中电阻和电容的数值代入上式,可得T=0.228ms ,即。
在经过CD4040的分频之后,即可得到频率大约为1Hz 的时钟信号。
3.译码显示电路 电路逻辑原理图:电路引脚连接图:12345616151413121178910CD4511V f g a b c d eD D LT BI LE D D Vss12345616151413121178910CD4511V f g a b c d e D D LT BI LE D D Vss123456789101112131415161718e1d1c1DP1e2d2g2c2DP2f1g1a1b1GND1f2a2b2GND212345616151413121178910CD4511V f g a b c d e D D LT BI LE D D Vss12345616151413121178910CD4511V f g a b c d eD D LT BI LE D D Vss123456789101112131415161718e1d1c1DP1e2d2g2c2DP2f1g1a1b1GND1f2a2b2GND2这部分的电路就是将CD4511的对应拐脚连接到双字数码显示器上,CD4511的输入端对应连接到CD4518 BCD 码输出端。
将LT 、BI 端连接1,LE 端连接0即可实现显示功能。
330Ω的电阻是以防电流过大使数码管烧毁。
电路逻辑原理图:电路引脚连线图:12345616151413121178910CD4518V DD2CR 2Q 42Q 32Q 22Q 12EN 2CP1CP 1EN 1Q 11Q 21Q 31Q 41CR Vss12345616151413121178910CD4518V DD2CR 2Q 42Q 32Q 22Q 12EN 2CP1CP 1EN 1Q 11Q 21Q 31Q 41CR VssDC1Hz 信号校分电路Q校分电路输出端分清零信号秒清零信号这部分电路主要依靠CD4518实现计时,计时的时候使用EN 端作为时钟端;由CD4518的功能表可以看到,当CP 端接0信号的时候,EN 端是一个下降边沿的时钟端。
采用EN 端作为时钟端的好处就可以提现出来,因为它是下降边沿,可以直接连上一级的Q4作为进位信号,减少了进位判断的门电路,使得整个时钟的计时误差减小。
为了实现60进制需要在计数达到60时将清零信号输入到各自CR 端,这部分电路由清零电路实现,在接下来的电路中介绍。
分个位的进位信号如果不考虑校分则是直接连接秒十位的Q3,但为了实现校分则在校分电路中将把2HZ 的进位信号和正常的进位信号进行一个选择输入到分个位,校分还需要停秒,所以在秒个位CP 端接一个停秒信号正常计数为0,校分为1.电路引脚连线图123457698101112131474LS00Vcc4B4A4Q3B3A3QGND 2Q 2B 2A1Q 1B 1A DC分十位Q2分十位Q3分清零信号秒十位Q2秒十位Q3秒清零信号清零电路主要实现两个功能:1.在十位到60的时候清零实现60进制;2.在打开清零开关的时候全部清零。
清零开关打到“0”信号时,不论Q2、Q3是什么状态,最后输出都是高电平,此时可以实现任意时刻清零。
当开关打到低电平的时候。
计数从0101(5)计到0110(6)时Q2、Q3皆为1此时第一级与非门输出0,那么最后也输出1达到清零效果,即电路从59计数到60时马上清零重新从00开始,实现了60进制。
分清零信号秒清零信号电路引脚连接图123457698101112131474LS74Vcc2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2QGND 1Q 1Q 1SD1CP1D 1RD 123457698101112131474LS00Vcc4B 4A 4Q 3B 3A 3QGND 2Q 2B 2A1Q 1B 1A DC校分输出秒十位Q32Hz 信号校分开关校分电路中的D 触发器起着消颤的作用,在本电路中可以看到电路的输出信号的表达式为Q Hz Q Q Q Hz ⋅+⋅=⋅⋅⋅=22Q Q F 33所以当开关打到0信号时Q 为0,Q 为1,此时Hz2F =则电路将2Hz 信号传到分个位的时钟端,此时分会以2Hz 的频率计数,并且Q 为1作为停秒信号传到秒个位的CP 端根据CD4518的功能表此时是保持功能,则实现了停秒的功能。
当开关打到1信号时,3Q F =此时以正常的60进制计数。
Q 为0个位也正常计数。
校分输出停秒输出2Hz 信号电路引脚连接图123457698101112131474LS21Vcc2D2CNC2B2A2QGND 1Q 1D 1CNC 1B 1A 123457698101112131474LS21Vcc2D2CNC2B2A2QGND 1Q 1D 1C NC1B1A123457698101112131474LS20Vcc2D2CNC2B2A2QGND 1Q 1D 1C NC1B1A123457698101112131474LS00Vcc4B4A 4Q3B3A3QGND 2Q 2B 2A1Q 1B 1A DC分十位Q3分十位Q1分个位Q1分个位Q4秒十位Q1秒十位Q3秒个位Q11024Hz秒个位Q4秒个位Q2512Hz秒个位Q3512Hz这部分电路需要实现在59′53″, 59′55″,59′57″低声报时(频率f 3≈500Hz ),59′59″高声报时(频率f 4≈1000Hz ),可以得到式子:233"59'59"55'5959'53"H f f f ⋅+⋅+⋅=,化简式子:2332332333233"8"4"2"51'59)"8"4"2("51'59)"8"6"4"2("51'59"59'59"55'5959'53"H f f f f f f f f f f f f f ⋅⋅⋅=++=+++=⋅+⋅+⋅=在电路中将分十位Q3,分十位Q1连接到与门既是59分中的5(0101),分个位Q4,分个位Q1连接到与门既是59分中的9(1001),将秒十位Q3,秒十位Q1连接到与门既是59秒中的5(0101)。