數字邏輯電路
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數字邏輯電路范文第1篇
Abstract: For "Digital Circuit" experiment exists many problems, such as the unreliable single pulse, device components are shielded, laboratory connecting wires are broken beyond repair and so on, a fully functional, superior performance device named "Digital Logic Circuits Experimental Apparatus" has been researched and produced, it overcomes the problem which are difficult to solve long-standing.
關鍵詞： 實驗；單次脈沖；制作；解決問題
Key words: experiment；single pulse；production；solution
中圖分類號：TN79+1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）28-0230-02
0 引言
實驗教學，是學生在教師指導下，運用一定的儀器設備進行獨立操作、通過觀察和分析事物的變化直接獲取知識，培養實驗與操作技能。可以說，教學儀器、設備是加強實驗（訓）教學的基礎和保證。然而，作為“數字電路”實驗教學使用的主要設備――由眾多廠家生產，五花八門的數字電路實驗箱、實驗臺（柜），大多不同程度地存在著可靠性差、功能不全、維修不便等缺陷。導致實驗效果不佳，甚至出現一些無法克服的難題，嚴重制約了學生實際動手能力的提高和對理論知識的理解和掌握，限制了學生創新思維意識的形成。為此，根據多年的實踐教學經驗及實際需要，設計研制了《數字邏輯電路實驗儀》，供我院數電實驗教學使用，解決了數電實驗教學中出現的難題，效果良好。
1 商家生產的數字電路實驗設備存在的主要問題
1.1 單次脈沖不可靠 脈沖數字電路實驗中，經常要用到正（或負）跳變的單次階躍脈沖。但是，由于機械開關的通斷時間往往達幾ms至幾十ms，在此期間會出現多次抖動，相當于連續出現了幾個脈沖信號或數目不定的脈沖串，顯然，用這樣的開關產生的信號會導致電路產生誤動作。對觸發器、寄存器、計數器等都要使用單次脈沖進行觸發的時序電路而言，就會產生錯誤的結果。為了消除這種開關的抖動、廠家生產的數字電路實驗箱、臺、柜，通常在機械開關與被驅動的電路間加有防抖動電路，但在實驗教學過程中發現，先后購置的商品實驗儀都沒有很好地解決這個看似簡單的問題，很不可靠，實驗數據理論與實際不一樣，導致實驗無法進行。
1.2 元器件被屏蔽，是“試驗”非“實驗” 商家生產的這些實驗設備多采用“積木”、“模塊”、“單元電路”的方式方法。電子元器件、電路板被屏蔽在設備或模塊的內部，外部僅漏出元件或電路的引腳連線插孔及圖符。元器件是什么形狀則看不到，集成電路管腳的識別、三極管等元器件極性及好壞的測量、判別難以進行，學生無法建立感性認識，理論不能聯系實際，動手能力的提高無從談起，主觀能動性很難得到發揮。雖不實用，亦有優點：整齊美觀，便于展示，實驗準備工作也相應簡單一些。
1.3 帶插頭的實驗連接導線壞了難修復 市售的這些商品實驗箱、實驗臺（柜）都采用的是帶插頭可互迭的一次性連接導線。這種導線和與之配套的圓錐形插孔之間的接觸比較可靠，但可能是商業利益使然吧，導線與插頭處是密封在一起的，壞了無法修復，因而是一次性的。數字電路屬技術基礎課，開課班級多，實驗重復使用率高，由于反復插拔，連線接頭處很容易從內部斷開。在實驗過程中由此引起的隱性故障較難查找，影響實驗效果，而且每根連線價格不菲，不能維修及重復使用，只能由生產廠家提供，造成很大浪費。
1.4 產品有些部分華而不實，實驗中根本用不上，完全可以刪繁就簡。
2 自制數字電路實驗設備實現的功能特點
為了克服由于實驗設備缺陷造成的實驗教學難題，提高實驗效果，增強學生發現問題，分析問題，解決問題的能力，本著使用方便可靠、線路簡單實用、結構合理緊湊、易于自制、便于維修的指導思想，自行設計研制了功能較為齊全、富有特色、經濟實用的《數字邏輯電路實驗儀》。本儀器可供各類職業院校、業余電子愛好者使用雙列直插式大、中、小規模集成電路，進行數字電路的實驗和邏輯設計。若配以示波器、萬用表等儀器儀表，利用面包板搭接電路，亦可完成模擬電子線路的實驗。該實驗儀共由七個部分組成，下圖是該實驗儀的面板圖。
2.1 單次脈沖發生器 經過反復多次的實驗，該部分最后選用了電路結構最為簡單的R-S單穩態觸發器作為單次脈沖發生器。由于去耦電路完善，線路結構合理，加之采用的是超高速的TTL門電路，所以電路工作非常穩定、可靠，且單次脈沖的上升沿、下降沿都很陡。所制作的十五臺“數字電路實驗儀”，沒有一臺存在因為按鈕型自復式開關的通、斷而產生的“抖動”現象，從而有效地解決了“時序電路”實驗過程中因開關“抖動”而產生的誤動難題。
2.2 多孔實驗插座扳 多孔實驗插座板俗稱“面包板”，每塊插座板中央有一凹槽，凹槽兩邊各有相互對應的65列小插孔，每一列的五個小孔其內部是由一只彈性接觸簧片構成的，故在電氣上是相互連通的。列于列的間距均是雙列直插式DIP封裝IC的標準間距。集成電路的引腳就分插在凹槽兩邊的小孔上。另外，插座扳上、下邊沿各有一排11組55個插孔，其中前后4組各20個插孔、中間的3組15個插孔在電氣上是分別連通的，可作為電源與地線插孔。本實驗儀使用了四塊SYB-130型實驗插座板，一次可容納多塊集成電路進行實驗。小型開關、晶體管、小電阻電容等分立元件也很容易插入。
選擇采用傳統的“面包板”，是因為學生可在其上隨心所欲地搭接電路。這對他們認識、檢驗、使用、選擇元器件、建立感性認識，激發學習興趣、提高動手能力、發揮主觀能動性等諸方面都能起到很好地作用。同時，用來搭接電路的單股導線到處有售，徹底解決了帶插頭的專用實驗連線壞了無法修復，需外購，要受制于人且遠水解不了近渴還不經濟的難題。但因為元器件的發放、回收、檢驗比較費時間，因而相應增加了實驗員的工作量。
2.3 脈沖信號源 信號源部分電路設計巧妙、新穎、獨特、成功：分為 1~100HZ、100~1KHZ、1K~30KHZ三個頻段，所需頻率由波段開關與頻率細調旋鈕進行選擇。脈沖輸出幅度0~9V連續可調，脈沖的占空比調節范圍可達（0~100%），而且在調節脈沖寬度時對輸出頻率無任何影響。脈沖的上升及下降時間都小于1微秒。另外，還單獨設置有TTL電平脈沖輸出插孔。一些技術指標顯然高于廠家的產品。
2.4 穩壓電源部分 實驗儀設有+5V、+12V、-12V三組直流電源，均采用了集成組件三端穩壓器進行穩壓。+5V電源除了給實驗電路供電外，還要作為本實驗儀內各個部分的工作電源，因此選用了金屬封裝，較易散熱的LM7805K。7812、7912則采用了廉價的塑封型三端穩壓器。這三種集成穩壓器內部均設有可靠的短路、超溫、限流等完善的保護措施，由于選用了盡可能大的散熱器，故各路輸出的直流電流均大于1.0A。
2.5 邏輯電平開關部分 選用優質的單刀雙擲開關，向實驗電路提供“0”、“1”電平信號。若八位開關不夠用，可由DIP封裝的雙列直插式微型多路開關在多孔實驗插座扳上進行擴充。
2.6 邏輯電平顯示部分 共八位。均加有驅動電路?？蛇x用廉價的低功耗LSTTL、COMS等芯片完成實驗。
2.7 計數譯碼顯示部分 可進行百位數以內的計數、譯碼、顯示實驗。若要增加位數，亦可在實驗插件板上進行擴充。
旋鈕接插件開關（含實驗插件板）、數碼管及LED燈等均直接安裝、固定在一塊380*300*2.5mm的印刷電路板正反面上。其正面還有銅箔經腐蝕后形成的儀器型號、各部分（用線條框起來）名稱、字符等。背面的印刷電路上面焊著元器件。電源變壓器、三端穩壓器則安裝在一個金屬框架上，與電路板背面用兩只把手（檢修時將整個儀器移出機箱用）固定在一起，還能起到支撐的作用。整個機箱為自制木結構，尺寸為470*330*145mm。
3 結束語
該實驗儀制作于1994年。經過多年的使用，部分實驗插件板出現了接觸不良的現象（待換），還有外觀不是那么美觀外，功能、性能指標仍能滿足教學需求，在我院數字電路實驗、實訓教學中仍然發揮著良好的作用。
參考文獻：
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數字邏輯電路范文第2篇
【關鍵詞】項目化教學;數字;邏輯電路
我國傳統的職業教育是以“知識為本位”，強調學科知識的科學性與系統性，教學上注重新、舊知識之間的聯系，強調識記，但忽視了對學生操作技能和創新能力的培養;強調以課堂、教師、教材為中心、即所謂的“三中心”，教師教什么學生就學什么，忽視了學生積極性、主動性的發揮;在教學方法上采用“滿堂灌”，教學進度上齊步走。這于當今社會強調實用性和創新性不能同步，因而難以適應社會的發展需求。
隨著我校國家中等職業教育改革發展示范學校的審批，我們在人才培養模式、教學模式、學生評價模式等方面做了一系列的改革嘗試。項目化教學法的引入就是我們在教學模式改革中的大膽嘗試。
項目化教學是一種以學生自主探索為基礎，采用科學研究及實踐操作為主，促進學生主動接受知識的教學方法。教師應將需要解決的問題以項目的形式布置給學生，通過小組協助方式，在教師指導下由學生自己制定計劃，團體協作完成整個項目，使學生理解和把握專業知識和相關技能，培養學生分析、解決問題的能力，加強他們的團對協作精神。
在數字邏輯電路的設計中，我采用如下實施過程進行教學：
一、確定項目任務
項目化教學的課前準備是教學中的一個重要環節，可以充分發揮學生的聰明才智，當然教師也必須深入學生，提出一個或幾個設計方案，和學生一起討論，然后分組，引導各小組根據項目任務利用業余時間查找相關資料，確定項目的目標，使各小組同學獨立進行設計任務。這樣學生成了教學的主角，而教師則轉換為引導者，教學的服務者。比如確定如下任務：某項體育比賽A、B、C三個副裁判和一個D主裁判，主裁判的裁定計二票，其它裁判的裁定計一票，試設計一個表決電路，要求在多數票同意得分時電路發出得分信號，也就是設計一個表決器，全部工作由學生參與完成。由于這樣的電路在實際生活中隨處可見，同學們的興趣非常高漲，提問聲此起彼伏。
二、制定計劃
學生根據實際問題設計出的邏輯電路圖是五花八門的，但哪個是正確的不要急于告訴他們，而是讓他們自己介紹自己設計的邏輯電路圖，有的同學設計出的邏輯電路圖雖然很合理，但在介紹時存在很多漏洞;有的同學雖然設計得不合理，但介紹自己設計的電路圖時語言簡練、幽默，不時博得同學們的陣陣掌聲;有的同學雖然設計出了電路，但不敢上臺介紹，我就引導他，讓他慢慢的進入角色，并且不斷的鼓勵他，使他能夠完整的介紹自己的電路。學生都急著想知道自己的設計是否合理，都想讓我做出公正的評價，我就在這樣輕松愉快的氣氛下，把邏輯電路圖的設計方法的思路介紹了一下，然后同學們開始互相討論，互相幫助來修改自己的“杰作”，學生們在設計電路過程中，手腦并用，互幫互學，不但學到了知識，而且對他的語言表達能力和社交能力也得到了很好的提高。最后，通過不斷激烈的討論、修改，學生們形成了各種各樣的邏輯電路圖：有與門、或門、與非門……他們的邏輯圖思路清晰、簡潔，充分體現了他們的聰明才智。
三、實施計劃
按照邏輯電路圖所需要的門電路，我又要求他們在我提供的材料中選擇自己所需的元器件，按照自己的設計連接電路，驗證自己的設計是否正確。因為我提供元器件時，有意識的把好多元器件混在一起，讓他們自己選擇，這樣可以讓他們認識各種元件，有的同學一下子就找到所需的元件;有的同學不認識集成塊;有的同學不認識三極管;有的同學不知道電容器;有的同學什么都不知道……他們就相互幫助，相互介紹，拿到各自需要的元件，在這時我恰如其分地插入話題，告訴他們各種元器件的分類、特點和應用，及該如何選擇所需元件，他們恍然大悟，很快和平時課堂上的內容聯系起來。然后他們開始接線，有的同學很快就把線接好了;有的同學卻不知道該怎么接線;有的同學不知道電源在哪里;有的同學甚至把元件用導線短接起來，問題接二連三的出來，在我的鼓勵下，他們互相幫助，互相討論，接線時不停出現的問題，有的原因他們自己找到了，有的原因找不到，我就帶著他們找，并提醒學生在接線過程中應注意的一些事項，在學生的努力和我的指導下，他們獨立完成了電路的連接，當學生向我展示他們的作品時，他們臉上的笑容是那么的燦爛 ，那么的滿足，那么的充滿自信。
四、檢查評估
接線完畢，同學們開始進行自我評估 ，并講解有關的實際應用。有的學生在展示作品的過程中可以非常直觀地演示該體育比賽的全部表決過程;有的學生在項目工作中卻出現這樣或那樣的問題;還有的學生只能做出電路但不能和實際聯系起來;我就和學生一起檢查他們的電路，然后一起分析問題解決問題。我首先充分肯定了他們的成績，然后概括了組合邏輯電路的設計思路，及正確的設計方法和他們在連接電路時應注意的事項。
在項目化教學中，學習過程成為一個人人參與的創造實踐活動，注重的不是最終的結果，而是完成項目的過程。學生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創新的艱辛與樂趣，培養分析問題和解決問題的能力。通過實際操作，不但可以訓練他們在工作中與其他同學協調、合作的能力，還可以充分發掘學生的創造潛能。
五、歸檔或結果應用
作為項目的實踐教學產品，應盡可能具有實際應用價值。因此，項目工作的結果應該歸檔或應用到企業和學校的生產教學實踐中。
項目化教學以小組為單位完成任務，學生學習氣氛濃烈，通過討論交流促進知識的積累，提高了學生的參與意識，培養了他們的團隊合作精神。這種自主的學習方式，使學生的個性化得到充分發展，加強了自我學習能力和自我調控能力的進步，促進學生創新能力的培養。
項目化教學雖然強調學生的主體性，但教師的任務就未必減輕。它要求教師不僅能組織和管理好教學，具有扎實的學科基礎知識及信息加工能力，還應具備項目規劃、管理和評價等方面的能力。對本專業融會貫通，隨時回答學生的提問，為學生創設學習情景，培養協作學習的氣氛。項目化教學在實施過程中，教師必須加強監督管理。由于采取分組協作學習的方式，其分組的原則、組員搭配、內容分工等方面直接影響到實施的效果。因此必須分工明確，推行“一幫一”的措施，促進學生團結協作，提高教學質量。
綜上所述，項目教學法是在建構主義學習理論的影響下，通過選取“工程項目”來創設“情景”，通過“協作學習”的方式開展學習，通過完成“工程項目”來達到“意義建構”，是一種比較有效的教學方法。它突破了傳統的教學模式，通過解決學生身邊的一些現實問題來實現學生對知識的掌握，大大提高了學生學習的積極性和主動性。
參考文獻
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[2]高耀攀.技能訓練教學設計與實施[M].中國勞動社會保障出版社.
數字邏輯電路范文第3篇
論文關鍵詞：數字電路與邏輯設計,教學模式,教學方法,實踐教學
一、三本院校課程教學現狀
三本學生中多才多藝的較多，平時開展各種社團活動比較頻繁，學生自主創新思維活躍，但能夠有條不紊自主學習的學生可能只有一少部分，許多學生對學習沒有興趣，課余時間幾乎不學習。在教學過程中，剛開始學生還可以接受一些新知識，但隨著教學的深入，學習難度的增大，學生感到了困難，隨之學習的興趣也越來越低，主動學習便是一句空話，學生也就是為了應付考試，甚至不少學生都是考前突擊。這一特點在《數字電路與邏輯設計》課程的教學中也同樣存在。要提高本課程的教學質量，我們在定位教學目標，設置教學內容，采用教學手段和方法的時候都必須以這一實際情況為前提。
二、教學理念，教育目標
三本教學有別于一本和二本，教學注重于學生應用能力和綜合素質的培養，教學過程中突出培養學生應用知識，分析解決實際問題的能力，以學生為主體，以教師為主導，以教學為主線，樹立能力培養目標為重中之重的思想，實現人才培養模式多元化，努力培養“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”，適應國際競爭和社會需求的應用型人才。三本教育要加強通識教育，注重文理滲透理工結合，體現本科教育的基礎性和可發展性。努力探索人才培養新舉措，深入推進人才培養模式改革，實現多元化人才培養新格局，大力實施“育人為本，全面發展”的人才培養戰略，拓寬基礎學科的范圍和基礎教學的內涵。
三、教材選取
考慮到三本學生理論基礎較差，教材選取不應選擇理論研究或理論推導比較復雜的教
材，否則會讓學生還未涉及到重要的知識點就已經因為難度過大而喪失信心。教材選取要以應用為宗旨，強調理論與實踐相結合。編寫原則遵循由淺入深，通俗易懂，重點和難點采取闡述與比喻相結合，例題與習題相結合，實例與實驗相結合，針對數字電路課程實踐性強的特點，增加了與教材相應的實踐環節教學內容。
四、教學內容
在三本的《數字電路與邏輯設計》教學中，應該注重基礎教學，要求學生熟悉布爾代數的基本定律，掌握卡諾圖與公式化簡法；掌握數字電路中常用的基本單元電路和典型電路構成、原理與應用；掌握常用的中小規模組合邏輯電路和集成電路功能和設計方法。具有查閱集成電路器件手冊，合理選用集成電路器件的能力。對集成芯片，重點分析電路的外特性和邏輯功，以一些典型集成電路為例介紹如何查閱集成電路手冊、資料等，使學生學會在實際應用中正確選擇和使用集成芯片[11]。
對于三本學生而言，在電路設計中要求學生掌握基本的設計方法，但可以適當降低對電路設計的要求，增強電路分析方法的教學。學生可以分析較復雜的電路，并且能夠利用已有的電路進行修改，使電路滿足自己設計的需要。
五、教學手段與教學方法
（一）采用現代化教學
《數字電路與邏輯設計》課程的特點就是電路圖、邏輯圖特別多，如果采用板書形式教學，既浪費課堂時間也達不到好的教學效果。教學過程中采用多媒體教學，可以使一些抽象的、難以解決的概念變得形象，易于學生接受。對于集成電路的分析和設計，為了增強演示效果，除了在PPT中添加更多的動畫效果外，還可以采用Flash或Authorware軟件制作動畫效果，使電路的變化過程一目了然。
（二）結合實際教學
在授課過程中，針對三本學生可以結合生活中的應用舉例，如目前LCD顯示、數字溫度計、十字路通燈控制、數字頻率計、多媒體PC機里的顯示卡、聲卡是用數電中的數/模(D/A)轉換實現圖像顯示和聲音播放、制造業中的數控機床等都應用了數電技術。通過這些實例的介紹，可以使學生真正了解數字電路課程的重要性，從而提高對數字電路學習的興趣和學習積極性。
（三）網絡教學
網絡教學可有兩種方式，一是上傳教師課堂教學過程的視頻到校園網；二是教師制作圖文并茂的課件，以及與該課程有緊密關系的資料一起上傳到網上。目前大部分三本學生宿舍都可以登錄校園網，學生可以在任何時間進行網絡教學。網絡教學的方式解決了學生傳統的看書自學枯燥無味的問題。
六、實踐教學
實踐教學一般分為基礎實驗和課程設計兩大部分?；A實驗教學從屬于理論教學，實驗內容均為驗證性實驗。教師給出實驗步驟、電路圖，學生按部就班、驗證結果，通過基礎實驗，使得學生對于課堂所學基本概念和方法的理解和掌握更加透徹，同時培養學生科學實驗的精神和方法，訓練嚴格嚴謹的工作作風?；A實驗是理論和實際相互聯系的一個重要教學環節，但是僅僅是這種以教師為主導的實驗模式，不能激發起學生學習興趣和積極性，學生仍然不善于綜合運用所學知識分析和解決問題。課程設計的目標就是為了加強基礎、拓寬知識面、增強學生的自主學習和工程實驗能力、發展個性、啟發創新、加強理論與實驗。學生根據實驗任務，自行設計電路和測試方案，增強學生自主學習能力，學生既動腦又動手，解決問題的能力大大提高[12]。
除此之外，還可以設置一些電子設計大賽，成立電子設計興趣小組，在教師的指導下開展設計性和專題研究性實驗，為希望進一步發展的學生提供良好的學習環境和創新研究場所，培養學生的團隊協作精神，發揮學生學習的自主性和創造性，極大地提高學生的學習興趣和動手能力。
七、結束語
隨著高等教育的普及，三本學生的數量和質量也在日益增高，同時隨著數字技術的廣泛
普及，數字化社會已經到來，大規模、超大規模數字集成電路以其低功耗、高速度等特點， 應用越來越廣泛。因此如何在有限的時間內使三本的學生扎實掌握數字電路基礎知識理論和基本操作技能，培養分析問題、解決問題的能力，是教師在教學過程中需要認真思考的問題。使學生在傳統的數字電路邏輯分析、邏輯設計思維訓練的基礎上進一步建立起現代數字電路的應用與設計思想，掌握現代電子技術的新技術和新器件，為走向實際工作崗位打下堅實的基礎。
參考文獻
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數字邏輯電路范文第4篇
關鍵詞：調制光發射ECL電流開關、光纖激光晶體
【分類號】：TN83
在光纖通信系統中，信息由LED或LD發出的光波所攜帶，光波就是載波。把信息加載到光波上的過程就是調制。光調制方式按調制信號的形式可分為模擬信號調制和數字信號調制。目前，數字調制是光纖通信的主要調制方式，也就是通常的PCM編碼調制，以二進制數字信號“1”或“0”對光載波進行通斷調制，并進行脈沖編碼（PCM）。數字調制的優點是抗干擾能力強，中斷時噪聲及色散的影響不積累，因此可實現大容量、長距離傳輸。
1、光發射機
簡單地講，光傳輸系統中一個基本的光發射機主要包括光發射器件及其驅動電路。光發射器件有發光二級管（LED）、激光二級管（LD）或激光調制器（LM）；驅動電路為系統光源提供合適的“開”、“關”電流。
1.1數字光發射機基本結構
在數字光纖通信中，激光發射機的主要組成部分如圖1所示。線路編碼的作用是將數字信號轉換成適合在光纖中傳輸的碼型。調制電路完成數字信號的電-光轉換，將光信號加載到光源的發射光束上，即光調制。而光調制的方式有三種：直接強度調制、間接強度調制和相干調制。光纖通信中常采用直接強度調制（適用于半導體激光器和發光二極管），即通過直接控制發光二極管（LED）或激光二術管（LD）的注入電流產生所需的光數字信號，改變LD或LED的注入電流調整其輸出光功率，實現光強度調制。
理論上講，LED和LD都是電流控制的光發射器件，其中最重要的性能取決于它們的I-P特性，因此最直接的設計方法就是把驅動器設計成受輸入信號控制的電流源，并且必須提供具有規定強度和波形的電流。實際應用中將雙極性晶體管或場效應管（FET）作為電流輸出器件與光發射器件連接，形成電流驅動器。常用的有單端電流驅動器和射極耦合電流驅動器。單端電流驅動器的速度受晶體管和LED或LD的截止過程的影響，因而只能應用在低比特率的場合。高比特率的電流驅動器利用ECL（射極耦合邏輯）電路來設計，即數字調制電路中常用的射極耦合電流開關，其基本電路形式如圖2所示。
1.2數字調制電路的基本工作原理
圖2所示的射極耦合電流開關實際上是一個一邊為固定輸入VBB，另一邊為信號輸入端的射極耦合差分級，其工作原理對單輸入雙端輸出的差分放大器非常相似，但它只對信號起傳遞作用。其工作原理是：當Vin>VBB時，Q1管導通，Q2管截卡，電流全部流經輸入管；當Vin電源波動的影響，常采用負電源（VEE=-5.2V）供電，而對管的集電極直接對地輸出（VCC=0），種接法又極大地提高了電路的速度，改善了交流性能。
2、ECL電流開關的應用
目前，筆者在一個高速數字系統中應用了ECL電流驅動器其基本原理如圖3示。其中Q1、Q2、和Q5構成基本的調制電路，Q3和Q4實現電平移位，集成器件MC10H124完成信號的電平轉換（TTLECL）。MC10H124引腳功能如圖3所示，使用時需注意在ECL電平輸出腳（如圖中②、④腳）要通過50Ω電阻外接-2V電壓，未用的輸出腳通過50Ω電阻接地。從②或④腳輸出ECL電平信號，第⑥腳接公共選通電壓（這里接+4V電壓）。
2.1、ECL電路的主要特點
對激光器進行高速脈沖調制時，常采用ECL電流開關。它既有很快的開關速度，又能保護良好的電流脈沖波形。從電路結構上看，ECL屬于非飽和型數字邏輯，工作時晶體行之有效放大和截止兩上狀態間轉換，不進入飽和區，根除了TTL電路中晶體管由飽和到截卡（即由“開”到“關”）轉換時所需釋放超量存儲電荷的“存儲時間”，從根本上消除了限制速度的主要障礙――晶體管的飽和時間，極大地提高了ECL電路的速度，其平均延尺時間達到來納秒數量級。如果圖3中采用兩級差分電流開關并且雙邊驅動，則既可改善電流脈沖的波形又可提高開關速度。
圖3中參考電壓VBB作為ECL電路的重要組成部分，通常取在ECL邏輯高、低電平的中心VBB=-1.3V（ECL）的邏輯高電平VOH=-0.8V，低電平VOL=-1.8V，使高、低電平的噪聲容限基本相等，電路在全工作溫度范圍內噪聲容限的變化不會太大。VBB常與ECL電路共用負電源，在電阻分壓器的基礎上，利用二極管和射極跟隨器電平移位構成。
2.2系統測試數據及其抗干擾能力分析
在圖3所示電路中，通過實驗發現電路中R1和R2的取值對電路抗干擾能力有重要的影響。在一定范圍內，若R2不變，增大R1會使Q3基極輸入端信號的動態范圍有所增大，即ECL電流開關的回差電壓（類似施密特觸發器）增大，確保VBB介于該范圍內電流開關能正常工作，因此可以減小噪聲導致Q3基極輸入的ECL信號微小波動而導致電流開關誤動作。開關工作原理如本文1.2所述，以提高抗干擾能力。實驗證明，如果取R1≈10R2時，可使Q3基極輸入的ECL電平信號處于一個適當的動態范圍內，ECL電流開關具有較合適的回差電壓，而Q4基極的參考電壓VBB介于該范圍內，則Q3基極的輸入信號能正?？刂萍す馄鱈D的驅動電流。
數字邏輯電路范文第5篇
（赤峰學院 物理與電子信息工程學院，內蒙古 赤峰 024000）
摘 要：本文通過電路實例介紹了Multisim10軟件的設計、仿真操作過程.在數字電路的理論課教學中應用Multisim10軟件，可以使理論與實驗相結合，使教學更靈活、更有效，可以培養學生的自學能力、創新能力和綜合分析能力，進一步增強學生的自主學習性，充分激發學生的創新潛能，大大提高數字電路的課堂教學質量.
關鍵詞 ：數字電路設計；Multisim10軟件；電路仿真；應用
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2015）03-0231-03
1 引言
數字電路課程是電子技術、信息通信、自動化控制和其他部分專業的一門專業基礎必修課程，其傳統的教學方法是首先進行理論學習，然后進行實驗操作驗證所學理論知識，目的是為了培養學生在數字電子電路的設計、實現過程中，分析問題、解決問題的能力，從而提高學生在數字電子技術領域的綜合設計能力.利用Multisim軟件分析和設計數字電路,可以方便的修改電路和元件參數,優化設計方案,加快設計過程,節約設計費用.通過教學實踐已經證明了利用Multisim軟件進行數字電路教學，可以提高學生的綜合分析能力和解決問題的能力，從而提高了數字電路的教學質量.
2 Multisim10軟件介紹
Muhisim10軟件是一種電子設計自動化（簡稱EDA）軟件，專門用于電子電路的設計與仿真.Muhisim10軟件是以Windows為操作平臺，它不僅提供了電路原理圖輸入和硬件描述語言模型輸入的接口和比較全面的仿真分析功能，同時還提供了龐大的元器件模型庫和一整套虛擬儀表（包括示波器、信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器和波特圖繪圖儀等等），可以滿足一般的模擬/數字電路以及數字-模擬混合電路的分析與設計.
Multisim10軟件的突出優點是用戶界面友好、直觀，使用非常方便，只要是熟悉Windows的用戶，很容易掌握其用法；而且系統高度集成，元器件和測試儀器豐富，電路分析和仿真功能強大，可以完成各種模擬電路、數字電路以及模擬/數字混合電路的設計仿真.
3 Multisim10軟件在數字電路教學中的應用
數字電路的理論內容包括：邏輯代數、門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖信號的產生與整形電路、模數、數模轉換電路等等.其中對組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析與設計是數字電路課程的重要內容.利用Multisim10軟件中豐富的元器件模型可以進行電路設計，再利用Multisim10軟件提供的各種虛擬儀器進行電路仿真，直接將把理論知識與實驗結果進行對照，加深了對抽象的理論知識的理解，從而使課堂教學效果大大改善.
3.1 Multisim10軟件在組合邏輯電路分析與設計中的應用
組合邏輯電路的特點是即刻輸入決定即刻輸出，電路中不包含記憶性元件.組合邏輯電路的分析過程包括：首先根據邏輯電路圖寫出輸出邏輯函數，在進行邏輯函數的化簡和變換，最后列出真值表或說明其邏輯功能；而組合邏輯電路的設計過程則是：根據邏輯功能描述抽象出真值表，寫出輸出邏輯函數表達式，再進行化簡、變換，最后畫出邏輯電路圖.在進行包含集成器件的組合邏輯電路的分析與設計時，學生覺得較難理解.而利用Multisim10軟件提供的虛擬儀表——邏輯轉換器，可以在邏輯函數的各種表示形式（如邏輯電路圖、真值表、邏輯表達式）之間進行相互轉換，使得組合邏輯電路的分析和設計變得更為簡單.
比如，分析圖1所示電路的功能，要求列出邏輯真值表，并寫出電路的邏輯函數式.
圖中74HC151是8選1數據選擇器，傳統的解題過程是先寫出74HC151的輸出函數，再將輸入變量MNP和Q代入公式中的最小項和數據輸入端，寫出輸出變量Z關于MNPQ的表達式，再進行化簡得到最簡與或表達式；最后將所有的變量取值組合代入最簡輸出邏輯函數表達式中算出輸出變量Z的值，并列在表中，即可得到真值表.
現在利用Multisim10來實現，先啟動Multisim10程序，出現用戶界面后首先需要建立圖1所示的邏輯電路圖.我們從CMOS集成電路器件庫中找出74HC151、74HC04、VDD和接地端的符號，將它們放在合適的位置連成與圖1完全相同的電路圖，如圖2所示，注意圖2中的G、A、B、C與圖1中的S、A0、A1、A2相對應.然后從用戶界面上的儀器欄中將“邏輯轉換器”擊出，將電路的輸入變量M、N、P、Q依次接到邏輯轉換器最左邊的四個輸入端ABCD，同時將電路的輸出端Z接到邏輯轉換器最右邊的一個輸出端，如圖2所顯示的那樣.雙擊邏輯轉換器圖標，便彈出圖3所示窗口，點擊窗口右側上方第一個按鈕，邏輯表就出現在左側的表格中，再點擊右側上方的第三個按鈕，在窗口的底部出現化簡后的邏輯表達式BD+ABD+BC，對應圖1電路的輸出函數式為Z=NQ+MNQ+NP，至此完成題目要求，分析過程十分簡便.
3.2 Multisim10在時序邏輯電路分析與設計中的應用
時序邏輯電路的特點是某一時刻的輸出不僅與該時刻的輸入有關，還與電路存儲的狀態有關，也就是電路中一定包含記憶性元件.時序電路的分析與設計比組合邏輯電路更復雜，學生難以理解，尤其是對計數器的分析與設計更是如此.下面我們利用Multisim10軟件中的虛擬儀表——邏輯分析儀進行實時的電路仿真，觀察電路的輸入輸出波形圖，畫出電路的狀態裝換圖，直接了解電路的邏輯功能，明顯提高了課堂教學效果.
分析圖4所示計數器電路，畫出電路的時序圖，說明這是幾進制計數器.
在Multisim10中選用TTL器件庫中的74LS160、反相器7404及與非門7420構成圖4中的電路，并接入信號發生器XFG1和邏輯分析儀XLA1如圖5所示，圖5中QAQBQCQD的與圖4中的Q0Q1Q2Q3對應.利用Multisim10中的邏輯分析儀XLA1對計數器的時鐘脈沖和輸出信號波形進行觀察，得到圖6，由此圖可以發現，每隔五個時鐘周期輸出信號波形就重復變化一次，并在7420的輸出端產生一個進位脈沖，因此這是一個五進制計數器.根據邏輯分析儀給出的輸出波形畫出電路的狀態轉換圖如圖7所示.
分析圖4的計數器電路發現計數器采用了同步預置數的工作方式，當計數器處于QDQCQBQA= 0100狀態時，用7404和7420譯出LDc=0的信號，將計數器預置為Q3Q2Q1Q0=0000狀態，作為計數循環的起始值.進一步分析可知這是一個五進制計數器.
由此可見，通過Multisim10中的邏輯分析儀能夠得到直接的輸入、輸出信號波形，邏輯功能一目了然，相比于常規教學教學效果更好.
4 總結
在數字電路課堂教學中使用Multisim10軟件，一方面可以使理論課的教學更加生動有趣，另一方面在課堂進行實驗演示可以更好的吸引學生的注意力，提高學生的學習興趣.學生通過直接觀察實驗仿真結果，可以更加透徹的理解數字電路的工作過程，有助于提高學生的自學能力和創新能力.
總之，利用Multisim10軟件對數字電路進行建模與仿真，不僅使學生明白了數字電路的功能，更清楚的掌握了數字電路的設計方法，既加深了對理論的理解，又對電路功能建立起動態、形象、直觀的感性認識；因此，在數字電路課堂教學中使用Multisim10軟件進行電路建模、仿真、調試，通過優化電路結構和參數得出最佳的電路設計方案，使教學過程更加直觀、明了，學生容易獲得明確的結果，提高了數字電路的質量.
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