数字逻辑电路

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数字逻辑电路范文第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.

关键词： 实验；单次脉冲；制作；解决问题

Key words: experiment；single pulse；production；solution

中图分类号：TN79+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）28-0230-02

0 引言

实验教学，是学生在教师指导下，运用一定的仪器设备进行独立操作、通过观察和分析事物的变化直接获取知识，培养实验与操作技能。可以说，教学仪器、设备是加强实验（训）教学的基础和保证。然而，作为“数字电路”实验教学使用的主要设备――由众多厂家生产，五花八门的数字电路实验箱、实验台（柜），大多不同程度地存在着可靠性差、功能不全、维修不便等缺陷。导致实验效果不佳，甚至出现一些无法克服的难题，严重制约了学生实际动手能力的提高和对理论知识的理解和掌握，限制了学生创新思维意识的形成。为此，根据多年的实践教学经验及实际需要，设计研制了《数字逻辑电路实验仪》，供我院数电实验教学使用，解决了数电实验教学中出现的难题，效果良好。

1 商家生产的数字电路实验设备存在的主要问题

1.1 单次脉冲不可靠 脉冲数字电路实验中，经常要用到正（或负）跳变的单次阶跃脉冲。但是，由于机械开关的通断时间往往达几ms至几十ms，在此期间会出现多次抖动，相当于连续出现了几个脉冲信号或数目不定的脉冲串，显然，用这样的开关产生的信号会导致电路产生误动作。对触发器、寄存器、计数器等都要使用单次脉冲进行触发的时序电路而言，就会产生错误的结果。为了消除这种开关的抖动、厂家生产的数字电路实验箱、台、柜，通常在机械开关与被驱动的电路间加有防抖动电路，但在实验教学过程中发现，先后购置的商品实验仪都没有很好地解决这个看似简单的问题，很不可靠，实验数据理论与实际不一样，导致实验无法进行。

1.2 元器件被屏蔽，是“试验”非“实验” 商家生产的这些实验设备多采用“积木”、“模块”、“单元电路”的方式方法。电子元器件、电路板被屏蔽在设备或模块的内部，外部仅漏出元件或电路的引脚连线插孔及图符。元器件是什么形状则看不到，集成电路管脚的识别、三极管等元器件极性及好坏的测量、判别难以进行，学生无法建立感性认识，理论不能联系实际，动手能力的提高无从谈起，主观能动性很难得到发挥。虽不实用，亦有优点：整齐美观，便于展示，实验准备工作也相应简单一些。

1.3 带插头的实验连接导线坏了难修复 市售的这些商品实验箱、实验台（柜）都采用的是带插头可互迭的一次性连接导线。这种导线和与之配套的圆锥形插孔之间的接触比较可靠，但可能是商业利益使然吧，导线与插头处是密封在一起的，坏了无法修复，因而是一次性的。数字电路属技术基础课，开课班级多，实验重复使用率高，由于反复插拔，连线接头处很容易从内部断开。在实验过程中由此引起的隐性故障较难查找，影响实验效果，而且每根连线价格不菲，不能维修及重复使用，只能由生产厂家提供，造成很大浪费。

1.4 产品有些部分华而不实，实验中根本用不上，完全可以删繁就简。

2 自制数字电路实验设备实现的功能特点

为了克服由于实验设备缺陷造成的实验教学难题，提高实验效果，增强学生发现问题，分析问题，解决问题的能力，本着使用方便可靠、线路简单实用、结构合理紧凑、易于自制、便于维修的指导思想，自行设计研制了功能较为齐全、富有特色、经济实用的《数字逻辑电路实验仪》。本仪器可供各类职业院校、业余电子爱好者使用双列直插式大、中、小规模集成电路，进行数字电路的实验和逻辑设计。若配以示波器、万用表等仪器仪表，利用面包板搭接电路，亦可完成模拟电子线路的实验。该实验仪共由七个部分组成，下图是该实验仪的面板图。

2.1 单次脉冲发生器 经过反复多次的实验，该部分最后选用了电路结构最为简单的R-S单稳态触发器作为单次脉冲发生器。由于去耦电路完善，线路结构合理，加之采用的是超高速的TTL门电路，所以电路工作非常稳定、可靠，且单次脉冲的上升沿、下降沿都很陡。所制作的十五台“数字电路实验仪”，没有一台存在因为按钮型自复式开关的通、断而产生的“抖动”现象，从而有效地解决了“时序电路”实验过程中因开关“抖动”而产生的误动难题。

2.2 多孔实验插座扳 多孔实验插座板俗称“面包板”，每块插座板中央有一凹槽，凹槽两边各有相互对应的65列小插孔，每一列的五个小孔其内部是由一只弹性接触簧片构成的，故在电气上是相互连通的。列于列的间距均是双列直插式DIP封装IC的标准间距。集成电路的引脚就分插在凹槽两边的小孔上。另外，插座扳上、下边沿各有一排11组55个插孔，其中前后4组各20个插孔、中间的3组15个插孔在电气上是分别连通的，可作为电源与地线插孔。本实验仪使用了四块SYB-130型实验插座板，一次可容纳多块集成电路进行实验。小型开关、晶体管、小电阻电容等分立元件也很容易插入。

选择采用传统的“面包板”，是因为学生可在其上随心所欲地搭接电路。这对他们认识、检验、使用、选择元器件、建立感性认识，激发学习兴趣、提高动手能力、发挥主观能动性等诸方面都能起到很好地作用。同时，用来搭接电路的单股导线到处有售，彻底解决了带插头的专用实验连线坏了无法修复，需外购，要受制于人且远水解不了近渴还不经济的难题。但因为元器件的发放、回收、检验比较费时间，因而相应增加了实验员的工作量。

2.3 脉冲信号源 信号源部分电路设计巧妙、新颖、独特、成功：分为 1~100HZ、100~1KHZ、1K~30KHZ三个频段，所需频率由波段开关与频率细调旋钮进行选择。脉冲输出幅度0~9V连续可调，脉冲的占空比调节范围可达（0~100%），而且在调节脉冲宽度时对输出频率无任何影响。脉冲的上升及下降时间都小于1微秒。另外，还单独设置有TTL电平脉冲输出插孔。一些技术指标显然高于厂家的产品。

2.4 稳压电源部分 实验仪设有+5V、+12V、-12V三组直流电源，均采用了集成组件三端稳压器进行稳压。+5V电源除了给实验电路供电外，还要作为本实验仪内各个部分的工作电源，因此选用了金属封装，较易散热的LM7805K。7812、7912则采用了廉价的塑封型三端稳压器。这三种集成稳压器内部均设有可靠的短路、超温、限流等完善的保护措施，由于选用了尽可能大的散热器，故各路输出的直流电流均大于1.0A。

2.5 逻辑电平开关部分 选用优质的单刀双掷开关，向实验电路提供“0”、“1”电平信号。若八位开关不够用，可由DIP封装的双列直插式微型多路开关在多孔实验插座扳上进行扩充。

2.6 逻辑电平显示部分 共八位。均加有驱动电路。可选用廉价的低功耗LSTTL、COMS等芯片完成实验。

2.7 计数译码显示部分 可进行百位数以内的计数、译码、显示实验。若要增加位数，亦可在实验插件板上进行扩充。

旋钮接插件开关（含实验插件板）、数码管及LED灯等均直接安装、固定在一块380*300*2.5mm的印刷电路板正反面上。其正面还有铜箔经腐蚀后形成的仪器型号、各部分（用线条框起来）名称、字符等。背面的印刷电路上面焊着元器件。电源变压器、三端稳压器则安装在一个金属框架上，与电路板背面用两只把手（检修时将整个仪器移出机箱用）固定在一起，还能起到支撑的作用。整个机箱为自制木结构，尺寸为470*330*145mm。

3 结束语

该实验仪制作于1994年。经过多年的使用，部分实验插件板出现了接触不良的现象（待换），还有外观不是那么美观外，功能、性能指标仍能满足教学需求，在我院数字电路实验、实训教学中仍然发挥着良好的作用。

参考文献：

[1]孙津平.数字电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.

[2]贾林科.自制实验设备解决教学难题[J].西部大开发，2011.2.

数字逻辑电路范文第2篇

【关键词】项目化教学;数字;逻辑电路

我国传统的职业教育是以“知识为本位”，强调学科知识的科学性与系统性，教学上注重新、旧知识之间的联系，强调识记，但忽视了对学生操作技能和创新能力的培养;强调以课堂、教师、教材为中心、即所谓的“三中心”，教师教什么学生就学什么，忽视了学生积极性、主动性的发挥;在教学方法上采用“满堂灌”，教学进度上齐步走。这于当今社会强调实用性和创新性不能同步，因而难以适应社会的发展需求。

随着我校国家中等职业教育改革发展示范学校的审批，我们在人才培养模式、教学模式、学生评价模式等方面做了一系列的改革尝试。项目化教学法的引入就是我们在教学模式改革中的大胆尝试。

项目化教学是一种以学生自主探索为基础，采用科学研究及实践操作为主，促进学生主动接受知识的教学方法。教师应将需要解决的问题以项目的形式布置给学生，通过小组协助方式，在教师指导下由学生自己制定计划，团体协作完成整个项目，使学生理解和把握专业知识和相关技能，培养学生分析、解决问题的能力，加强他们的团对协作精神。

在数字逻辑电路的设计中，我采用如下实施过程进行教学：

一、确定项目任务

项目化教学的课前准备是教学中的一个重要环节，可以充分发挥学生的聪明才智，当然教师也必须深入学生，提出一个或几个设计方案，和学生一起讨论，然后分组，引导各小组根据项目任务利用业余时间查找相关资料，确定项目的目标，使各小组同学独立进行设计任务。这样学生成了教学的主角，而教师则转换为引导者，教学的服务者。比如确定如下任务：某项体育比赛A、B、C三个副裁判和一个D主裁判，主裁判的裁定计二票，其它裁判的裁定计一票，试设计一个表决电路，要求在多数票同意得分时电路发出得分信号，也就是设计一个表决器，全部工作由学生参与完成。由于这样的电路在实际生活中随处可见，同学们的兴趣非常高涨，提问声此起彼伏。

二、制定计划

学生根据实际问题设计出的逻辑电路图是五花八门的，但哪个是正确的不要急于告诉他们，而是让他们自己介绍自己设计的逻辑电路图，有的同学设计出的逻辑电路图虽然很合理，但在介绍时存在很多漏洞;有的同学虽然设计得不合理，但介绍自己设计的电路图时语言简练、幽默，不时博得同学们的阵阵掌声;有的同学虽然设计出了电路，但不敢上台介绍，我就引导他，让他慢慢的进入角色，并且不断的鼓励他，使他能够完整的介绍自己的电路。学生都急着想知道自己的设计是否合理，都想让我做出公正的评价，我就在这样轻松愉快的气氛下，把逻辑电路图的设计方法的思路介绍了一下，然后同学们开始互相讨论，互相帮助来修改自己的“杰作”，学生们在设计电路过程中，手脑并用，互帮互学，不但学到了知识，而且对他的语言表达能力和社交能力也得到了很好的提高。最后，通过不断激烈的讨论、修改，学生们形成了各种各样的逻辑电路图：有与门、或门、与非门……他们的逻辑图思路清晰、简洁，充分体现了他们的聪明才智。

三、实施计划

按照逻辑电路图所需要的门电路，我又要求他们在我提供的材料中选择自己所需的元器件，按照自己的设计连接电路，验证自己的设计是否正确。因为我提供元器件时，有意识的把好多元器件混在一起，让他们自己选择，这样可以让他们认识各种元件，有的同学一下子就找到所需的元件;有的同学不认识集成块;有的同学不认识三极管;有的同学不知道电容器;有的同学什么都不知道……他们就相互帮助，相互介绍，拿到各自需要的元件，在这时我恰如其分地插入话题，告诉他们各种元器件的分类、特点和应用，及该如何选择所需元件，他们恍然大悟，很快和平时课堂上的内容联系起来。然后他们开始接线，有的同学很快就把线接好了;有的同学却不知道该怎么接线;有的同学不知道电源在哪里;有的同学甚至把元件用导线短接起来，问题接二连三的出来，在我的鼓励下，他们互相帮助，互相讨论，接线时不停出现的问题，有的原因他们自己找到了，有的原因找不到，我就带着他们找，并提醒学生在接线过程中应注意的一些事项，在学生的努力和我的指导下，他们独立完成了电路的连接，当学生向我展示他们的作品时，他们脸上的笑容是那么的灿烂 ，那么的满足，那么的充满自信。

四、检查评估

接线完毕，同学们开始进行自我评估 ，并讲解有关的实际应用。有的学生在展示作品的过程中可以非常直观地演示该体育比赛的全部表决过程;有的学生在项目工作中却出现这样或那样的问题;还有的学生只能做出电路但不能和实际联系起来;我就和学生一起检查他们的电路，然后一起分析问题解决问题。我首先充分肯定了他们的成绩，然后概括了组合逻辑电路的设计思路，及正确的设计方法和他们在连接电路时应注意的事项。

在项目化教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的能力。通过实际操作，不但可以训练他们在工作中与其他同学协调、合作的能力，还可以充分发掘学生的创造潜能。

五、归档或结果应用

作为项目的实践教学产品，应尽可能具有实际应用价值。因此，项目工作的结果应该归档或应用到企业和学校的生产教学实践中。

项目化教学以小组为单位完成任务，学生学习气氛浓烈，通过讨论交流促进知识的积累，提高了学生的参与意识，培养了他们的团队合作精神。这种自主的学习方式，使学生的个性化得到充分发展，加强了自我学习能力和自我调控能力的进步，促进学生创新能力的培养。

项目化教学虽然强调学生的主体性，但教师的任务就未必减轻。它要求教师不仅能组织和管理好教学，具有扎实的学科基础知识及信息加工能力，还应具备项目规划、管理和评价等方面的能力。对本专业融会贯通，随时回答学生的提问，为学生创设学习情景，培养协作学习的气氛。项目化教学在实施过程中，教师必须加强监督管理。由于采取分组协作学习的方式，其分组的原则、组员搭配、内容分工等方面直接影响到实施的效果。因此必须分工明确，推行“一帮一”的措施，促进学生团结协作，提高教学质量。

综上所述，项目教学法是在建构主义学习理论的影响下，通过选取“工程项目”来创设“情景”，通过“协作学习”的方式开展学习，通过完成“工程项目”来达到“意义建构”，是一种比较有效的教学方法。它突破了传统的教学模式，通过解决学生身边的一些现实问题来实现学生对知识的掌握，大大提高了学生学习的积极性和主动性。

参考文献

[1]朱荣欣.教师岗位培训教程[M].中国劳动社会保障出版社.

[2]高耀攀.技能训练教学设计与实施[M].中国劳动社会保障出版社.

数字逻辑电路范文第3篇

论文关键词：数字电路与逻辑设计,教学模式,教学方法,实践教学

一、三本院校课程教学现状

三本学生中多才多艺的较多，平时开展各种社团活动比较频繁，学生自主创新思维活跃，但能够有条不紊自主学习的学生可能只有一少部分，许多学生对学习没有兴趣，课余时间几乎不学习。在教学过程中，刚开始学生还可以接受一些新知识，但随着教学的深入，学习难度的增大，学生感到了困难，随之学习的兴趣也越来越低，主动学习便是一句空话，学生也就是为了应付考试，甚至不少学生都是考前突击。这一特点在《数字电路与逻辑设计》课程的教学中也同样存在。要提高本课程的教学质量，我们在定位教学目标，设置教学内容，采用教学手段和方法的时候都必须以这一实际情况为前提。

二、教学理念，教育目标

三本教学有别于一本和二本，教学注重于学生应用能力和综合素质的培养，教学过程中突出培养学生应用知识，分析解决实际问题的能力，以学生为主体，以教师为主导，以教学为主线，树立能力培养目标为重中之重的思想，实现人才培养模式多元化，努力培养“宽口径、厚基础、强能力、高素质”，适应国际竞争和社会需求的应用型人才。三本教育要加强通识教育，注重文理渗透理工结合，体现本科教育的基础性和可发展性。努力探索人才培养新举措，深入推进人才培养模式改革，实现多元化人才培养新格局，大力实施“育人为本，全面发展”的人才培养战略，拓宽基础学科的范围和基础教学的内涵。

三、教材选取

考虑到三本学生理论基础较差，教材选取不应选择理论研究或理论推导比较复杂的教

材，否则会让学生还未涉及到重要的知识点就已经因为难度过大而丧失信心。教材选取要以应用为宗旨，强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深，通俗易懂，重点和难点采取阐述与比喻相结合，例题与习题相结合，实例与实验相结合，针对数字电路课程实践性强的特点，增加了与教材相应的实践环节教学内容。

四、教学内容

在三本的《数字电路与逻辑设计》教学中，应该注重基础教学，要求学生熟悉布尔代数的基本定律，掌握卡诺图与公式化简法；掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用；掌握常用的中小规模组合逻辑电路和集成电路功能和设计方法。具有查阅集成电路器件手册，合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片，重点分析电路的外特性和逻辑功，以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等，使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片[11]。

对于三本学生而言，在电路设计中要求学生掌握基本的设计方法，但可以适当降低对电路设计的要求，增强电路分析方法的教学。学生可以分析较复杂的电路，并且能够利用已有的电路进行修改，使电路满足自己设计的需要。

五、教学手段与教学方法

（一）采用现代化教学

《数字电路与逻辑设计》课程的特点就是电路图、逻辑图特别多，如果采用板书形式教学，既浪费课堂时间也达不到好的教学效果。教学过程中采用多媒体教学，可以使一些抽象的、难以解决的概念变得形象，易于学生接受。对于集成电路的分析和设计，为了增强演示效果，除了在PPT中添加更多的动画效果外，还可以采用Flash或Authorware软件制作动画效果，使电路的变化过程一目了然。

（二）结合实际教学

在授课过程中，针对三本学生可以结合生活中的应用举例，如目前LCD显示、数字温度计、十字路通灯控制、数字频率计、多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数/模(D/A)转换实现图像显示和声音播放、制造业中的数控机床等都应用了数电技术。通过这些实例的介绍，可以使学生真正了解数字电路课程的重要性，从而提高对数字电路学习的兴趣和学习积极性。

（三）网络教学

网络教学可有两种方式，一是上传教师课堂教学过程的视频到校园网；二是教师制作图文并茂的课件，以及与该课程有紧密关系的资料一起上传到网上。目前大部分三本学生宿舍都可以登录校园网，学生可以在任何时间进行网络教学。网络教学的方式解决了学生传统的看书自学枯燥无味的问题。

六、实践教学

实践教学一般分为基础实验和课程设计两大部分。基础实验教学从属于理论教学，实验内容均为验证性实验。教师给出实验步骤、电路图，学生按部就班、验证结果，通过基础实验，使得学生对于课堂所学基本概念和方法的理解和掌握更加透彻，同时培养学生科学实验的精神和方法，训练严格严谨的工作作风。基础实验是理论和实际相互联系的一个重要教学环节，但是仅仅是这种以教师为主导的实验模式，不能激发起学生学习兴趣和积极性，学生仍然不善于综合运用所学知识分析和解决问题。课程设计的目标就是为了加强基础、拓宽知识面、增强学生的自主学习和工程实验能力、发展个性、启发创新、加强理论与实验。学生根据实验任务，自行设计电路和测试方案，增强学生自主学习能力，学生既动脑又动手，解决问题的能力大大提高[12]。

除此之外，还可以设置一些电子设计大赛，成立电子设计兴趣小组，在教师的指导下开展设计性和专题研究性实验，为希望进一步发展的学生提供良好的学习环境和创新研究场所，培养学生的团队协作精神，发挥学生学习的自主性和创造性，极大地提高学生的学习兴趣和动手能力。

七、结束语

随着高等教育的普及，三本学生的数量和质量也在日益增高，同时随着数字技术的广泛

普及，数字化社会已经到来，大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点， 应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使三本的学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能，培养分析问题、解决问题的能力，是教师在教学过程中需要认真思考的问题。使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想，掌握现代电子技术的新技术和新器件，为走向实际工作岗位打下坚实的基础。

参考文献

[1] 谢丽.《数字电路与逻辑设计》教学改革实践.吉林省教育学院学报，2012年第02期

[2] 李琰，张翌呖. 数字电路的教学改革与创新.计算机光盘软件与应用，2011年第22期

[3] 李小珉，叶晓慧.深化《数字电路与逻辑设计》课程改革[J].长江大学学报(自科版)，2OO4(4)

[4] 田东.数字电路课程设计的改革与探讨.实验技术与管理，2006年05期

[5] 马达灵，张云云.《数字电路》课程教学改革之我见.集宁师专学报，2008年12月第30卷第4期

[6] 邓朝霞.《数字电路》课程整合与优化的改革.广西教育学院学报，2006年第6期

[7] 张丽.高职《数字电路》课程教学方法的探索.读与写(教育教学刊)，2010年04期

数字逻辑电路范文第4篇

关键词：调制光发射ECL电流开关、光纤激光晶体

【分类号】：TN83

在光纤通信系统中，信息由LED或LD发出的光波所携带，光波就是载波。把信息加载到光波上的过程就是调制。光调制方式按调制信号的形式可分为模拟信号调制和数字信号调制。目前，数字调制是光纤通信的主要调制方式，也就是通常的PCM编码调制，以二进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码（PCM）。数字调制的优点是抗干扰能力强，中断时噪声及色散的影响不积累，因此可实现大容量、长距离传输。

1、光发射机

简单地讲，光传输系统中一个基本的光发射机主要包括光发射器件及其驱动电路。光发射器件有发光二级管（LED）、激光二级管（LD）或激光调制器（LM）；驱动电路为系统光源提供合适的“开”、“关”电流。

1.1数字光发射机基本结构

在数字光纤通信中，激光发射机的主要组成部分如图1所示。线路编码的作用是将数字信号转换成适合在光纤中传输的码型。调制电路完成数字信号的电-光转换，将光信号加载到光源的发射光束上，即光调制。而光调制的方式有三种：直接强度调制、间接强度调制和相干调制。光纤通信中常采用直接强度调制（适用于半导体激光器和发光二极管），即通过直接控制发光二极管（LED）或激光二术管（LD）的注入电流产生所需的光数字信号，改变LD或LED的注入电流调整其输出光功率，实现光强度调制。

理论上讲，LED和LD都是电流控制的光发射器件，其中最重要的性能取决于它们的I-P特性，因此最直接的设计方法就是把驱动器设计成受输入信号控制的电流源，并且必须提供具有规定强度和波形的电流。实际应用中将双极性晶体管或场效应管（FET）作为电流输出器件与光发射器件连接，形成电流驱动器。常用的有单端电流驱动器和射极耦合电流驱动器。单端电流驱动器的速度受晶体管和LED或LD的截止过程的影响，因而只能应用在低比特率的场合。高比特率的电流驱动器利用ECL（射极耦合逻辑）电路来设计，即数字调制电路中常用的射极耦合电流开关，其基本电路形式如图2所示。

1.2数字调制电路的基本工作原理

图2所示的射极耦合电流开关实际上是一个一边为固定输入VBB，另一边为信号输入端的射极耦合差分级，其工作原理对单输入双端输出的差分放大器非常相似，但它只对信号起传递作用。其工作原理是：当Vin>VBB时，Q1管导通，Q2管截卡，电流全部流经输入管；当Vin电源波动的影响，常采用负电源（VEE=-5.2V）供电，而对管的集电极直接对地输出（VCC=0），种接法又极大地提高了电路的速度，改善了交流性能。

2、ECL电流开关的应用

目前，笔者在一个高速数字系统中应用了ECL电流驱动器其基本原理如图3示。其中Q1、Q2、和Q5构成基本的调制电路，Q3和Q4实现电平移位，集成器件MC10H124完成信号的电平转换（TTLECL）。MC10H124引脚功能如图3所示，使用时需注意在ECL电平输出脚（如图中②、④脚）要通过50Ω电阻外接-2V电压，未用的输出脚通过50Ω电阻接地。从②或④脚输出ECL电平信号，第⑥脚接公共选通电压（这里接+4V电压）。

2.1、ECL电路的主要特点

对激光器进行高速脉冲调制时，常采用ECL电流开关。它既有很快的开关速度，又能保护良好的电流脉冲波形。从电路结构上看，ECL属于非饱和型数字逻辑，工作时晶体行之有效放大和截止两上状态间转换，不进入饱和区，根除了TTL电路中晶体管由饱和到截卡（即由“开”到“关”）转换时所需释放超量存储电荷的“存储时间”，从根本上消除了限制速度的主要障碍――晶体管的饱和时间，极大地提高了ECL电路的速度，其平均延尺时间达到来纳秒数量级。如果图3中采用两级差分电流开关并且双边驱动，则既可改善电流脉冲的波形又可提高开关速度。

图3中参考电压VBB作为ECL电路的重要组成部分，通常取在ECL逻辑高、低电平的中心VBB=-1.3V（ECL）的逻辑高电平VOH=-0.8V，低电平VOL=-1.8V，使高、低电平的噪声容限基本相等，电路在全工作温度范围内噪声容限的变化不会太大。VBB常与ECL电路共用负电源，在电阻分压器的基础上，利用二极管和射极跟随器电平移位构成。

2.2系统测试数据及其抗干扰能力分析

在图3所示电路中，通过实验发现电路中R1和R2的取值对电路抗干扰能力有重要的影响。在一定范围内，若R2不变，增大R1会使Q3基极输入端信号的动态范围有所增大，即ECL电流开关的回差电压（类似施密特触发器）增大，确保VBB介于该范围内电流开关能正常工作，因此可以减小噪声导致Q3基极输入的ECL信号微小波动而导致电流开关误动作。开关工作原理如本文1.2所述，以提高抗干扰能力。实验证明，如果取R1≈10R2时，可使Q3基极输入的ECL电平信号处于一个适当的动态范围内，ECL电流开关具有较合适的回差电压，而Q4基极的参考电压VBB介于该范围内，则Q3基极的输入信号能正常控制激光器LD的驱动电流。

数字逻辑电路范文第5篇

（赤峰学院 物理与电子信息工程学院，内蒙古 赤峰 024000）

摘 要：本文通过电路实例介绍了Multisim10软件的设计、仿真操作过程.在数字电路的理论课教学中应用Multisim10软件，可以使理论与实验相结合，使教学更灵活、更有效，可以培养学生的自学能力、创新能力和综合分析能力，进一步增强学生的自主学习性，充分激发学生的创新潜能，大大提高数字电路的课堂教学质量.

关键词 ：数字电路设计；Multisim10软件；电路仿真；应用

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）03-0231-03

1 引言

数字电路课程是电子技术、信息通信、自动化控制和其他部分专业的一门专业基础必修课程，其传统的教学方法是首先进行理论学习，然后进行实验操作验证所学理论知识，目的是为了培养学生在数字电子电路的设计、实现过程中，分析问题、解决问题的能力，从而提高学生在数字电子技术领域的综合设计能力.利用Multisim软件分析和设计数字电路,可以方便的修改电路和元件参数,优化设计方案,加快设计过程,节约设计费用.通过教学实践已经证明了利用Multisim软件进行数字电路教学，可以提高学生的综合分析能力和解决问题的能力，从而提高了数字电路的教学质量.

2 Multisim10软件介绍

Muhisim10软件是一种电子设计自动化（简称EDA）软件，专门用于电子电路的设计与仿真.Muhisim10软件是以Windows为操作平台，它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了庞大的元器件模型库和一整套虚拟仪表（包括示波器、信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器和波特图绘图仪等等），可以满足一般的模拟/数字电路以及数字-模拟混合电路的分析与设计.

Multisim10软件的突出优点是用户界面友好、直观，使用非常方便，只要是熟悉Windows的用户，很容易掌握其用法；而且系统高度集成，元器件和测试仪器丰富，电路分析和仿真功能强大，可以完成各种模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真.

3 Multisim10软件在数字电路教学中的应用

数字电路的理论内容包括：逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形电路、模数、数模转换电路等等.其中对组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析与设计是数字电路课程的重要内容.利用Multisim10软件中丰富的元器件模型可以进行电路设计，再利用Multisim10软件提供的各种虚拟仪器进行电路仿真，直接将把理论知识与实验结果进行对照，加深了对抽象的理论知识的理解，从而使课堂教学效果大大改善.

3.1 Multisim10软件在组合逻辑电路分析与设计中的应用

组合逻辑电路的特点是即刻输入决定即刻输出，电路中不包含记忆性元件.组合逻辑电路的分析过程包括：首先根据逻辑电路图写出输出逻辑函数，在进行逻辑函数的化简和变换，最后列出真值表或说明其逻辑功能；而组合逻辑电路的设计过程则是：根据逻辑功能描述抽象出真值表，写出输出逻辑函数表达式，再进行化简、变换，最后画出逻辑电路图.在进行包含集成器件的组合逻辑电路的分析与设计时，学生觉得较难理解.而利用Multisim10软件提供的虚拟仪表——逻辑转换器，可以在逻辑函数的各种表示形式（如逻辑电路图、真值表、逻辑表达式）之间进行相互转换，使得组合逻辑电路的分析和设计变得更为简单.

比如，分析图1所示电路的功能，要求列出逻辑真值表，并写出电路的逻辑函数式.

图中74HC151是8选1数据选择器，传统的解题过程是先写出74HC151的输出函数，再将输入变量MNP和Q代入公式中的最小项和数据输入端，写出输出变量Z关于MNPQ的表达式，再进行化简得到最简与或表达式；最后将所有的变量取值组合代入最简输出逻辑函数表达式中算出输出变量Z的值，并列在表中，即可得到真值表.

现在利用Multisim10来实现，先启动Multisim10程序，出现用户界面后首先需要建立图1所示的逻辑电路图.我们从CMOS集成电路器件库中找出74HC151、74HC04、VDD和接地端的符号，将它们放在合适的位置连成与图1完全相同的电路图，如图2所示，注意图2中的G、A、B、C与图1中的S、A0、A1、A2相对应.然后从用户界面上的仪器栏中将“逻辑转换器”击出，将电路的输入变量M、N、P、Q依次接到逻辑转换器最左边的四个输入端ABCD，同时将电路的输出端Z接到逻辑转换器最右边的一个输出端，如图2所显示的那样.双击逻辑转换器图标，便弹出图3所示窗口，点击窗口右侧上方第一个按钮，逻辑表就出现在左侧的表格中，再点击右侧上方的第三个按钮，在窗口的底部出现化简后的逻辑表达式BD+ABD+BC，对应图1电路的输出函数式为Z=NQ+MNQ+NP，至此完成题目要求，分析过程十分简便.

3.2 Multisim10在时序逻辑电路分析与设计中的应用

时序逻辑电路的特点是某一时刻的输出不仅与该时刻的输入有关，还与电路存储的状态有关，也就是电路中一定包含记忆性元件.时序电路的分析与设计比组合逻辑电路更复杂，学生难以理解，尤其是对计数器的分析与设计更是如此.下面我们利用Multisim10软件中的虚拟仪表——逻辑分析仪进行实时的电路仿真，观察电路的输入输出波形图，画出电路的状态装换图，直接了解电路的逻辑功能，明显提高了课堂教学效果.

分析图4所示计数器电路，画出电路的时序图，说明这是几进制计数器.

在Multisim10中选用TTL器件库中的74LS160、反相器7404及与非门7420构成图4中的电路，并接入信号发生器XFG1和逻辑分析仪XLA1如图5所示，图5中QAQBQCQD的与图4中的Q0Q1Q2Q3对应.利用Multisim10中的逻辑分析仪XLA1对计数器的时钟脉冲和输出信号波形进行观察，得到图6，由此图可以发现，每隔五个时钟周期输出信号波形就重复变化一次，并在7420的输出端产生一个进位脉冲，因此这是一个五进制计数器.根据逻辑分析仪给出的输出波形画出电路的状态转换图如图7所示.

分析图4的计数器电路发现计数器采用了同步预置数的工作方式，当计数器处于QDQCQBQA= 0100状态时，用7404和7420译出LDc=0的信号，将计数器预置为Q3Q2Q1Q0=0000状态，作为计数循环的起始值.进一步分析可知这是一个五进制计数器.

由此可见，通过Multisim10中的逻辑分析仪能够得到直接的输入、输出信号波形，逻辑功能一目了然，相比于常规教学教学效果更好.

4 总结

在数字电路课堂教学中使用Multisim10软件，一方面可以使理论课的教学更加生动有趣，另一方面在课堂进行实验演示可以更好的吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣.学生通过直接观察实验仿真结果，可以更加透彻的理解数字电路的工作过程，有助于提高学生的自学能力和创新能力.

总之，利用Multisim10软件对数字电路进行建模与仿真，不仅使学生明白了数字电路的功能，更清楚的掌握了数字电路的设计方法，既加深了对理论的理解，又对电路功能建立起动态、形象、直观的感性认识；因此，在数字电路课堂教学中使用Multisim10软件进行电路建模、仿真、调试，通过优化电路结构和参数得出最佳的电路设计方案，使教学过程更加直观、明了，学生容易获得明确的结果，提高了数字电路的质量.

参考文献：

〔1〕聂典.Multisim10计算仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

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