实验三多谐振荡器.doc

实验三 多谐振荡器和计数器的设计 一、实验目的 1、学会用Multisim7 的总线功能设计电路； 2、学会Multisim7 虚拟仪器逻辑分析仪的使用； 3、掌握用555 电路设计振荡器的方法； 4、掌握集成同步十进制计数器74LS160 的逻辑功能，用置零法和置数法设计其它 进制计数器。 二、实验原理及参考图 1、555 定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，其管脚图如图4-3.1 所示。 2、集成同步十进制计数器74LS160 除了十进制加法功能之外，还有同步预置数、异步置零和保持功能，其管脚图如图4-3.2 所示，其功能表如表4-3.2 所示。74LS160通过置零法和置数法可以构成其它进制计数器。 置零法的原理：当计数器从零开始，计数到某个状态时，令它跳过后面的其它状态，直接置零，重新开始计数。 置数法的原理：通过给计数器重复置入某个数值，使计数器跳过若干个状态。 图 4-3.1 图4-3.2 三、实验内容与步骤 1、多谐振荡器的设计 （1）、用555 电路设计一个输出频率可调范围为100Hz～10KHz 的多谐振荡器； （2）、根据设计值，选择元件并设置好参数、连接好电路； （ 3）、用示波器观察输出波形，并测量输出信号的频率范围，与设计值进行比较， 讨论产生误差的原因。 当输入电阻为R2=4997500Ω 时，获取100HZ的振荡器。 实际输出波形的周期为T=10.038ms； 其误差为（100-1/10.038*1000）/100*100％=0.38％; 当输入电阻为R2=47500Ω 时，获取10KHZ的振荡器； 实际输出波形的周期为T=117.424us； 其误差为（10000-1/117.424*1000000）/10000*100％=14.84％； 误差分析：当输入频率较小时，相对误差小；频率大，则具有较大的误差。如上原理图显示，电容C1的取值Q=1/(Ln3-Ln1.5)，而实际取值为1.4427nF,无法消除所有的计算误差。所以，在获取较大频率值时，误差得到放大，使实际产生的数据不准确。这就是100HZ和10KHZ误差大小的原因之一。二来实现硬件电路的元器件本身数值不是准确的，存在相对误差，从而引起波形频率不准确。 2、计数器的设计 （1）、用置零法将74LS160 连接成七进制计数器，输出QD、QC、QB、QA 接数码管 及逻辑分析仪； （2）、将用555 电路设计的多谐振荡器做成子电路，作为74LS160 的CP 信号； （3）、将上述电路的公共连接部分用总线设计，注意输入、输出总线的标号； （4）、调整CP 信号频率为1K 左右，打开仿真开关，观察数码管显示的数字变化 规律和逻辑分析仪显示的状态转换（波形变化）规律，并记录； （5）、用置数法重复上述步骤。 （1）、用置零法将74LS160 连接成七进制计数器，输出QD、QC、QB、QA 接数码管 及逻辑分析仪； （2）、将用555 电路设计的多谐振荡器做成子电路，作为74LS160 的CP 信号； （3）、将上述电路的公共连接部分用总线设计，注意输入、输出总线的标号； （4）、调整CP 信号频率为1K 左右，打开仿真开关，观察数码管显示的数字变化 规律和逻辑分析仪显示的状态转换（波形变化）规律，并记录； 四、思考题 设计占空比可调的多谐震荡器 仿真波形为： 用置入0000的置数法设计七进制计数器，并观察进位信号RCO