实验十二_基于Multisim的逻辑电平测试器设计

南昌大学实验报告

学生姓名：学号: 专业班级：

实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：

实验十二基于Multisim的逻辑电平测试器设计

一、实验目的

逻辑电平测试器综合了数字电路和低频电路两门课的知识要求学生自己设计，并在Multisim电子工作平台上进行仿真。培养学生的综合应用能力。培养学生利用先进工具进行工程设计的能力。

1.理解逻辑电平测试仪器的工作原理及应用；

2.掌握用集成运放和555定时器构建逻辑电平测试器的方法；

3.掌握逻辑电平测试器的调整和主要性能指标的测试方法；

二、实验原理

电路可以由五部分组成：输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、发音电路和电源。

技术指标要求：

(1)测量范围：

低电平<0.8V

高电平>3.5V

(2)用1kHz的音响表示被测信号为高电平

(3)用800Hz的音响表示被测信号为低电平

(4)当被测信号在0.8V~3.5V之间时，不发出音响

(5)输入电阻大于20kΩ

输入和逻辑状态判断电路要求用集成运算放大器设计，音响声调产生电路要求用555定时器构成的震荡器设计。

三、主要仪器设备及实验耗材

Multisi虚拟仪器中的数字万用表、示波器、频率计等

四、实验内容

1.输入和逻辑状态判断电路的测试

1)调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为低电平（VL<0.8v ）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平。

2）调节逻辑电平测试器的被测电压（输入直流电压）为高电平（VH>3.5v ）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平。 2.音响声调产生电路

1）逻辑电平测试器的被测电压为低电平（VL<0.8v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率f.

2）逻辑电平测试器的被测电压为高电平（VH>3.5v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形，用频率计测量振荡频率f.

3）逻辑电平测试器的被测电压（0.8~3.5v ）用示波器观察、记录音响声调产生电路输出波形

五、设计原理

1.逻辑状态判断电路

如左图1

(1)通过2个分压电路分别产生2个基准电压3.5v 和0.8v 。

VCC R R R U H 3

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+=

，因此确定Ω=Ω=K R K R 3,731；

同理确定94R R 、的电阻阻值。

(2)通过三个开关分别控制输入3个状态量

当输入VL<0.8v 时U1输出低电平信号断路，U2输出高电平信号导通；

当输入VH>3.5v 时U1输出高电平信号断路，U2输出低电平信号导通；

当输入0.8

2.音响声调电路

如图2 ，555振荡电路构成

二极管D1、D2为防止R8、R11在对方工作是并联干扰,可用三极管代替； 根据频率公式，C

R R T f )2(7.01121+==

实验要求当V U H 7.3>U1导通时产生1kHz,因此固定

图1

7

R=4.7KΩ，

因此理论计算值R5=4.7kΩ由于D1二极管也有一定的阻值，实际R8<4.7kΩ，但是

Ω

=K R4.3

5，同理计算值

Ω

=K

R8.

15

6。

3.实验总电路图

图3

六、实验步骤及结果

1.按上图3连接电路

2.逻辑低电平状态判断电路输出

关闭逻辑电平测试开关S1，打开S2、S3使得电路输入低电平电压（输入直流电压）为低电平（取地）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平并通过观察发光二极管和听蜂鸣器的声响判断输出电平。此时蜂鸣器响低音，发光二极管持续闪烁。

图4

3.逻辑高电平状态判断电路输出

关闭逻辑电平测试开关S3，打开S1、S2使得电路输入高电平电压（输入直流电压）为高电平（取5V）用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平并通过观察发光二极管和听蜂鸣器的声响判断输出电平。此时蜂鸣器响高音，发光二极管持续闪烁。

图5

4.非逻辑电平状态判断电路输出

关闭逻辑电平测试开关S2，打开S1、S3使得电路输入2V电压（输入直流电压），用数字万用表测逻辑状态判断电路输出电平并通过观察发光二极管和听蜂鸣器的声响判断输出电平。此时蜂鸣器响不响，发光二极管不闪烁。

图7

5.音响声调产生电路输出

1）低电平输入时（接地），频率计和示波器的下图形如图8所示

2）输入高电平时(取5V)，频率计和示波器的图形如图所示

3）输入中间电平时（取1.5V），频率计和示波器的图形如图所示图8

图9

图10

七、实验总结：

通过本次软件仿真实验使得我对multisim的运用更加熟练，能够更加深入的进行电路设计，这个实验使我结合数字电路和低频电子线路2们学科的知识，让我对数字电路和低频电子线路的结合使用有了一点概念，我觉得还需要掌握AD和DA转换让数字电路和低频电子线路搭起一个桥梁。