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实验十二基于Multisim的逻辑电平测试器设计

一、实验目的及要求

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、实验基本原理：

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

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(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

(6)工作电源5V

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

四、实验电路图及原理解析

如图所示为音响逻辑电平探头电路。该探头由电压比较器、多谐

振荡器

振荡器是收发设备的基础电路,它的作用是产生一定频率的交流信

号，是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流

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电能。、压电陶瓷片HTD等组成。其中后两者组成音响电路，以音

响频率的高低来判别TTL或CMOS器件电平的高低。

电压比较器

LM339(IC1)中的IC1-1、IC1-2各为1/4LM339。分压网络R2、R3在

VDD=6V时使分压点C的电压为Vc≈1.9V，其低于IC1-1的基准电压，

但又高于IC1-1的基准电压，故平时二极管

D2、D3均截止，振荡器IC2不工作。

当探针测试针，用于测试PCBA的一种探针。表面镀金，内部有

平均寿命3万~10万次的高性能弹簧。接触高、低电平或脉冲时，

则IC1用于检测高电平，IC2用于检测低电平，输出信号相应驱使

D2、D3导通，并通过R9、R10、R11对C1进行充电，使IC2起振，

推动HTD发声。当探针接触高电平时，IC1-1输出信号使D2导通，

并通过R9、R11对C1进行充电．振荡器起振，相应的振荡频率为

fH=1.44/(R10+2R11)C1。当探针接触低电平时，则相应D3导通，C1

通过R10、R11进行充电，相应振荡电路，振荡电路也称信号发生电

路，作用是产生振荡信号，是很多电子电路中经常使用的电路。例如，

为数字电路提供时钟的电路，将无线电波等各种信号传送到远方的载

波信号也是有振荡电路产生的。起振后的振荡频率为

fL=1.44