任务 实现CD4532的设计与仿真 用2片CD4532构成16线-4线优先编码器 CD4532 实现思路 根据示例基本掌握verilog的语法，可以进行自主设计。 原本想通过逻辑表达式将编码器的内部逻辑表达，但看到示例中有用到case的语法，是人易读的表达方式，因此改为用case语句将输入信号映射至对应的输出编码。 对于优先编码问题，涉及到优先级高位有效，忽略低位输入，则采用casex实现，详见代码 原本直接将所有输入输出端口列写，同样看到示例中利用数组结构，更简单易读 设计 注意问题： 赋值语句用 ; 分隔 多个语句利用 begin 和 end成块 注意end和endmodule不要遗漏 仿真 16线-4线优先编码器 实现思路 各用一片接收8线的输入信号，分别用CD1代表高8位，CD0代表低8位，特性是： 只要高8位有效，低8位的输入无效 此时4位编码的高位有效 高8位无效时，读取低8位的输入 高8位与低8位的输入都无效，最终无效 同时，CD4532为我们提供了实现方案： //GS:当EI为1，只要有输入端信号有效，输出为1//EO:当EI为1，且所有输入端为0时，输出为1 结合需求和供给的特性，我们这样做： 将CD1的EO1接至CD0的EO0处 GS1接到编码最高位 CD1与CD0的输出端分别接至编码的低三位 设计 仿真 错误 Illegal output or inout port connection for port ‘EO’. 原因&解决方法 用reg型的输出端口对CD4532进行实例化，加载文件报错，修改为wire型的变量进行实例化，initial的过程语句将wire变量值传递至reg输出端口。
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本科专业为自动化类
有时会对科目有一些见解，或是学习此科目时一些探索实践，在此记录
verilog仿真——2选1数据选择器
教程 根据慕课平台上提供的教程文档按步骤操作 进行二选一数据选择器的设计与仿真： 一定要搞明白缩写系列：mux为multiplexer的缩写multiplexer：指多路复用器。是从两个或多个源（2的次方）到一单个信道。与数据选择器的概念一致 设计解读 module是定义模块开始的关键词，以endmodule结束 input与output说明端口类型（信号流方向） 端口数据类型默认为wire 线网型：包括wire/wor/supply1/supply0/… 寄存器类型：包括reg/integer/real(time)/time 过程块语句结构包括initial和always两种 过程赋值语句只能给寄存器类型（包含reg）变量赋值，因此有上程序中提到的必须将输出Y设为reg类型 仿真解读 信号类型 输入用reg：保持输入信号不变 输出用wire：随时监测输出信号的变化 时间线 `timescale 1ns/1ns为编译器语句，进行仿真的总设置 initial代表从初始时间0s开始，每个initial语句段平行 #1代表延时1s 交互语句 $stop;停止仿真不退出，可以继续run $finish;退出仿真 $monitor()编译器窗口输出内容 $time执行语句当前时间 结果图
功率放大电路
概念 目标 获得失真较小的输出功率 问题 输出功率尽可能大，电压与电流都有足够大的输出幅度 效率高：有用信号与电源供给功率比（乙类效率最高） 非线性失真小 散热 题目 乙类互补对称功率放大电路如图所示，采用双电源供电，若忽略BJT的饱和压降，则功率管承受的最大反向电压为 。 由于两管处于轮流导通状态，所以当一管导通接近饱和时，另一个处于截止状态的三极管承受了正负两个电源的总压差即VCC-(-VCC)=2VCC. 为了克服功率放大电路的交越失真，图中(a)电路更好。 (×)图示电路中，均可以在一定程度上消除交越失真，但是图（a）所示的电路，两个三极管基极间的电阻对信号会产生压降，导致输出幅值减小；而图（b）电路中的二极管可以等效为恒压降模型，两个二极管相当于两个0.7V左右电压源，它们对交流信号而言可以看作短路，所以可以保证两个三极管基极间的信号电压一致，对信号放大不产生影响。另外，图（a）电阻上的电压会受到电源电压波动的影响，从而改变三极管的静态工作点；而图（b）电路中两个二级管的导通压降受电源电压波动影响很小，从而保持三极管静态工作点稳定。 功率管2N6078室温下的参数为，VCE(max)=250V，IC(max)=7A，PC(max)=45W，若电路工作时VCE＝20V，则IC的最大电流为 。 在实际工作时，要根据工作条件核算极限参数带来的约束，因为PC=VCE*IC，所以IC=45W/20V=2.25A，小于IC(max)，因此IC的最大电流为2.25A。 微助教 b d b f n（没有负电源
场效应管及其放大电路
三种组态 共源极 小信号模型 例题 已知电路参数如图(a)所示，FET工作点上的互导gm＝1mA/V，设rds＞＞Rd，则该电路的小信号等效电路是_______，电压增益为_______，输入电阻为_______。 将电路中所有电容置为短路，所有的直流源置零（电压源短路，电流源开路），画出电路的交流通路，可以判断电路为带有源极电阻R1的共源极电路，然后将MOSFET替换为对应的小信号模型，可得答案为b图。注意，R1没有被电容交流短路。由小信号模型的等效电路进行交流分析，可得电路的电压增益为：(-gm*Rd)/(1+gm*R1)=(-1*10)/(1+1*2) = -10/3= -3.3；由小信号模型等效电路可知，电路的输入电阻为Ri=Rg3+（Rg1//Rg2）=2000k+300k//100k = 2000k+75k=2075k. 共漏极 小信号模型 例题 电路中恒流源电流即为MOSFET的漏极电流，因此漏极电流ID=1mA，由gm为2乘以导电因子与漏极电流乘积的开平方，可得gm=2ms;图示电路为源极跟随器，电压增益大于零，小于1但接近为1，且由小信号模型等效电路，可得增益为：Av=gm*RL/(1+gm*RL) = 0.89;电路的输出电阻Ro = 1/gm = 500Ω=0.5kΩ. 增益 输入电阻 上图可知，Ri=Rg 输出电阻 共栅极 小信号模型 例题 图示电路参数为I＝0.5mA，VDD＝VSS＝5V，Rg＝100 kΩ，Rd=10kΩ， Rsi＝1kΩ。场效应管参数为VTN＝1V，Kn＝0.5，λ＝0。那么电路的输入电阻约为________，源电压增益Aυs＝υo/υs =_________，输出电阻约为________。 图示电路中，恒流源电流即为MOSFET的漏极电流，因此漏极电流ID=0.5mA，由gm为2乘以导电因子与漏极电流乘积的开平方，可得gm=1ms;有小信号模型等效电路可知，电路的输入电阻为Ri = 1/gm=1/1ms=1kΩ.电路的电压增益为：Av=gmRd=1*10=10，源电压增益为：Av*Ri/(Ri+Rs)=10*1/(1+1)=5;电路的输出电阻即为漏极电阻Rd，因此为10kΩ. 增益 电压 电流 输入电阻 输出电阻 MOOC 判断 MOSFET放大电路的三种组态中只有共源电路有功率放大作用。 （×）MOSFET是有源器件，MOSFET放大电路在输入信号控制下，将直流电源的功率转换为有效的输出功率，所以不管是哪种组态的放大电路，都有功率放大作用。 增强型MOS管工作在饱和区（放大区）时，其栅源电压必须大于零。 （×）P沟道增强型必须小于0 场效应管仅靠一种载流子导电。 N沟道场效应管的漏极电流由电子的漂移运动形成。 （√）N沟道场效应管沟道中只有自由电子，P沟道场效应管沟道中只有空穴，因此场效应管也称为单极性器件。
工程力学的基本概念
工程力学是将力学原理应用于有实际意义的工程系统的科学。 其目的是了解工程系统的性态并为其设计提供合理的规则 前言 学习一门课程，最初从概念出发，但往往是学到一定程度回顾，对概念的认识才更清楚。 之前看到钱学森的一篇文章《工程与工程科学》很感慨，对成为工程科学家产生向往。 概念 力的分类 力可分为表面力和体积力。 表面力是指物体通过直接接触表面的相互作用，如摩擦力； 体积力是指非直接接触物体间的相互作用，如物体重力、惯性力、电场力、磁场力。 相互作用表面，一定有力的作用，除非证明没有；接触面积小到一定程度，可简化为集中力。 运动的分类 一类是整个物体的位置随时间的变化，称之为运动；另一类是物体自身尺寸、形状的改变，称之为变形。 运动 力与运动之关系的研究，属于动力学。可以以牛顿第二定律为基础，将力与运动联系起来。牛顿第二定律为：物体运动状态的改变（dv/dt=a）与作用于其上的力成正比，并发生于该力的作用线上。即 F=ma 上式是解决动力学问题的基本依据，故称为动力学基本方程。在速度远小于光速（3×105km/s）的一般工程领域中，上述定律的正确性已有充分的实验根据。 一个学科的基本理论与它的应用场景相关。 变形 力与固体的变形之关系的研究，属于固体力学。将力与固体的变形联系起来的假设（或模型）是多种多样的，不同材料在不同加载条件和环境下，有不同的变形行为。如钢材和木材的力学行为不同，钢材在常温和高温下的力学行为不同，铸铁在拉伸和压缩下的力学行为不同等。在固体力学中，力与变形之关系用物理方程（应力—应变关系）描述。 研究主线 工程静力学问题的研究主线是，受力分析及平衡条件，变形所应当满足的几何协调条件，力与变形间的物理关系的研究。 方法 工程力学解决问题的一般方法，可归纳为：提出问题，选择研究系统。对系统进行抽象简化，建立力学模型；将力学原理应用于理想模型，分析、推理，得出结论。进行实验验证或与已知结论相比较。若不能满意，则重新建立模型，进行分析。即
组合变形MOOC
对于脆性材料，在二向或三向应力状态下，即使σ3 是压应力，只要其绝对值不大于σ1， ( ) 的预测与试验结果相当接近。 最大拉应力理论 对圆截面杆扭转和弯曲组合的情形， 在危险截面确定后，其危险点位置由（ ）变形决定。 弯曲 拉弯组合变形危险点处状态 正应力 正应力：垂直于截面的应力分量称为正应力（或法向应力），用σ表示。正应力表示零件内部相邻两截面间拉伸和压缩的度作用。 正应变：该点处,某一方向的截面上所分布的法向应力所产生的长度方向的应变称为正应变。 切问应力：相切于截面的应力分量称为剪应力或切应力，用τ表示。切应力表答示相互错动的作用。 切应变：该点处,某一方向的截面上所分布的剪切力所产生的长专度方向的应变称为切应变。也称为剪应变。 知识点延伸： 正应力属和切应力的向量和称为总应力。正应力和切应力是度量零件强度的两个物理量。 图示单元体按第三强度理论计算的相当应力 相当应力： 由题图得：σ1=σ2=σ，σ3=0 故σr3=σ 最节省截面 一个梁的上边和下边的受力最大，上面是受压，下面是受拉。按受力情况设计梁的截面形状。所以钢材往往做成工字钢。T形截面多用度在混凝土结构中，混凝土抗压不抗拉，所以将上面做宽，T形的下部多配钢筋，版以承受拉力。 梁的截面形状为什么做T字与工字 题中的材料是铸铁，属于脆性材料，同样抗压不抗拉，因此上面做宽，选T型。 作业 截面尺寸 图示矩形截面悬臂木梁高为h，[s]=10MPa，若h/b=2，试确定其截面尺寸。 校核强度 直径为d=80mm的圆截面杆在端部受力F1=60kN、F2=3kN和扭矩MT=1.6kN·m的载荷作用，L=0.8m，[s]=160MPa，试按第四强度理论校核其强度。 设计直径 图示矩形截面悬臂木梁高为h，[s]=10MPa，若h/b=2，试确定其截面尺寸。 求各段应力 杆二端固定，横截面面积为A=10，F=100kN，弹性模量E=200GPa。求各段应力。 最大载荷 图示搭接接头中，五个铆钉排列如图所示。铆钉直径d=25mm，[t]=100MPa。板1、2的厚度分别为t1=12mm, t2=16mm, 宽度分别为b1=250mm，b2=180mm。板、钉许用挤压应力均为[sj]=280MPa，许用拉应力[s]=160MPa，求其可以传递的最大载荷Fmax。
梁的平面弯曲MOOC
首先按正应力强度条件 正应力 切应力 纯弯曲 定义 剪力，又称剪切力：“剪切”是在一对相距很近，大小相同，指向相反的横向外力（即垂直于作用面的力）作用下，材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象。能够使材料产生剪切变形的力称为剪力或剪切力。 纯弯曲 梁横截面上的正应力CD段内，剪力为零，弯矩为常数 例子 纯弯曲 纯弯的例子比较多，例如桥梁的桥面收垂直载荷，一根扁担挑水，扁担受力可以看成纯弯。总之一个自由间支梁在支点间受垂直于梁或杆的力，梁一般都按照纯弯曲计算 纯剪 纯剪是指一个物体受到相对的两个力，并两个力的作用点直线距离很小接近零。在工程上受力点的距离小于构建的外形尺寸一般也按照纯剪计算 纯拉伸 纯拉伸的例子两端铰接的袭拉杆受力，最直接的就是重物挂在竖直的杆下，杆的受力，纯拉压zd一般受力与杆同线。 平衡构件正确作出的内力图，图形应当是封闭的。 集中力偶：M 内力图 内力图包括轴力图、扭矩图、剪力图和弯矩图。 作业 确定梁中的最大剪力和最大弯矩 确定圆轴直径 传动轴的转速n=500r/min，主动轮A输入功率NpA=367kW，从动轮B、C分别输出功率NpB=147kW、NpC=220kW。已知材料的许用剪应力[t]=70MPa，材料的剪切弹性模量G=80GPa，许用扭转角[q]=1°/m。试确定AB段的直径d1和BC段的直径d2。 最大载荷 梁AB由固定铰支座A及拉杆CD支承，如图所示。已知圆截面拉杆CD的直径d=10mm，材料许用应力[s]CD=100MPa；矩形截面横梁AB的尺寸为h=60mm，b=30mm，许用应力为[s]AB=140MPa。试确定可允许使用的最大载荷Fmax。 最大拉应力和压应力 T形截面梁如图所示，若承受的弯矩M=-M0=200N m，求梁中的最大拉应力和最大压应力。
圆轴的扭转MOOC
需要确定这个公式对什么模型进行了抽象。 公式推导： 强度：抵抗破坏 刚度：抵抗变形 解答题 设计圆轴直径 实心轴和空心轴通过牙嵌式离合器连接在一起。已知其转速n=98r/min，传递功率Np=7.4kW，轴的许用剪应力[t]=40MPa。试设计实心轴的直径D1，及内外径比值为a=0.5的空心轴的外径D2和内径d2。 比较实心轴与空心轴 实心圆轴如图，已知输出扭矩MB=MC=1.64kN.m，MD=2.18kN.m；材料G=80GPa，[t]=40MPa ，[θ]=1° /m， a）求输入扭矩MA； b）试设计轴的直径。 c）按a=0.5重新设计空心轴的尺寸并与实心轴比较重量。
工程力学难题：宽为b、高为h的矩形截面梁静不定连续梁ABC
题目 宽为b、高为h的矩形截面梁静不定连续梁ABC如图弹性模量为E屈服强度为σys。 试求各处支反力 试求梁的屈服载荷qs和极限载荷qu 求支反力 力的平衡方程 几何变形协调 补充知识 挠度方程 这里需要用到挠曲线的近似微分方程 由此积分推得： 但确定常数C1和C2是个较为复杂的过程，因此为简化计算，我们可以采用叠加法 叠加法 基本模型 我们按照叠加法，将本题的受力分为两部分： 前者的模型是一个被普遍讨论的，有具体的过程讨论： 分解1 则将L=2a,b=a,x=a代入上式得： 分解2 同样是上面的分析过程： 合成最终解 屈服载荷与极限载荷 分布画出剪力图与弯矩图： 屈服载荷 极限载荷
时序逻辑电路——锁存器
例题 分析 锁存器的功能：实现对某一状态值的存储。 对于题目中的SR型锁存器，有两个输入端对存储的状态值进行设定，其中，只有Set有效时，存储的状态值Q被置为1；只有Reset有效时，Q被置为0. 对于S和R同时有效（为1）的情况，由于或非门G1、G2对1敏感——只要有1个输入为1，输出就是0——所以Q与Q非皆为0，仍是确定的结果。 但如果这时S与R同时回到0，在现实电路中没有绝对的同时可言。输出会由于不同的跳变次序而产生不同的存储结果，因此Q值会不确定，在实际使用中应当避免。 对于S和R同时无效（为0）的情况，通过分析可知，Q与Q非皆保持原来的值不变，是确定的结果。 解答