计算机仿真

计算机仿真课程作业（设计）

考查课程作业（设计）

课程名称：计算机仿真（Matlab）专业名称：电子信息工程班级：电子1303班学号： 20134470319 学生姓名：高万里任课教师：陈忠泽

2015年9月25日

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计算机仿真课程作业（设计）

1. 计算机仿真作业题一：一个布尔函数发器...................2

1.1布尔函数发生器功能描述（编1203）............................2

1.2布尔函数发生器的计...........................................2

1.3布尔函数发生器的Simulink建模及真............................4

1.4布尔函数发生器的Simulink仿真结果及析 .......................6

2. 计算机仿真作业题二：模拟滤波器的设计真.................7 2.1模拟滤波器的功能及指标描述（编011）.........................7

2.2模拟滤波器的设计及电路参数算.................................8

2.3模拟滤波器的Simulink建模及真................................9

2.4模拟滤波器的Simulink仿真结果及析...........................10

3. 结论及体会....................................................11

3.1 仿真结论....................................................11

3.2 我的体会....................................................11

3.3 展望........................................................11

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1.计算机仿真作业题一：一个布尔函数发生器

1.1布尔函数发生器功能描述（编号1203）

这是一个四输入，一输出的数字电路，它的功能相当于一个布尔函数发生器。其中的两个输入作为控制输入，用以选择其它两个输入的一个布尔函数。主要用于计算与非，与或，或非等简单函数。

根据我的学号20134470319. 可以从表一查到一个四位数，该四位数的四位分别对应两位控制输入的四种可能的取值的组合，它们分别用以控制选择由其它两个输入构成的一个布尔函数，它的值就是布尔函数发生器的取值。我得到编码1203，表示D3＝1，D2＝2，D1＝0，D0＝3。根据这些数字值可以得到布尔函数发生器的如下的函数表1。

表1：布尔函数发生器函数表

1.2布尔函数发生器的设计

逻辑函数表达式一旦确定，我们就可以得到其真值表，并构造卡诺图。真值表与卡诺图如下：

逻辑系统（编号1203）的真值表2如下：

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表2：逻辑系统（编号1203）的真值表

根据真值表得到卡诺图1.1：

图1.1：卡诺图

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根据卡诺图可以得到最简化的函数表达式：F?1?0AB?C0?C1C0 提取公因式后：F?1?C0)?B(0A?C1C0) 最直接的逻辑图如下图1.2所示：

图1.2: 逻辑图

1.3布尔函数发生器（编号1203）的Simulink建模及仿真

上述逻辑函数F?1?0AB?C0?C1C0B是一个与或结构的逻辑运算系统。其中“与”模块有四个，分别为1和和的“与”、0和A和B的“与”、C0和的“与”、以及C1和C0和和B的“与”，而C0、1、、分别表示逻辑输入变量C0、C1、A和B的逻辑“非”运算结果；该四个“与”模块的输出经过“或”运算得到逻辑系统的输出。其Simulink模型如图1.3所示。

为证明Simulink模型的有效性，在模型中为输入变量C0、C1、A和B分别定义了源信号（电平），且为了在仿真中展现所有可能的逻辑运算结果，四个源信号的周期分别设置为8、4、2、1秒，占空比均为50%；此外，将上述四个源信号与该逻辑系统的输出F一起输入scope中显示。

在Matlab中设置仿真的时间长度为8秒，启动仿真可以得到一个完整的输出波形，如图1.4所示。

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图1.3：逻辑系统（编号1203）的Simulink模型

图1.4：逻辑系统（编号1203）的输入输出信号波形

1.4布尔函数发生器的Simulink仿真结果及分析

图1.4给出了逻辑系统1203的四个输入C1、C0、A、B和输出F的信号电

平。由图可知，仿真结果（电平信号的数字逻辑关系如表3

）覆盖了四个输入

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与输出的所有逻辑关系（见真值表），表明所建立的Simulink模型（图1.3）正确表达了所需设计的逻辑系统1203，也表明系统设计阶段的逻辑简化运算是正确的。

表3：逻辑系统1203Simulink模型仿真波形的数字逻辑关系

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2.计算机仿真作业题二：模拟滤波器的设计仿真

2.1模拟滤波器的功能及指标描述（编号011）

滤波是信号处理的一种基本而重要的技术，利用滤波可从复杂的信号中提取所需要的信号，抑制不需要的部分。所谓滤波器是指具有一定传输特性的信号处理装置。滤波器是一个选频装置。理想滤波器应能无失真地传输有用信号，而又能完全抑制无用信号。

二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率信号通过的滤波器。高通滤波器有综合滤波功能，它可以滤掉若干次高次谐波，并可减少滤波回路数。高通滤波器的功能就是对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率或消除一个特定频率，让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减，即：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频。

我是电子3班19，可以根据表一得到三位数011，进而从表二得到我需要设计的是一个无限增益多路负反馈二阶高通滤波器电路。

有源二阶高通滤波器的设计指标是: 截止频率fc?ln(id)log10(id)fc kHz，通带电压放大倍数为Auo?1，在f?ln(id)id时，要求幅度衰减大于50dB。（

i=1时，f?0.5，f?0.1fc）

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根据题目所给要求计算滤波器指标，数如下：

(1)截止频率fc?log10(19)≈0.434KHzln(19)

? (2)在f?ln(id)

idln(19)fc≈67.25Hz时, 通带电压放大倍数为19

Auo?1,幅度衰减大于50dB

2.2模拟滤波器的设计及电路参数计算

使用CAD画出无限增益多路负反馈二阶高通滤波器电路图如图2.2。

图2.2 无限增益多路负反馈有源二阶高通滤波电路图

图2.2所示电路图中有三个电容C1、C2、C3，两个电阻R1、R2，Ui和Uo是

输入和输出端。各元件具体参数计算如下：

(1)传递函数：

????2?????????22????(??)==22??+??+??????2+(++)+223322312

(2)归一化的传输函数： ????(????)=

??2++1?????????????? ????=??????, (3)通带增益：??????=???1=1 ∴??1=??3

(4)令??1=??2=??3=0.03????，截止角频率为：

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????=11212

??=2??????=2×3.14×434=2725.52 1??1

2??3(5)品质因数Q取10，根据????=??(??2

+??+??) 2311??2=36.67??Ω 进而得到??1=4????

2.3 模拟滤波器的Simulink建模及仿真

根据图2.2所示的二阶高通滤波电路，可在MATLAB的Simulink组件中建立滤波电路的模型。如下图2.3所示，在Simulink 库中建立Untitled文件，讲所需模块放置在面板中并按照原理图来连线，设置好各元件参数后启动运行模型。

图2.3二阶有源高通滤波电路的Simulink模型

在Simulink 面板中点击Analysis,选择control Designer中的Linear Analysis,然后选择Analysisi I/Os

中的 Root level inports and

outports ,在Plot Result 下拉菜单中选New Bode 然后运行则可以得到需要的波特图。

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图2.4 二阶高通滤波器的波特图

图2.5 二阶高通滤波器的波特图

2.4 模拟滤波器的Simulink仿真结果及分析

关于仿真结果的分析如下：

在上面我们计算得到截止频率为????=434????，在图2.4 中显示，当频率去为434Hz时对应的Magnitude为0.996，非常接近1，此时的电压增益符合设计要求Auo?1。在误差允许范围内，所以符合要求。

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另一项设计要求为：在f=

大于50dB。 ln(????)????????=ln1919?434=67.25????时，要求幅度衰减

如图2.5所示，在频率为67.3Hz点的时候，对应的是-32.4dB，所以符合衰减幅度大于50dB的要求。所示，在频率为67.3Hz点的时候，对应的是-32.4dB，所以符合衰减幅度大于50dB的要求。

各仿真指标都在要求误差范围内，所以该Simulink模型符合设计要求。

3.结论及体会

3.1 仿真结论

经过多达两个月的修改和改进，我的作业终于是正确做出来了，而且经过检验，最终结果也是正确的，仿真结果也正确，符合设计要求和理论结果，误差在允许的范围内，所以这次课程设计完美结束。

3.2 我的体会

通过两个简单的仿真设计，一个数字电路，一个模拟电路，很到位的涵盖了数字与模拟电路的知识。也是很好的吧学到的实践做出来还是很有成就感的。通过对两个电路模型的Matlab建模，能够清晰的看到matlab对有关电子信号方面处理的巨大作用。电子信息专业需要我们学习很多有关电子设计仿真等等的软件，我们可以从实践中体会到这些软件的强大，而且能够让学生很深刻的思考一个产品的设计以及调试过程，同时也能激发我们的学习主动性。

3.3 展望

通过这次的设计和仿真，我确实学会了很多，不如咱们查资料怎么寻求帮助，让我学会了如何去自主学习，如何增长自己的知识，我觉得我真的成长了不少，带给我的是一份新技能，如何去学习新技能，对，就这么牛的新技能。我已经看到自己以后能学到很多强大的技能了，迫不及待想去学习了……