数字电子技术基础实验 模拟电子线路基础实验.pptx
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1、实验一实验一 与非门测试与非门测试一、实验目的一、实验目的 n熟悉数字万用表和数字电路实验箱的使用方法。n学会使用TTL、CMOS逻辑电路芯片。n掌握TTL、CMOS与非门主要参数的测试方法。n掌握TTL、CMOS与非门电压传输特性的测试方法。第1页/共123页二、预习要求二、预习要求 1.复习示波器的使用方法。2.写出TTL、CMOS与非门主要参数(VOH、VOH、IIS、N、电压传输特性)的定义和意义。3.熟悉各测试电路,了解测试原理及测试方法。4.熟悉TTL与非门74LS00、CMOS与非门CC4011的外引线排列。5.自拟实验步骤和测试数据表格。第2页/共123页三、实验内容与要求三、
2、实验内容与要求1、测量TTL与非门的主要参数(1)输出高电平)输出高电平VOH测试(图测试(图1.1)(2)输出低电平)输出低电平VOL测试(图测试(图1.2)图图1.1图图1.2第3页/共123页空空载载 带载带载(5.1K)带载带载(510)VOH VOL TTL与非门的电源电压与非门的电源电压只能是只能是+5VTTL与非门多余输入端处理:与非门多余输入端处理:接接+5V、并联、并联、悬空。、悬空。(3)输入短路)输入短路IIS测试(图测试(图1.3)mAIIS图图1.3第4页/共123页VmARP1K100+-Vo0.4V为合格为合格图1.41.4(4)扇出系数)扇出系数N的测试(图的测
3、试(图1.4)NIOL/IIS8为合格第5页/共123页2.测量测量TTL与非门的电压传输特性与非门的电压传输特性在示波器上用X-Y显示方式观察曲线,并用坐标纸描绘出特性曲线,在曲线上标出VOH、VOL、VON、VOFF,计算VNH、VNL。如图1.5 所示。如图如图1.5第6页/共123页测试要点:测试要点:1、首先:观察、首先:观察Vi、VO波形波形(直流耦合方式)。(直流耦合方式)。2、示波器作为示波器作为“X/Y”显显示方式。示方式。3、找到电压传输特性的、找到电压传输特性的坐坐标原点。标原点。4、画出特性曲线并标上、画出特性曲线并标上出所有参数。出所有参数。如何找“X、Y”轴坐标原点
4、?第7页/共123页3.3.与非门的逻辑功能要求:与非门的逻辑功能要求:(1)SW1接1kHz正方波,SW2接+5V电压时,画出L的波形。(2)SW1接接1kHz正方波,正方波,SW2接地时,画出接地时,画出L的波形。的波形。按与非门真值表逐项验证即可。按与非门真值表逐项验证即可。4.动态测试动态测试TTL与非门逻辑功能与非门逻辑功能第8页/共123页5、CMOS与非门的主要参数(1)输出高电平输出高电平VOH输出高电平输出高电平VOH是指在规定的电源电压是指在规定的电源电压(例如例如5V)下,输下,输出端开路时的输出高电平通常出端开路时的输出高电平通常VOHVDD。(2)输出低电平输出低电平
5、VOL输出低电平输出低电平VO是指在规定的电源电压是指在规定的电源电压(例如例如5V)下,输下,输出端开路时的输出低电平通常出端开路时的输出低电平通常VO。第9页/共123页将其中任一输入端接地,其余输入端接高电平时测将其中任一输入端接地,其余输入端接高电平时测VOH;输;输入端全部接高电平时测入端全部接高电平时测VO。如图。如图1.6所示。所示。V+-VOVSSCMOS图图1.6第10页/共123页CMOS与非门的电压传输特性是指与非门输出电压与非门的电压传输特性是指与非门输出电压vo随输随输入电压入电压vi而变化的曲线。这个特性曲线很接近理想的电压传输特而变化的曲线。这个特性曲线很接近理想
6、的电压传输特性,是目前其它任何逻辑电路都比不上的,电压传输特性曲线性,是目前其它任何逻辑电路都比不上的,电压传输特性曲线如图如图1.7所示。所示。CMOS与非门的电压传输特性曲线测试方法与与非门的电压传输特性曲线测试方法与TTL 与非门的与非门的电压传输特性曲线测试方法基本一样只是将不用的输入端接电压传输特性曲线测试方法基本一样只是将不用的输入端接到电源到电源VDD上即可,不得悬空。测试电路如图上即可,不得悬空。测试电路如图1.8所示。所示。6、CMOS与非门的电压传输特性第11页/共123页从特性曲线上可知,从特性曲线上可知,CMOS与非门输出的高电接近电源电与非门输出的高电接近电源电压压V
7、DD,输出低电平接近,输出低电平接近V。VT为为CMOS与非门的转换电压,与非门的转换电压,也称阈值电压,即当输入电压也称阈值电压,即当输入电压vi超过超过VT时,输出为低电平;时,输出为低电平;当输入电压当输入电压vi低于低于VT时,输出为高电平如果的参数完全对时,输出为高电平如果的参数完全对称,阈值电压称,阈值电压VTVDD/2第12页/共123页五、实验注意事项五、实验注意事项五、实验注意事项五、实验注意事项1、TTL与非门不用的输入端不能接低电平。2、TTL与非门的输出端不能直接接+5V或地,也不能与其它 输出端并联。3、CMOS门的电源电压为318V,4、CMOS与非门不用的输入端不
8、能悬空,应按逻辑功能接高 电平VDD或低电平VSS。四、实验报告要求四、实验报告要求四、实验报告要求四、实验报告要求第13页/共123页六、思考题六、思考题1、TTL与非门和CMOS与非门有何异同点?2、如何将与非门作为非门使用?3、TTL或非门(或门)不用的输入端应如何处理?第14页/共123页实验二实验二 SSISSI组合逻辑电路组合逻辑电路一、一、实验实验目的目的 加深理解用加深理解用SSI(小规模集成电路)构成的组合逻小规模集成电路)构成的组合逻辑电路的分析与设计方法辑电路的分析与设计方法二、预习要求二、预习要求、按设计步骤,根据所给器件设计实验内容、的、按设计步骤,根据所给器件设计实
9、验内容、的逻辑电路图,并设计相应的表格。逻辑电路图,并设计相应的表格。、查出、查出74LS00和和74LS10的外引线排列图。的外引线排列图。第15页/共123页1.设计设计“大小比较电路大小比较电路”设计一个能判断1位二进制数A与B大小比较电路。写出设计过程,画出逻辑电路图请老师检查。将A、B分别接数据开关,L1、L2、L3接逻辑灯。测试结果记入表中510 A B L1(AB)L2(A B)L3(A=B)00001010101010011001三、实验内容第16页/共123页2.设计一个数据选择器。要求见右表:地址输入数据输出ABL00001D110D211D3写出设计过程,画出逻辑电路图,
10、请老师检查后再做实验。写出设计过程,画出逻辑电路图,请老师检查后再做实验。现现有有三三个个数数据据分分别别为为:D1=+5V直直流流电电压压,D2 为为1kHz正正方方波波,D3 为为500Hz正方波。正方波。A、B为为数数据据选选择择器器控控制制端端,接接数数据据开开关关,改改变变A、B电电平平,用用示示波波器器观观察输出端波形。察输出端波形。第17页/共123页3.交通信号灯监视电路交通信号灯监视电路理论分析 R、Y、G分别表示红黄绿三个交通灯,1为灯亮,0为灯熄。L为监视输出,正常时L=0,故障时L=1。静态测试结果记入表动态测试:R为1kHz正方波,YG=01,记录波形R、L。第18页
11、/共123页四、电路组装与调试技术四、电路组装与调试技术根据实际使用的芯片,在电路中标出引脚号。第19页/共123页与非门之间的转换与非门之间的转换转换问题转换问题第20页/共123页信号寻迹法信号寻迹法(跟踪)(跟踪)例:例:YG=000L应该为应该为1发发光管亮光管亮可用万用表测可用万用表测量各逻辑门的量各逻辑门的输出电压,从输出电压,从而判断故障的而判断故障的位置。位置。00011101110调试(查故障)方法调试(查故障)方法第21页/共123页芯片管脚图 第22页/共123页五、实验报告要求五、实验报告要求1.给出实验内容1、2、3的数据和波形,并加以总结。2.总结数据选择器的作用及
12、其设计方法。六、思考题n7412(OC门)的外引脚及功能与门)的外引脚及功能与74LS10相同,有相同,有同学用好的同学用好的7412代替代替74LS10,发现无输出,试分析,发现无输出,试分析其原因。其原因。第23页/共123页实验三实验三MSIMSI组合逻辑电路组合逻辑电路二、实验内容一、实验目的 三、时序逻辑电路的功能测试方法四、实验注意事项五、实验报告要求六、思考题第24页/共123页一、实验目的掌握编码器、译码器、数据选择器等中规模数字集成电路(MSI)的性能及使用方法。用集成译码器和数据选择器设计简单的逻辑函数产生器。实验三、MSI组合逻辑电路第25页/共123页二、预习要求查出7
13、4LS14874LS148、74LS0474LS04、74LS4874LS48、及74LS28374LS283的外引线排列图和功能表。按实验内容、的要求,设计并画出逻辑电路图。弄懂图3.13.1的工作原理。实验三、MSI组合逻辑电路第26页/共123页三、实验原理三、实验原理1编码、译码、显示原理电路。编码、译码、显示原理电路。、数据选择器的典型应用之一逻辑函数产生器、数据选择器的典型应用之一逻辑函数产生器、线线译码器用于、线线译码器用于逻辑函数产生器和数据分配器、用加法器组成一个代码转换电路,将、用加法器组成一个代码转换电路,将BCD代码的代码的8421参参政转成余码政转成余码第27页/共1
14、23页四、实验内容四、实验内容、试用数据选择器74LS151(或译码器74LS138和与非门)设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路。其条件是,信号灯由红(用R表示)、黄(用Y代表)和绿(用G代表)三种颜色灯组成,正常工作时,任何时刻只能是红、绿或黄当中的一种灯亮。而当出现其它五种灯亮状态时,电路发生故障,要求逻辑电路发出故障信号。设用数据开关的、分别表示、灯的亮和来状态,故障信号由试验器的灯亮表示,试将设计的逻辑电路用实验验证,并列表记下实验结果。、在图3.1所示原理电路中标出器件外引线管脚号,并接好线。将 分别接至数据开关,验证编码器74LS148和译码器74LS48的逻辑功能。记录实验结果
15、。第28页/共123页、试用、试用74LS138作数据分配器,画出其逻辑作数据分配器,画出其逻辑电路图,验证其逻辑功能。记录实验结果。电路图,验证其逻辑功能。记录实验结果。、在图3.6所示原理电路中标出器件外引线管脚号,并接好线。验证表3.3逻辑功能。第29页/共123页五、实验报告要求五、实验报告要求1.列出实验结果,总结本次实验体会2.举例说明编码器、译码器、数据选择器的用途。六、思考题六、思考题 在图3.1中,74LS148的输出端 、与74LS48的输入端联接时,为什么要加74LS04?第30页/共123页七、注意事项七、注意事项 TTL与非门多余输入端可接高电平,以防引入干扰。八、实
16、验元、器件 集成块74LS148、74LS04、74LS48、74LS151、74LS138、74LS10及74LS283各片共了阴极七段显示器1块。第31页/共123页实验四、集成触发器实验四、集成触发器掌握时序逻辑电路的功能测试方法。学习用JK触发器构成简单时序逻辑电路的方法。学会使用CMOS逻辑电路芯片。熟悉时序电路(计数器)的波形测量方法。一、实验目的一、实验目的第32页/共123页二、实验内容二、实验内容1验证验证JK触发器触发器CC4027的逻辑功能。的逻辑功能。2将将JKJK触触发发器器转转换换成成T T 触触发发器器和和D D 触触发发器器,并并验验证其功能证其功能。3将将40
17、27构构成成异异步步2分分频频、4分分频频电电路路,观观测测它它们们的波形。的波形。4设设计计组组装装、观观察察同同步步时时序序脉脉冲冲产产生生器器,波波形形如如图图4.1所示。记录所示。记录CP、Q0、Q1、L的波形。的波形。5设设计计组组装装观观察察同同步步三三分分频频电电路路,波波形形如如图图4.2所所示。示。第33页/共123页图4.1同步时序脉冲产生器波形同步时序脉冲产生器波形CP1Q2QTCPT1QT2Q图图4.24.2三分频电路输出波形三分频电路输出波形第34页/共123页1验证验证JK触发器逻辑功能触发器逻辑功能验证验证体会、熟悉体会、熟悉CC4027功能表参见表4.3。或单次
18、脉冲第35页/共123页2验证验证T触发器逻辑功能触发器逻辑功能验证验证体会、熟悉体会、熟悉自拟 T 触发器功能表。第36页/共123页3验证验证触发器逻辑功能触发器逻辑功能验证验证体会、熟悉体会、熟悉自拟 触发器功能表。第37页/共123页三、时序逻辑电路的功能测试方法三、时序逻辑电路的功能测试方法静态测试CP 输入单次脉冲或正方波(f tp0,使每一个正倒置脉冲起作用。加输入信号后,用示波器观察vI、vC以及vO的电压波形,比较它们的时序关系,绘出波形,并在图中标出周期、幅值、脉宽等。第74页/共123页四、实验内容2.按图8.3所示电路组装占空系数可调的多谐振荡器。取(电位器),调节电位
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