數(shù)字電子技術(shù)實物實驗

1、電子技術(shù)實物實驗 8第二部分 數(shù)字電子技術(shù)實物操作實驗實驗一 與非門邏輯功能及參數(shù)測試一、 實驗?zāi)康?1) 熟悉TTL與非門(74LS20及74LS00型)主要技術(shù)指標(biāo)的實際測量方法。(2) 掌握各種TTL與非門的邏輯功能。(3) 掌握驗證邏輯門電路功能的測試方法。(4) 掌握門電路閑置輸入端的處理方法。二、 實驗儀器及器件數(shù)字邏輯實驗箱，萬用表，雙蹤示波器，74LS00、74LS20與非門。三、 實驗內(nèi)容1. 認(rèn)識元件及管腳觀察芯片的外形、引腳排列及各引腳的位置和功能。芯片管腳號碼排列:芯片型號上的字頭朝上，一般左邊有個半圓形的缺口，缺口下面的管腳為1號管腳，沿著逆時針方向，依次為2，3，4

2、。如果是14管腳的芯片，下面一排管腳依次為17號（從左到右），上面一排依次為814號(從右往左)，如圖2-1所示。實驗提供兩種集成與非門：TTL集成與非門74LS20(4輸入端兩與非門)、74LS00(2輸入端四與非門)，其引腳分配及內(nèi)部電路圖如圖2-1所示。 圖2-1 74LS00、74LS20引腳及內(nèi)部電路圖 2. 主要指標(biāo)的測量 (1) 空載導(dǎo)通電流及空載導(dǎo)通功耗空載導(dǎo)通功耗，是指當(dāng)與非門空載（輸入端懸空）并且輸出為低電平時，產(chǎn)生的功耗。 (2-1)實測 （ ）測試電路如圖2-2所示。 圖2-2 測試電路 圖2-3 測試電路(2) 空載截止電源電流及空載截止功耗，測試電路如圖2-3所示。

3、空載截止電源電流是指與非門至少有一個輸入端接低電平，輸出端開路時電源提供的電流?？蛰d截止功耗為空載截止時電源電流與電源電壓之積，即 (2-2)實測 （ ）(3) 輸入短路電流指“與非門”任一輸入端經(jīng)mA表接地，其余輸入端和輸出端均開路時，該mA表的顯示值即為輸入短路電流，此值應(yīng)小于0.4。測試電路圖如圖2-4所示。圖2-4 測試電路 圖2-5 和測試電路實測（ ）(4) 開門電平和關(guān)門電平的測量。按圖2-5接線，將與非門任一輸入端接最大輸出為5V的直流信號源，其余各輸入端懸空。將從0逐漸增加，當(dāng)輸出端剛剛達到0.35V左右時的輸入電壓即為再次調(diào)節(jié)輸入電壓，使開始時的輸出為低電平，然后逐漸減小，

4、當(dāng)輸出端剛剛達到高電平2.7V時的輸入電壓即為。實測（ V）實測（ V）(5) 輸出高電平和輸出低電平的測量。將與非門任一輸入端接地，其他輸入端懸空，測量輸出端的電壓，即得。將圖2-5中調(diào)至輸入高電平3.6V，此時測得的輸出電壓值即為。 實測（ V）實測（ V）將(1)(5)中測得的參數(shù)，記錄到表2-1中。表2-1 芯片參數(shù)型號74LS0074LS20(6) 電壓傳輸特性按圖2-5接線，將從0向5V變化，逐點記錄和輸出端的電壓值到表2-2中。表2-2 關(guān)系（V）0.30.511.21.31.351.41.451.51.61.72.43.6Vo（V）3. 邏輯功能測試74LS00為四個2輸入與非

5、門電路，74LS20為兩個4輸入與非門電路。實驗時，可任選其中一個門（2輸入與非門或4輸入與非門）接成實驗電路，其輸入端分別接數(shù)字邏輯實驗箱的邏輯電平開關(guān)（0/1開關(guān)），輸出端接發(fā)光二級管（LED 0/1指示器），LED亮為高電平（邏輯），LED熄滅為低電平（邏輯0）。測試74LS00（2輸入與非門）邏輯功能將74LS00正確接入面包板，注意識別1腳位置，按表2-3的要求輸入高、低電平信號，測出相應(yīng)的輸出邏輯電平，記錄表2-3中。測試74LS20（4輸入與非門）邏輯功能表2-4 74LS20邏輯功能測試表輸入輸出ABCDY11110111001100010000表2-3 74LS00邏輯功能測

6、試表輸入輸出ABY 00011011將74LS20正確接入面包板，注意識別1腳位置，按表2-4的要求輸入高、低電平信號，測出相應(yīng)的輸出邏輯電平，記錄表2-4中。 4. 動態(tài)測試(1) 將74LS20中一個與非門的任意一輸入端輸入單極性方波信號（方波信號可從數(shù)字邏輯實驗系統(tǒng)中獲得，方波信號頻率以穩(wěn)定觀察波形為準(zhǔn)），在其它輸入端均接高電平（0/1開關(guān)打在1位置）或一個輸入端接低電平兩種情況下，用示波器觀察輸入方波電壓與輸出方波電壓的波形，比較兩波形的相位關(guān)系，記入表2-5中。 表2-5 74LS20動態(tài)測試其它輸入端均接高電平1個輸入端接低電平(2) 在步驟(1)中的第一種情況下，若接0/1開關(guān)的

7、任意引腳懸空，輸出波形如何？若三個引腳都懸空，輸出波形又怎樣？四 、實驗報告要求(1) 整理實驗數(shù)據(jù)，完成表2-1表2-5的記錄。(2) 描述74LS00、74LS20芯片的功能。(3) 回答步驟4 (2)的問題。(4) 說明TTL與非門閑置輸入端的處置方法。五、相關(guān)知識TTL與CMOS集成門電路在結(jié)構(gòu)與電氣特性方面有很大的差別，因此在使用時，需要注意以下幾點。 (1) TTL門電路的電源電壓為5V，而CMOS門電路的電源電壓可為318V。 (2) TTL門電路輸入端可以懸空，且懸空端的狀態(tài)為“1”，CMOS門電路輸入端原則上不能懸空，且懸空端狀態(tài)不定。 (3) TTL門電路某輸入端經(jīng)電阻接地

8、時，該端狀態(tài)與所接電阻阻值有關(guān)，CMOS門電路某輸入端經(jīng)電阻接地時，不管阻值多大，該端狀態(tài)恒為“0”。 (4) TTL門電路輸出高電壓3.6V，輸出低電平0.3V。CMOS門電路輸出高電平/2，輸出低電平0V。實驗二 集成譯碼器一、實驗?zāi)康?1) 掌握中規(guī)模數(shù)字集成電路譯碼器的邏輯功能。(2) 利用3-8譯碼器實現(xiàn)組合邏輯電路。(3) 利用3-8譯碼器實現(xiàn)八路分配器。二、實驗儀器及器件數(shù)字邏輯實驗箱、雙蹤示波器、74LS138、74LS20三、實驗原理 1. 譯碼器介紹 譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼進行“翻譯”變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號輸出

9、。譯碼器不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存儲器尋址和組合控制信號等。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。前者又分為變量譯碼器和代碼變化譯碼器。變量譯碼器表示輸入變量的狀態(tài)，如2線-4線、3線-8線等譯碼器。本次實驗提供的譯碼器為3線-8線譯碼器（74LS138），74LS138管腳及邏輯符號如圖2-8所示，其中，、為地址輸入端，、為譯碼器的輸出端，、為使能端。（b） （a） （c）圖2-8 3線-8線譯碼器74LS138（a）邏輯圖（b）方框圖（c）引腳圖2. 用譯碼器和門電路實現(xiàn)組合邏輯電路對于譯碼器，若有n個輸入變量，則有2n個不同的組合狀態(tài)，對應(yīng)n變量的全部最小

10、項。而對于給定邏輯函數(shù)可寫成最小項之和的標(biāo)準(zhǔn)式，對標(biāo)準(zhǔn)式兩次取非即為最小項非的與非，即(2-3)一個3-8譯碼器有3個選擇輸入端，一般可實現(xiàn)最多三個輸入變量的邏輯函數(shù)。3. 用譯碼器實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配變量譯碼器實際上是負(fù)脈沖輸出的脈沖分配器。將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)作為譯碼器的使能信號，地址碼作為數(shù)據(jù)輸出通道的選擇信號，譯碼器就成為一個數(shù)據(jù)分配器。若在使能端輸入數(shù)據(jù)信息，則地址碼所對應(yīng)的輸出是數(shù)據(jù)信息的反碼；若在或端輸入數(shù)據(jù)信息，地址碼所對應(yīng)的輸出就是該端數(shù)據(jù)信息的原碼。若數(shù)據(jù)信息是時鐘脈沖，則數(shù)據(jù)分配器便成為時鐘脈沖分配器。四、實驗內(nèi)容1. 74LS138譯碼器邏輯功能測試將譯碼器使能端接固定電平（或地）

11、，地址端分別接至邏輯電平開關(guān)（0/1開關(guān)），八個輸出端依次接在發(fā)光二極管（LED 0/1指示器），按照表2-6逐項測試74LS138邏輯功能，觀察輸出LED顯示狀態(tài)，并將結(jié)果填入表2-6中。表2-674LS138譯碼器邏輯功能測試結(jié)果輸入輸出 0 X XX 1 XX X 1X X XX X XX X X1 0 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 12. 用譯碼器和門電路實現(xiàn)組合邏輯電路按圖2-9連接電路，并按表2-7改變地址端的輸入值，觀察LED燈的顯示狀況，并將結(jié)果填入表2-7中。根據(jù)表2-7的結(jié)果，寫出圖2-9電路實現(xiàn)的組合邏輯函數(shù)F的表達式，分析總結(jié)結(jié)果。畫出實現(xiàn)邏輯函數(shù)的電路圖。表2-7 真值表A2A1A0F000001010011100101110111 圖2-9用74LS138和與非門實現(xiàn)組合邏輯電路 3. 用譯碼器實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配按圖2-10連接電路，使地址開關(guān)量110。圖2-10用74LS138實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配(1) 使能端接1Hz方波輸入數(shù)據(jù)，觀察LED閃動的位置。(2) 使能端接1Hz方波輸入數(shù)據(jù)，并把輸入端和輸出端接雙蹤示波器，調(diào)節(jié)方波頻率使示波器顯示穩(wěn)定，比較并記錄輸入輸出波形。(3) 接高