電工學(xué)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)講義修改

1、電工與電子技術(shù)實(shí) 驗(yàn) 講 義實(shí)驗(yàn)一 晶體管共射極單管放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的示波器、函數(shù)信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及使用方法。 （2）掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。（3）學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器性能的影響。（4）掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻*、輸出電阻*的測試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理圖2-1為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定的共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。它的偏置電路采用RB1和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RF和RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與相位相

2、反、幅值被放大了的輸出信號，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。圖2-1 共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路 在圖2-1電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB1和RB2的電流遠(yuǎn)大于晶體管V的基極電流IB時(shí)(一般5-10倍)，則其靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算電壓放大倍數(shù) 輸入電阻 輸出電阻 由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計(jì)和制作晶體管放大電路時(shí)，離不開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)；在完成設(shè)計(jì)和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項(xiàng)性能指標(biāo)。一個(gè)優(yōu)質(zhì)的放大器，必定是理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習(xí)放大器的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術(shù)。 放

3、大器的測量和調(diào)試一般包括放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。 1放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量與調(diào)試 (1)靜態(tài)工作點(diǎn)的測量 測量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號0的情況下進(jìn)行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流以及各電極對地的電位、和。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓或，然后算出的方法。例如，只要測出，即可用算出，也可根據(jù)，由確定，同時(shí)也能算出，。 為了減小誤差，提高測量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。 (2)靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對管子集電極電流Ic

4、(或UcE)的調(diào)整與測試。靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如靜態(tài)工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)的負(fù)半周將被削底，如圖2-2(a)所示；如靜態(tài)工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即的正半周被縮頂(一般截止失真不如飽和失真明顯)，如圖2-2(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以，在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓，檢查輸出電壓的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的 (a)靜態(tài)工作點(diǎn)偏高 (b)靜態(tài)工作點(diǎn)偏低位置。 圖22 靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響 改變電路參數(shù)Ucc、Rc和RB(RB1

5、、RB2)都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖2-3所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB1的方法來改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減小RB1，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。 最后還要說明的是，上面所說的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對的，應(yīng)該是相對信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線的 中點(diǎn)。 2放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測試 放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓(動(dòng)態(tài)范圍)和通頻帶等。 (1)電壓放大倍數(shù)Av的測量 調(diào)整放大器到合適的

6、靜態(tài)工作點(diǎn)，然后加入輸入電壓，在輸出電壓不失真的情況下，用交流毫伏表測出和的有效值和，則（2）放大器輸入電阻的測試*所謂放大器輸入電阻。就是指放大器輸入端的等效電阻。測試方法是用“串聯(lián)電阻法”。如（圖2-4）所示，在信號源與放大器之間串入一個(gè)電位器Rw。測試方法如下：先調(diào)Rw=0，調(diào)信號源的輸出信號大小使放大器輸出信號uo不失真（頻率應(yīng)在放大器的通帶范圍內(nèi)）。然后調(diào)節(jié)Rw，使放大器輸出減少到原來輸出的 ，這時(shí)電位器的阻值即與放大器的輸入電阻相等。（3）放大器輸出電阻的測試所謂放大器的輸出電阻，就是從放大器輸出端看進(jìn)去的等效電阻。放大器輸出端可以等效成一個(gè)理想電壓源與輸出電阻Ro相串聯(lián)，如（圖2

7、-5）所示。輸出電阻Ro的大小反映了放大器帶負(fù)載能力。可以通過測量放大器接入負(fù)載后的電壓變化來求出。在放大器輸入端加入一固定電壓（此電壓大小的選取，應(yīng)使放大器在有或沒有負(fù)載時(shí)，輸出信號都不失真）先不接入負(fù)載電阻，測出放大器輸出電壓Uo。然后接入負(fù)載電位器，調(diào)節(jié)RL的大小，使放大器輸出電壓為 (1/2)Uo ,這時(shí)電位器的阻值大小即為放大器的輸出電阻Ro 。 (4)最大不失真輸出峰峰電壓的測量(最大動(dòng)態(tài)范圍) 如上所述，為了得到最大的動(dòng)態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時(shí)調(diào)節(jié)Rp(改變靜態(tài)工作點(diǎn))，用示波器觀察。當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)

8、削底和縮頂現(xiàn)象(如圖2-6)時(shí)，說明靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測出(有效值)，則動(dòng)態(tài)范圍等于。，或用示波器直接讀出峰峰值。 圖2-7 晶體三極管管腳排列圖2-6 靜態(tài)工作點(diǎn)正常，輸入 信號太大引起的失真 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 (1)模擬電路實(shí)驗(yàn)箱； (2)函數(shù)信號發(fā)生器； (3)雙蹤示波器； (4)數(shù)字萬用電表； (5)電阻器、電容器若干支。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)電路如圖2-1所示。為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時(shí)信號源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接

9、在公共接地端上。 1調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)接通直流電源前，先將Rp調(diào)至最大，函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通+12 V電源，調(diào)節(jié)Rp，使Ic2.0 mA(即2.2 V)，用直流電壓表測量、和，用萬用電表測量值，并記入表2-1中。2測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為1 kHz的正弦信號，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Uipp=30mV（峰峰值），同時(shí)用示波器觀察放大器輸出電壓的波形，在波形不失真的條件下用示波器測量下述2種情況下的值，并用雙蹤示波器觀察和的相位關(guān)系，并記入表2-2中。3觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響 置Rc2.4k，RL2.4k，0V，調(diào)節(jié)Rp，使Ic2.0 m

10、A，測出UcE值；再逐步加大輸入信號，使輸出電壓足夠大，但不失真(臨界失真)。然后保持輸入信號不變，分別增大（順時(shí)針調(diào)）和減?。鏁r(shí)針調(diào)）Rp，使波形出現(xiàn)失真，繪出的波形，并測出失真情況下的Ic和UcE值，并記入表2-4中。注意，在每次測Ic和UcE值時(shí)，都要將放大器的輸入端短接。表2-1測量值計(jì)算值/V/V/V/k/V/VIc/mA 表2-2Rc/kRL/kVVAv觀察記錄一組和波形2.42.42.4 表2-4Ic/mA/V/V /V/VUCE/V波形失真情況工作狀態(tài)2.0 4*測量輸入電阻和輸出電阻 置Rc2.4 k，RL2.4 k，Ic2.0 mA。輸入f1 kHz的正弦信號電壓Uipp

11、=30mV，在輸出電壓不失真的情況下，用交流毫伏表測出、和，記入表2-6中。保持不變，斷開RL，測量輸出電壓，記入表2-6中。表2-6/mV/mVRi(k)/V/VRo(k)測量值計(jì)算值測量值計(jì)算值 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié) (1)列表整理測量結(jié)果，并把實(shí)測的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻之值與理論計(jì)算值比較(取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較)，分析產(chǎn)生誤差原因。 (2)分析及靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器電壓放大倍數(shù)的影響。 (3)討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對放大器輸出波形的影響。 (4)分析并討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。六、預(yù)習(xí)要求 (1)閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實(shí)驗(yàn)電路的性能指標(biāo)。 假設(shè)：3DG6的 10

12、0，RB220k，RB160k，Rc2.4k，RL2.4k。估算放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)Av、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。 (3)能否用直流電壓表直接測量晶體管的UBE? 為什么實(shí)驗(yàn)中要采用測UB、UE，再間接算出UBE的方法? (4)怎樣測量RB1的阻值? (5)當(dāng)調(diào)節(jié)偏置電阻RB1，使放大器輸出波形出現(xiàn)飽和或截止失真時(shí)，晶體管的管壓降UcE怎樣變化? (6)改變靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器的輸入電阻Ri有否影響?改變外接電阻RL對輸出電阻Ro有否影響?(7)在測試Av、Ri和Ro時(shí)，怎樣選擇輸入信號的大小和頻率?為什么信號頻率一般選1 kHz，而不選100 kHz或更高? (8)測試中，如果

13、將函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表及示波器中任一儀器的兩個(gè)測試端子接線換位(即各儀器的接地端不再連在一起)，將會(huì)出現(xiàn)什么問題?實(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等中規(guī)模數(shù)字集成電路(MSI)的性能及使用方法； 2掌握74LS48BCD譯碼器和共陰極七段顯示器的使用方法。3用集成譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)簡單的邏輯函數(shù)產(chǎn)生器。 二、預(yù)習(xí)要求 I復(fù)習(xí)74LS48、74LS151、74LS138的邏輯功能。 2按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、3的要求，設(shè)計(jì)并畫出邏輯電路圖。 3弄懂圖的工作原理。 三、實(shí)驗(yàn)原理 1編碼、譯碼、顯示原理電路如圖所示。該電路由8線3線優(yōu)先編碼器74LSl48、4線七

14、段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器74LS48、反相器74LS04和共陰極七段顯示器等組成。74LS48具有以下特點(diǎn)： (1)消隱(滅燈)輸入低電平有效。當(dāng)=0時(shí)，不論其余輸入狀態(tài)如何，所有輸出為零，數(shù)碼管七段全暗，無任何顯示。譯碼時(shí)，=1。圖5.16.4 編碼、澤碼、顯示電路原理(2)燈測試(試燈)輸入低電平有效。當(dāng)=0 (=1)時(shí)，無論其余輸入為何狀態(tài)，所有輸出為l，數(shù)碼管七段全亮，顯示數(shù)字8?？捎脕頇z查數(shù)碼管、譯碼器有無故障。譯碼時(shí)，=1。(3)脈沖消隱(動(dòng)態(tài)滅燈)輸入=1時(shí)，對譯碼無影響；當(dāng)=1時(shí)，若=0，輸入數(shù)碼是十進(jìn)制零時(shí)，七段全暗，不顯示，輸入數(shù)碼不為零，則照常顯示。在實(shí)際使用中有些零是可以不顯示

15、的，如004.50中的百位的零可不顯示；若百位為零且不顯示，則十位的零也可不顯示；小數(shù)點(diǎn)后第二位的零，不考慮有效位時(shí)也可不顯示。這些可不顯示的零稱為冗余零。脈沖消隱輸入=0，可使冗余零消隱。 (4)脈沖消隱(動(dòng)態(tài)滅燈)輸出與消隱輸入共用一個(gè)管腳4，當(dāng)它作輸出端時(shí)。與配合，共同使冗余零消隱。以3位十進(jìn)制數(shù)為例。見圖。十位的零是否要顯示，取決于百位是否為零，有否顯示，這就要用進(jìn)行判斷，在和A3A0全為零時(shí)，=0，否則為1。百位為零，且=0(百位被消隱)，則百位和十位的=0，使十位的零消隱，其余數(shù)碼照常顯示。若百位不為零，或未使零消隱，則百位的和十位的全為1，使十位的零不具備消隱條件，而與其它數(shù)碼一

16、起照常顯示。 3顯示器顯示器采用七段發(fā)光二極管顯示器，它可直接顯示出譯碼器輸出的十進(jìn)制數(shù)。七段發(fā)光顯示器有共陽接法和共陰接法兩種。共陽接法就是把發(fā)光二極管的陽極都連在一起接到高電平上，與其配套的譯碼器為74LS46，74LS47；共陰接法則相反，它是把發(fā)光二極管的陰極都連在一起接地，與其配套的譯碼器為74LS48，74LS49。七段顯示器的外引線排列圖、共陰接法以及數(shù)字符號顯示如圖5.18.9(a)、(b)、(c)所示。 如果輸入的頻率較高時(shí)，顯示器所顯示的數(shù)字可能出現(xiàn)混亂或很快改變結(jié)果，這時(shí)，可在計(jì)數(shù)器后面加一級鎖存器(如74LS273，八D觸發(fā)器)。如果顯示器所顯示的數(shù)字暗淡，可加一級緩沖

17、器(如74LS07，74LS17)或射隨器來提升電流。2數(shù)據(jù)選擇器的典型應(yīng)用之一邏輯函數(shù)產(chǎn)生器八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151的外引線排列圖和功能表分別如圖和表所示。表：74LS151功能表 由表可以看出，當(dāng)選通輸入端=0時(shí)，Y是A2、A1、A0和輸人數(shù)據(jù)D0D7的與或函數(shù)，它的表達(dá)式為(5.16.1)式中mi是A2、A1、A0構(gòu)成的最小項(xiàng)，顯然當(dāng)Di=1時(shí)，其對應(yīng)的最小項(xiàng)mi在與或表達(dá)式中出現(xiàn)。當(dāng)Di=0時(shí)，對應(yīng)的最小項(xiàng)就不出現(xiàn)。利用這一點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。 將數(shù)據(jù)選擇器的地址選擇輸入信號A2、A1、A0作為函數(shù)的輸入變量，數(shù)據(jù)輸入D0D7作為控制信號，控制各最小項(xiàng)在輸出邏輯函數(shù)中是否出

18、現(xiàn)，選通輸入端始終保持低電平，這樣，八選一數(shù)據(jù)選擇器就成為一個(gè)三變量的函數(shù)產(chǎn)生器。 例如，利用八選一數(shù)據(jù)選擇器產(chǎn)生，可以將此函數(shù)改成下列形式 (5.16.2)式(5.16.2)符合式(5.16.1)的標(biāo)準(zhǔn)形式。考慮到式中沒有出現(xiàn)最小項(xiàng)m1、m3、m4，因而只有D0=D2=D5=D6=D7=1，而D1=D3=D4=0。由此可畫出該邏輯函數(shù)產(chǎn)生器的邏輯圖如圖所示。 33線-8線譯碼器用于邏輯函數(shù)產(chǎn)生器和數(shù)據(jù)分配器3線-8線譯碼器74LSl38的外引線排列圖和邏輯功能表分別如圖和表所示。 圖5.16.6 用74LSl51構(gòu)成邏輯函數(shù)產(chǎn)生器 圖5.16.7 74LSl38外引線排列圖由圖和表可以看出，

19、該譯碼器有三個(gè)選通端：STA、和，只有當(dāng)STA=1，=0、=0同時(shí)滿足時(shí)，才允許譯碼，否則就禁止譯碼。設(shè)置多個(gè)選通端，使得該譯碼器能被靈活地組成各種電路。在允許譯碼條件下，由功能表可寫出若要產(chǎn)生的邏輯函數(shù)，則只要將輸入變量A、B、C分別接到A2、A1、A0端，并利用摩根定律進(jìn)行變換，可得 由此可畫出其邏輯圖如圖所示。 圖5.16.8 用74LS138構(gòu)成邏輯函數(shù)產(chǎn)生器此外，這種帶選通輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器，如果把圖中的STA作為數(shù)據(jù)輸人端，而將A2、A1、A0作為地址輸入端，則當(dāng)=0時(shí)，從STA端來的數(shù)據(jù)只能通過由A2、A1、A0所確定的一根輸出線送出去。例如，當(dāng)A2A1A0=

20、100時(shí)，STA的狀態(tài)將以反碼形式出現(xiàn)在輸出端。 4用加法器組成一個(gè)代碼轉(zhuǎn)換電路，將BCD代碼的8421碼轉(zhuǎn)成余3碼。以8421碼為輸入，余3碼為輸出，可得代碼轉(zhuǎn)換電路的邏輯真值表，如表所示。由表中可見，Y3Y2Y1Y0和DCBA所代表的二進(jìn)制數(shù)始終相差0011，即十進(jìn)制數(shù)的3。故可得 Y3Y2Y1Y0=DCBA+0011 (5.16.4)根據(jù)式(5.16.4)，用一片4位加法器74LS283便可接成要求的代碼轉(zhuǎn)換原理電路，如圖所示。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1在圖所示原理電路中，將A0A3，分別接至數(shù)據(jù)開關(guān)。驗(yàn)證譯碼器74LS48的邏輯功能。2 試用數(shù)據(jù)選擇器74LS151，設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)測信號燈工作狀態(tài)的

21、邏輯電路。其條件是信號燈由紅(用R表示)、黃(用Y代表)和綠(用G表示)三種顏色燈組成，正常工作時(shí)，任何時(shí)刻只能是紅、綠或黃當(dāng)中的一種燈亮。而當(dāng)出現(xiàn)其它五種燈亮狀態(tài)時(shí)，電路發(fā)生故障，要求邏輯電路發(fā)出故障信號。 3 試用74LS138和與非門實(shí)現(xiàn)一位全加的功能。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1在圖所示原理圖中標(biāo)出外引線管腳號。2寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、3的設(shè)計(jì)過程，畫出實(shí)驗(yàn)原理電路圖?！?4ls20外引線管腳圖 及真值表】說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果。六、思考題在譯碼電路中，74LS48的輸出端與數(shù)碼管聯(lián)接時(shí)，要注意什么？七、注意事項(xiàng)1TTL與非門多余輸入端可接高電平，以防引入干擾。2檢查顯示器各段好壞時(shí)，可與譯碼器74LS48

22、連接后，用LT=0來實(shí)現(xiàn)，也可由電源+5V接470電阻限流后接到顯示器各段檢查。八、實(shí)驗(yàn)元、器件集成電路74LS48 一片、74LS20 一片、74LS151 一片、74LSl38 一片、共陰七段顯示器 一片實(shí)驗(yàn)三 集成觸發(fā)器 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟悉并驗(yàn)證觸發(fā)器的邏輯功能及相互轉(zhuǎn)換的方法。 2掌握集成JK觸發(fā)器邏輯功能的測試方法。 3學(xué)習(xí)用JK觸發(fā)器構(gòu)成簡單時(shí)序邏輯電路的方法。 4進(jìn)一步熟悉用雙蹤示波器測量多個(gè)波形的方法。 二、預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)觸發(fā)器的基本類型及其邏輯功能。 2掌握D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的真值表及JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T觸發(fā)器的基本方法。 按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4的要求，設(shè)計(jì)同步

23、時(shí)序脈沖輸出器電路，其輸出波形如圖所示。 三、實(shí)驗(yàn)原理與參考電路 1集成觸發(fā)器的基本類型及其邏輯功能。 按觸發(fā)器的邏輯功能分，有RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T觸發(fā)器。 按觸發(fā)脈沖的觸發(fā)形式分，有高電平觸發(fā)、低電平觸發(fā)、上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)以及主從觸發(fā)器的脈沖觸發(fā)等。 表分別列出了時(shí)鐘控制觸發(fā)器的特性方程和功能表。 表5.17.1 時(shí)鐘控制觸發(fā)器2觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換 由于目前市場上供應(yīng)的多為集成JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器，很少有T觸發(fā)器和T觸發(fā)器，所以有時(shí)候我們要用一種類型的觸發(fā)器代替另一種類型的觸發(fā)器。這就需要進(jìn)行觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方法見表。本實(shí)驗(yàn)選用CMOS雙JK觸發(fā)器CD4027，其

24、功能齊全、用途廣泛。圖和表分別示出CD4027的外引線排列和功能表。圖示出CD4023(三3輸入端CMOS與非門)的外引線排列。表觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換 圖5.17.2 CD4027外引線排列 圖5.17.3 CD4023外引線排列從功能表中可知，CD4027是具有直接清零端、在CP上升沿翻轉(zhuǎn)的邊沿觸發(fā)器。其最大工作頻率為16MHz。 表 5.17.3 CD4027功能表 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1驗(yàn)證JK觸發(fā)器的邏輯功能。 2將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器和D觸發(fā)器，并驗(yàn)證其功能。 3將兩個(gè)JK觸發(fā)器連接起來，即第二個(gè)JK觸發(fā)器的J、K端連接在一起，接到第一個(gè)JK觸發(fā)器的輸出端Q，輸入1kHz方波，用示波器分別觀察

25、和記錄CP、1Q、2Q的波形，理解二分頻，四分頻的概念。 4設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序脈沖輸出器，其輸出波形如圖所示。用示波器觀察和記錄CP和輸出L的波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，列出電路轉(zhuǎn)換后的邏輯功能。 2根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，以及對應(yīng)繪出所測CP、1Q、2Q的電壓波形，標(biāo)出幅值和周期。 3根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并對應(yīng)繪出CP和L的波形，標(biāo)出幅值和周期。 六、思考題 1在本實(shí)驗(yàn)中，能用負(fù)方波代替時(shí)鐘脈沖嗎?為什么? 2觀察同步時(shí)序邏輯控制器CP和L波形時(shí)，若CP信號送示波器CH1通道，輸出L送CH2通道，“觸發(fā)選擇”置CH1通道，示波器上所顯示的波形能

26、穩(wěn)定嗎?若不能穩(wěn)定，應(yīng)如何選擇觸發(fā)電壓? 七、注意事項(xiàng) 1本實(shí)驗(yàn)使用的集成芯片(CD4027和CD4023均為CMOS集成電路，因此必須嚴(yán)格遵守CMOS集成電路的使用規(guī)則。 2用示波器觀察多個(gè)波形時(shí)，最好采用外觸發(fā)方式，并且選用頻率最低的電壓作外觸發(fā)電壓。 八、實(shí)驗(yàn)元、器件雙JK觸發(fā)器 CD4027 1片 三3輸入與非門 CD4023 1片 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)-參考材料 一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS161、74LS192的邏輯功能。 2學(xué)會(huì)用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。 3進(jìn)一步熟悉用示波器測試計(jì)數(shù)器輸出波形的方法。 二、預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)計(jì)數(shù)、譯碼和顯示電路的工作原理。

27、2預(yù)習(xí)中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS161、74LS192的邏輯功能及使用方法。 3按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、3、4的要求，設(shè)計(jì)并畫出邏輯電路圖。 4繪出十進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路中各集成芯片之間的連接圖。 三、實(shí)驗(yàn)原理與參考電路 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路是由計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器三部分組成的。 1計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器是典型的時(shí)序邏輯電路，它用來累計(jì)和記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)是數(shù)字系統(tǒng)中非常重要的基本操作，所以也是應(yīng)用最廣泛的邏輯部件之一。 集成計(jì)數(shù)器是中規(guī)模集成電路，其種類有很多。如果按各觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的次序分類，計(jì)數(shù)器可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器兩種。在同步計(jì)數(shù)器電路中，所有觸發(fā)器都以輸入計(jì)數(shù)脈沖為時(shí)鐘脈沖，應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)

28、器同時(shí)翻轉(zhuǎn)。在異步計(jì)數(shù)器電路中，有的觸發(fā)器以計(jì)數(shù)脈沖作為時(shí)鐘脈沖，有的則以其它觸發(fā)器的輸出作為時(shí)鐘脈沖，故而狀態(tài)更新有先有后，稱為異步；如果按照計(jì)數(shù)數(shù)字的增減分類，可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器三種；如果按計(jì)數(shù)器進(jìn)位規(guī)律分類，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和N進(jìn)制計(jì)數(shù)器三種。 計(jì)數(shù)器常從零開始計(jì)數(shù)，所以應(yīng)具有“置零(清除)”功能。此外計(jì)數(shù)器還有“預(yù)置數(shù)”的功能，通過預(yù)置數(shù)據(jù)于計(jì)數(shù)器中，可以使計(jì)數(shù)器從任意值開始計(jì)數(shù)。 常用集成計(jì)數(shù)器均有典型產(chǎn)品，不必自己設(shè)計(jì)，只需合理選用即可。下面介紹幾種常用的集成計(jì)數(shù)器。(1) 74LS192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器圖和表分別示出74LS192的外引線

29、排列圖和功能表。 表5.18.3 74LS192功能表 74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，具有雙時(shí)鐘和可預(yù)置功能。 當(dāng)清除端CR=1時(shí)，無論有無計(jì)數(shù)脈沖，Q3Q0均為0，即為異步清除。當(dāng)置數(shù)端=0時(shí)，無論有無計(jì)數(shù)脈沖，數(shù)據(jù)輸入端D3D0所置數(shù)據(jù)被并行送到輸出端Q3Q0。 當(dāng)CPD=1，計(jì)數(shù)脈沖從CPu送入，則在CP上升沿的作用下，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)，加到9后，進(jìn)位輸出端=0。當(dāng)CPu=1，計(jì)數(shù)脈沖從CPD送入，則在CP上升沿的作用下， 進(jìn)行減計(jì)數(shù)，減到0后，借位輸出端=0。(2) 74LS161 4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器 圖5.18.3和表5.18.4分別示出74LS161外引線排列圖和功能表。

30、 74LS161是TTL集成同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它的主要功能為 異步清除：當(dāng)=0時(shí)，無論有無CP，計(jì)數(shù)器立即清零，Q3Q0均為0，稱為異步清除。同步預(yù)置：當(dāng)=0時(shí)，在時(shí)鐘脈沖上升沿的作用下，Q3=D3，Q2=D2，Q1=D1，Q0=D0。計(jì)數(shù)：當(dāng)使能端ETP=ETT=1時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。鎖存：當(dāng)使能端=0或=0時(shí)，計(jì)數(shù)器禁止計(jì)數(shù)，為鎖存狀態(tài)。圖5.18.3 74LS161外引線排列2任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 如果要用中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，可用反饋清零法和反饋置數(shù)法。 （1）反饋清零法在計(jì)數(shù)過程中，將某個(gè)中間狀態(tài)N1反饋到清除端，使計(jì)數(shù)器返回到零重新開始計(jì)數(shù)。這樣可將模較大的計(jì)數(shù)器作為模較小（模為N）的計(jì)數(shù)器使用。若是異步清除，則N=N1，有毛刺；若是同步清除，則N=N1+1，且無毛刺。（2）反饋置數(shù)法反饋置數(shù)法可分為三種：（a）將數(shù)據(jù)輸入端全部接地（所置數(shù)為零），然后將某個(gè)中間狀態(tài)N1反饋到輸入端，當(dāng)計(jì)數(shù)到N1時(shí)，置數(shù)端為有效電平，將預(yù)先預(yù)置的數(shù)（零）送到輸出端，即計(jì)數(shù)器全部清零。（若為同步置數(shù)，計(jì)數(shù)器的模N=N1+1，異步置數(shù)，則N=N1）(b) 將模為N1的計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號反饋到置數(shù)端，并將數(shù)據(jù)輸入端置成最小數(shù)N2。則同步置數(shù)時(shí)，N=N1-N2；異步置數(shù)時(shí)N=N1-N2-1（此類計(jì)數(shù)器稱為可編程補(bǔ)碼計(jì)數(shù)器）。(c) 將數(shù)據(jù)輸入端置成最小數(shù)N2