門電路功能測試及組合邏輯電路設(shè)計方案

實驗1門電路功能測試及組合邏輯電路設(shè)計實驗?zāi)康模?） 掌握常用門電路的邏輯功能及測試方法。（2） 掌握用小規(guī)模集成電路設(shè)計組合邏輯電路的方法。實驗儀器設(shè)備與主要器件數(shù)字電路實驗箱一個;雙蹤示波器一臺；穩(wěn)壓電源一臺；數(shù)字萬用表。74LS00（四2輸入與非門）一片；74LS10（三3輸入與非門）一片；74LS20（二4輸入與非門）一片。實驗原理TTL集成邏輯電路的種類繁多，現(xiàn)以74LS00為例介紹其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和工作原理。如圖所示，當(dāng)輸入信號A、B中有一個是低電平時，T1必有一個發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，并將T1的基極電位鉗在0.9V（設(shè)定VIL=0.2V,VBE=0.7V）。這是T2不會導(dǎo)通。（由于T1集電極回路電阻是R2和T2的b-c結(jié)反向電阻之和，阻值非常大，所以T1工作在深度飽和狀態(tài)，使VCE（sat）~0）。T2截止后VC2為高電平，VE2為低電平，從而使T4導(dǎo)通，T5截止，輸出端F為高電平VOH。當(dāng)輸入信號A、B均為高電平（VIH=3.4V）時，如果不考慮T2的存在，則Vbl=3.4V+0.7V=4.1V。然而T2和T5不但存在，而且必然導(dǎo)通。一旦T2和T5導(dǎo)通后Vbl便被鉗在了2.1V（3X0.7V），所以T1的基電極實際不是4.1V，而只能是2.1V左右。這樣，T2導(dǎo)通使VC2降低而VE2升高，導(dǎo)致T4截止，T5導(dǎo)通，輸出變?yōu)榈碗娖絍OL。與非門輸入輸出關(guān)系見表。使用時應(yīng)對選用的器件進行簡單的邏輯功能檢查，以保證實驗的順利進行。測試門電路有靜態(tài)測試動態(tài)測試兩種方法。靜態(tài)測試時，門電路輸入端加固定高（H）（L）電平，用示波器，萬用表或發(fā)光二級管（LED）測出門電路的輸出響應(yīng)。動態(tài)測試時，門電路的一個輸入端加脈沖信號，用示波器觀察輸入波形和輸出波形的同步關(guān)系。下面以74LS00為例簡述測試方法。74LS00為四2輸入與非門，與非門的電路如圖2-1-1所示。74LS00將4個2輸入與非門封裝在一個集成芯片中，共14條引線。使用時必須在第14引腳上加+5V電壓，第7引腳與地接好。整個測試過程包括靜態(tài)測試、動態(tài)測試和主要參數(shù)測試三部分。1.靜態(tài)邏輯功能測試靜態(tài)邏輯功能測試用來檢驗門電路的真值表，確認門電路邏輯功能是否正確。實驗時，可將74LS00中的一個與非門輸入端A、B分別作為輸入邏輯變量，加高、低電平，觀察輸出電平是否符合2-1-2的與非門真值表。測試電路如圖2-1-2所示。實驗輸入端A、B輸入的電平由數(shù)字電路實驗箱中的邏輯電平產(chǎn)生電路產(chǎn)生，輸出F可直接插至邏輯電平指示電路的某一路進行顯示。2.動態(tài)邏輯功能測試動態(tài)邏輯功能測試輸入信號波形和電路圖分別如圖2-1-3及圖2-1-4所示。

動態(tài)測試適用于數(shù)字系統(tǒng)運行中邏輯功能的檢查。測試時，電路輸入串行數(shù)字信號，用示波器比較輸入與輸出信號的波形，以此確定電路的功能。試驗時與非門輸入端A加1KHz的脈沖信號Vi,如圖2-1-3所示，另一端加上開關(guān)信號，觀察F輸出波形是否符合功能要求。組合電路的設(shè)計要從給定的邏輯功能要求出發(fā)，設(shè)計出符合該邏輯功能要求的電路，如圖2-1-5所示。設(shè)計步驟如下：（1） 根據(jù)設(shè)計任務(wù)列出真值表；（2） 通過對卡諾圖或邏輯表達式的化簡，得出最簡邏輯表達式；（3） 選擇合適的標(biāo)準器件實現(xiàn)邏輯函數(shù)。2.1.4實驗內(nèi)容1?對74LS00進行功能測試，按圖2-1-2實現(xiàn)靜態(tài)測試，測試結(jié)果與表2-1-2對照，說明其邏輯功能是否正確；按圖2-1-4實現(xiàn)動態(tài)測試，畫出輸入輸出同步波形圖，并說明實驗所得波形是否符合要求。（1）靜態(tài)測試：仿真圖：U1A5VU1A2N1711（2）動態(tài)測試仿真：（2）動態(tài)測試仿真：XSC174LSQ0D示波器輸入輸出波形:分析測試圖日2-1-8所示電路的邏輯功能,557.343us -9.998V 2.461V輯表達式K7.343us -9.998V 2.461V0.000s 0.000V XSC174LSQ0D示波器輸入輸出波形:分析測試圖日2-1-8所示電路的邏輯功能,557.343us -9.998V 2.461V輯表達式K7.343us -9.998V 2.461V0.000s 0.000V 0.000V的F列中寫出邏輯表達式邏輯圖：時間軸保存Ext.Trigger12iOaU7A1OB74LSDDD13ijg

D國U8B U10A74LS00D 74LS10D11U9CABCF00000010010001111000101111011111

3、設(shè)計一個控制樓梯電燈的開關(guān)控制器。設(shè)樓上樓下各裝一個開關(guān)，要求兩開關(guān)均可控制樓梯間的一個電燈。設(shè)樓上樓下開關(guān)分別用KI、K2表示，1表示開關(guān)閉合，0