[信息与通信]数电实验

1、(1-1)数字电子技术实验课程教案u方 文 郁u授课班级：08电气工程及其自动化1，2u授课时间：2010年 3月 u授课地点：数字电路实验室(1-2)实验一实验一 集成门电路逻辑功能测试集成门电路逻辑功能测试及其实现及其实现 逻辑函数逻辑函数一、实验目的一、实验目的1. 熟悉数字电路实验熟悉数字电路实验箱的基本功能和使用方法；的基本功能和使用方法；2. 熟悉各种门电路的逻辑符号熟悉各种门电路的逻辑符号,熟悉集成电路的引熟悉集成电路的引脚排列规律及使用方法。脚排列规律及使用方法。3. 掌握用与非门实现逻辑函数的方法。掌握用与非门实现逻辑函数的方法。(1-3)二、实验仪器与器材二、实验仪器与器材

2、u1、th-sz-a型数字电路实验箱型数字电路实验箱2、万用表、万用表3、集成电路、集成电路 74ls00两输入四与非门两输入四与非门 u 74ls20双双4输入与非门输入与非门(1-4)三三 实验注意有关事项：实验注意有关事项：u1. 阅读实验说明书的有关说明，如三. 实验原理（3）;五.注意事项.u2. 不要把食品带入实验室.u3.画实验电路图要注意三要素：集成电路型号；使用的引脚；输入/输出变量。(1-5)四、设计好实验内容有关实验电路图及其记录表四、设计好实验内容有关实验电路图及其记录表 格格1、 74ls00两输入四与非门两输入四与非门逻辑功能测试逻辑开关+5v地地(1-6)74ls

3、00与非门逻辑功能测试表输入变量 输出变量 输出电压输出理论值a b y v y(1-7)2.用与非门实现函数y=ab+ac =(ab)(ac)的实验电路图ac124536131211b74ls0074ls0074ls00(1-8)函数y=ab+ac逻辑功能测试表a b c y0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1(1-9)3.用与非门实现函数y=a+（a(bc)）(a+(bc+d)+bc =a+bc=(a(bc)的实验电路图abc12453613121174ls0074ls0074ls00(1-10)函数y=a+(a(bc)(a+(bc+d)+bc逻

4、辑功能测试表a b c y0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1(1-11)五.实验步骤：u1. 设计好实验中要使用的实验电路图，并设计绘制好相应的表格。表格中要填入理论的数据。u2. 把数字电路实验箱上的电源开关断开。u3. 在数字电路实验箱中相应管脚数的集成电路插座轻轻地插上74ls00与非门集成电路芯片。u4. 把14脚接上电源，7脚接上地。u5. 按实验电路图连接其他管脚引线，输入变量接逻辑电平输出插孔，输出变量接逻辑电平指示插孔。然后，检查一遍，确认没有错误。(1-12)实验步骤u6. 把 逻辑电平输出开关全部朝下，逻辑电平全为0。u7. 打

5、开电源开关。u8. 开始进行实验，并记录相应的数据，若实验数据与理论数据不同，要分析，是实验错误，还是理论数据错误，决定是否重做。u9. 实验结束，整理使用的设备，电子元器件，交相关人员检查好后，告诉实验指导老师，才能离开实验室。(1-13)(1-14) 学生实验报告首页有 关 内 容 的 填 写 说 明u课程名称：数字电子技术实验u实验室名称：数字电路实验室u实验项目名称：按“数字电子技术实验”课程教学进度明细表填写出。u如：实验一 集成门电路逻辑功能测试与实现逻辑函数；u 实验二 ttl门电路逻辑参数测试u 实验三 组合逻辑电路设计（一）u实验报告要求装訂。(1-15)郑重声明：u画实验电

6、路图要注意三要素：u(1)集成电路型号；u(2)使用的引脚；u(3)输入/输出变量(1-16)通告u实验一实验报告留下准备存档的同学：u一班：u 黎 强 （ 4）95 林华星 （11）95u杨丽蓉（18）95 梁梓未（49）90u二班：u田博雅（1） 98 黄巧莉（18）99u康玉琦（42）98 陈新建（50) 98(1-17)(1-18)实验二实验二 ttl 集成门电路逻辑参数测试集成门电路逻辑参数测试u注意事项：注意事项：u本次实验是ttl 集成门电路逻辑参数的测试，由于集成门电路的逻辑参数与集成门电路的类型密切相关，所以，在实验过程中要注意选择ttl集成门电路74ls20。拒绝使用的74

7、hc 型号的器件了。u如： (2) 74ls20主要参数的测试。这时，就不能使用74hc型号的器件了。u画实验电路图要注意三要素：集成电路型号；使用的引脚；输入/输出变量u实验内容-给出每一题实验电路图及其表格(1-19)（1）验证）验证ttl集成与非门集成与非门74ls20的逻辑的逻辑功能：功能：一. 实验电路图abcd12456y174ls20&(1-20)u二。真值表abcdy1 y211110111101111011110(1-21)u(2) 74ls20主要参数的测试u1.iil低电平输入电流的测试的实验电路vccma16147&74ls20(1-22)u2.iih高电平输入电流的测

8、试的实验电路1avcc6147&74ls20(1-23)iil/maiih/ua(1-24)u3.测试74ls20的电压传输特性和u4.测试74ls20的输入负载特性的实验电路图viv0vcc&3004.7k&vccvivo+5v1114766vovi2，4，514774ls2074ls20(1-25)vi/v00.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0vo/v(1-26)输入负载特性测试表格u ri/k0.30.50.71 11.52 25 571010vi(v)vo(v)(1-27)(1-28)通告u实验二实验报告留下准备存档的同学：u一班：u

9、黎 强 （ 4）95 林华星 （11）95u杨丽蓉（18）95 梁梓未（49）90u二班：u张训斌（6） 96 余慧楷（20）98u王芳文（21）98 张文静（49) 95(1-29)(1-30)(1-31) 关于实验一实验报告的 讲评u学生实验报告首页有 关 内 容 的 填 写 说 明u课程名称：数字电子技术实验 u实验室名称：数字电路实验室u实验项目名称：按“数字电子技术实验”课程教学进度明细表填写出。u如：实验一 集成门电路逻辑功能测试与实现逻辑函数；u 实验二 ttl门电路逻辑参数测试u 实验三 组合逻辑电路设计（一）u实验报告要求装訂。(1-32)重点提示：u画实验电路图要注意三要素

10、：集成电路型号；使用的引脚；输入/输出变量u本次实验课，既是讲实验相关的内容，也可以看着一次习题课，因此希望同学格外重视。u本次实验和下次实验都是组合逻辑电路设计，其设计步骤：(1-33)形式变换形式变换写出表达式写出表达式并简化并简化4.2.2 组合逻辑电路的设计方法（重点）根据实际逻辑问题根据实际逻辑问题最简单逻辑电路最简单逻辑电路设设 计计步骤：步骤：确定输入、输出变量确定输入、输出变量列出真值表列出真值表分析题意，将设计分析题意，将设计 要求转化为逻辑关要求转化为逻辑关系，这一步为设计系，这一步为设计组合逻辑电路的关键组合逻辑电路的关键根据设根据设计要求计要求根据设计所用根据设计所用芯

11、片要求芯片要求画逻辑电路图画逻辑电路图选择所需选择所需门电路门电路(1-34)实验三 组合逻辑电路设计（一）（1）某工厂三个车间：a、b、c和一个自备电站，站内有两台发电机m、n。n的发电能力是m的二倍。如果一个车间开工，启动m就可以满足要求；如果二个车间开工，启动n就可以满足要求；如果三个车间开工，启动m、n才能满足要求。请用74ls86和74ls00设计一个控制电路，由a、b、c车间的开工情况来控制m、n的启动。(1-35)u根据 题意可以确定：u3个输入变量：a,b,cu2个输出变量：m,n(1-36) 真值表abcmn0000000110010100110110010101011100

12、111111(1-37)um=abc+abc+abc+abcu =a(b c)+a(b c) =a b cun=abc+abc+abc+abcu =(a b)c+ab = (a b)c)(ab)u 或者写成:u n=ab+ac+bc=(ab)(ac)(bc)u从使用器件的种类来看，前者好些；后者u要用增加4输入与非门74ls20。(1-38)u实验电路图& &abc12541234445631312611mn74ls0074ls0074ls8674ls86(1-39)u(2)设计一个a、b、c的三人表决电路，其中a是主裁判，b、c是副裁判。a具有否决权。设计要求：用最少数量的2输入与非门实现。

13、装好电路，验证其逻辑功能。(1-40) 真值表abcy00000010010001101000101111011111(1-41)uy=abc+abc+abcu = abc+abc+abc+abcu =ab+acu =(ab)(ac)u该逻辑函数既可以用74ls00来实现，也可以用74ls03 oc门来实现，但是后者需要选择上拉电阻，比较麻烦，因此，这里选用74ls00来实现。(1-42)(2)实验电路图abc123&645121311y74ls0074ls0074ls00(1-43)u（附加题,有时间就做）设a、b、c、d代表四位二进制数码，函数x=8a+4b+2c+d,用74ls20和74

14、ls00设计一个组合逻辑电路，使函数当输入数4xic，uce 0.3v称为饱和区。称为饱和区。(1-100)ic(ma )1234uce(v)36912ib=020 a40 a60 a80 a100 a此区域中此区域中 : ib=0,ic=iceo,ube 死区电死区电压，称为截压，称为截止区。止区。(1-101)（3）主要参数）主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。还有共基、共集接法。共射共射直流电流放大倍数直流电流放大倍数：bc_ii 1.电流放大倍数电流放大倍数

15、和和 (1-102)工作于动态的三极管，真正的信号工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为的变化量为 ib，相应的集电极电流变，相应的集电极电流变化为化为 ic，则，则交流电流放大倍数交流电流放大倍数为：为：biic (1-103)例：例：uce=6v时时：ib=40 a, ic=1.5ma； ib=60 a, ic=2.3ma。5 .3704. 05 . 1iibc_ 4004. 006. 05 . 13 . 2iibc 在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： = (1-104)2.集集-基极反向截

16、止电流基极反向截止电流icbo aicboicbo是集是集电结反偏电结反偏由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向电的反向电流，受温流，受温度的变化度的变化影响。影响。(1-105)3.集集-射极反向截止电流射极反向截止电流iceo aiceo(1-106)becnnpicboiceo= ibe+icbo ibe ibeicbo进入进入n区，区，形成形成ibe。根据放大关根据放大关系，由于系，由于ibe的存在，必的存在，必有电流有电流 ibe。集电结反偏集电结反偏有有icbo例如：例如：(1-107)4.集电极最大电流集电极最大电流icm集电极电流集电极电流ic上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，当值的下降，当 值下降到正常值的三分值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为之二时的集电极电流即为icm。所以集电极电流应为：所以集电极电流应为：ic= ib+iceo而而iceo受温度影响很大，当温度上升受温度影响很大，当温度上升时，时，iceo增加很快，所以增加很快，所以ic也相应增加。也相应增加。三极管的温度特性较差三极管的温度特性较差。(1-108)5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之