电子仪器TTL芯片

实验教学目的

本实验课是大学有关理工类专业一门重要基础实践教学课。该实验课重在培养学生数字电路的实践技能，不仅要求学生完成基本实验、综合实验，还要学会设计中小型数字系统的工程方法，并能独立完成调试过程。

目的是使学生更好地巩固和加深对理论知识的理解，增强学生理论联系实际的能力，提高学生的工程素质，通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和今后工作打下良好的基础。实验方式（1）完成实验预习，进入实验室时必须提交本次实验的预习报告。（2）由指导教师讲解实验的基本要求、任务、操作步骤及注意事项。（3）在教师的指导下，完成本专业必修的实验项目和选修的实验项目。（4）一人一组独立完成实验项目。实验基本要求（1）掌握数字逻辑实验箱等常用仪器的基本原理、功能及其使用方法。

（2）掌握常用数字集成电路的主要参数及逻辑功能的基本测试方法、器件优劣的判断。

（3）具有使用仪器查找和排除电路故障的能力，能根据电路原理对故障现象进行分析，借助相关仪器，逐步缩小故障范围，排除故障。（4）通过实验，进一步掌握数字电路的综合分析与设计方法。

序号实验项目名称内容提要实验要求实验类型1电子仪器的使用，TTL芯片性能和参数的测定①TTL与非门逻辑功能、主要参数的测试方法与使用；②数字电路实验箱；③进一步熟悉示波器；④数字万用表的使用

必修验证2组合逻辑电路一SSI/MSI组合逻辑电路的功能测试与设计：①原码/反码发生器；②全加器的逻辑功能测试及应用；③码制转换；④数据选择器的逻辑功能的测试及其应用；⑤（74LS153）双四选一数据选择器实现一个四变量组合逻辑函数。

必修验证3组合逻辑电路二译码器的逻辑功能的测试及其应用：①双二--四线译码器（74LS139）；②三--八线译码器（74LS138）；③用译码器实现数据分配器；④用数据分配器和数据选择器构成多路信号传输电路；⑤用74LS139实现三—六或三—七线译码。

必修综合4集电极开路OC门与三态门的应用①集电极开路OC门与三态门的逻辑功能与应用；②

OC门的线与、驱动和电平转换；③三态门构成的总线应用。必修综合

实验内容安排（自动化、测控\通信工程、电子专业适用.32学时）5触发器及其应用①触发器逻辑功能的测试；②触发器逻辑功能的相互转换和应用；③采用边沿JK（74LS112）、D（74LS74）触发器和三--八线译码器构成一个流水灯电路。必修综合6计数器和译码显示器的设计与应用；移位寄存器及其应用①计数器和移位寄存器逻辑功能的测试；②利用给定计数器（74LS161、74LS191）实现任意模值计数器；③通过数码管或LED显示计数器的状态；④采用双向移位寄存器（74LS194）设计任意模值的环形和扭环形计数器。必修综合7波形产生及整形：555定时电路应用1）晶体多谐振荡器电路参数测试。2）用555定时电路设计：①多谐振荡器；②单稳态触发器；③施密特触发器。

必修综合8基于EWB软件的数字电路仿真实验一熟悉ElectronicsWorkbench5.0软件的使用，设计一个交通灯控制电路。选修设计9基于EWB软件的数字电路仿真实验二设计一个数字时钟控制电路。具有时、分、秒的校正功能。选修设计实验成绩与考核（1）学生第一次进入实验室后，按学号顺序与实验台编号依次

固定座次，以后每次实验均按该方法固定自己的实验台。（2）学生所记录的实验数据等应符合实验教学要求（经教师认可），评分，记入平时成绩。学生整理好自己的实验台后方可离开实验室。

（3）未完成实验的学生利用该周星期六和星期天另行补做实验。（4）指导教师检查预习报告和批改实验报告，评分，记入平时成绩册，平时成绩占该实验课总成绩的70%。（5）在完成该教学实验后，安排一次综合性实验考试，考试内容由学生抽签确定，考试过程中由指导老师当场评分，该实验考试成绩占实验总成绩的30%。 采用教材采用教材

《电子技术基础实验》电子基础教学实验中心编著四川大学出版2005.8参考资料《数字逻辑》毛法尧高等教育出版社2000.7《电子技术基础（数字部分）》康华光高等教育出版社2000.6《数字电子技术基础》贾达化学工业出版社1998.11《电路与电子学》刘淑英等电子工业出版社2002.3实验中应注意的问题电路设计问题

在数字逻辑电路设计时，应根据要求进行设计。布线问题做到认真、合理地布线：

1.设计电路，画出逻辑电路图，并标出各管脚号，将所用芯片所有端（数据输入，使能、清零、置位等端子）预先标记：接电源、地或外部输入信号等，为实验布线打好基础。2.布线时，先将电源和地线接好（包括使能端、清零端等），再按信号的输入输出关系连好电路，需要经常变换的信号线最后接。3.接好后，对照电路图仔细核对后，再打开电源，开始实验测试。故障检测与排除用设计好的数字电路进行实验，电路达不到预期的逻辑功能时，如果是组合电路，说明电路没能按真值表工作；如是时序电路，说明电路没能按状态表工作，均表明电路存在故障。发现和排除故障主要掌握数字电路是一个二元系统（只用“0”和“1”两种状态）的特点，利用“逻辑判断”方法：1.

完成布线后应检查一遍，以查出漏接和错接的导线。2.

检查电源是否正常，芯片是否发烫，如是，则立即断电。3.

用逻辑笔查出断线、引线虚接等。按照电路的逻辑功能，分别检查各级电路的输入输出是否正常。4.

对于有故障的多级电路，为减少调测工作量，可将可疑范围分成两个区，分别检测。5.

如果怀疑芯片坏了，对于SSI或简单功能的MSI，可以通过测试它的逻辑功能，迅速判断芯片的好坏。实验箱面板介绍电源开关LED发光二极管显示区（共12个）连线区逻辑开关区（12个）单脉冲连续脉冲逻辑笔七段数码管显示区BCD码输入（1）熟悉数字电路实验箱的基本功能和使用方法，进一步熟悉示波器和数字万用表的使用。（2）掌握TTL与非门基本电参数的测试方法，了解

TTL集成电路的参数规范。实验目的（1）实验器件:TTL芯片74LS00。（2）实验设备：数字电子技术实验箱1台，双踪示波器1

台，台式万用表。2.实验仪器及器件实验一电子仪器、TTL芯片3.实验原理门电路特性参数的好坏，在很大程度上影响整个电路工作的可靠性。选用TTL74LS00二输入端四与非门进行参数的实验测试，以掌握门电路主要参数的意义和测试方法。参数按时间特性分两种：静态参数和动态参数。静态参数：指电路处于稳定的逻辑状态下测得的各项技术参数，如门电路的低电平输入电流等；动态参数：指逻辑状态转换过程中与时间有关的参数，如门电路的平均传输时间等。实验一电子仪器、TTL芯片实验一电子仪器、TTL芯片（1）空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff。

Pon：与非门输入端全为高电平时，输出端为低电平且不接负载时的功率损耗，即Pon=Vcc·Iccl

Poff

：与非门输入端至少有一个为低电平时，输出端为高电平且不接负载时的功率损耗，即Poff=Vcc·IcchVcc－电源电压；Iccl－导通电源电流；Icch－截止电源电流。

图1空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff的测试电路图实验一电子仪器、TTL芯片（2）输入短路电流

IIS又称低电平输入电流IIL指：一个输入端接地，其他输入端悬空时，流过该接地输入端的电流。测试电路如图所示。（3）输入高电平电流

IIH指：一个输入端接高电平，其余输入端接地时，流过该高电平输入端的电流。测试电路如图所示。实验一电子仪器、TTL芯片（4）输出高电平VOHVOH

指：输出不接负载，当与非门有一个以上输入端为低电平时的电路输出电压值。测试电路如图所示。（5）输出低电平VOL指：与非门所有输入端均接高电平时的输出电压值。测试电路如图所示。输出高电平VOH和输出低电平VOL的测试电路图实验一电子仪器、TTL芯片（6）电压传输特性曲线、开门电平Von和关门电平Voff

保证输出不高于标准低电平USL

时,允许的输入高电平的最小值。称为开门电平Von。保证输出不小于标准高电平USH时,允许的输入低电平的最大值。称为关门电平VOFF。实验一电子仪器、TTL芯片（7）平均传输延迟时间tpd平均传输延迟时间是衡量器件开关速度的重要指标。一般情况下，低速组件约为40～160ns，中速组件tpd约为15～40ns，高速组件tpd约为8～15ns，超高速组件tpd＜8ns。组件平均传输延迟时间的近似计算方法：tpd＝T/6，其中T为用三个门电路组成振荡器的周期。平均传输延迟时间tpd的测试电路如图所示。实验一电子仪器、TTL芯片4.实验内容及步骤：TTL与非门参数测试（1）空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff的测试。读出电流值IccL、IccH

和电压值Vcc，记入表1

中。（2）高电平输入电流IIH和低电平输入电流

IIL

的测试。读出电流表上显示电流值记入表1

中。（3）输出高电平VOH

和输出低电平VOL

的测试。读出电压表上显示电压值记入表1中。（4）电压传输特性曲线，确定开门电平Von和关门电平

Voff

。按测试电路连线，旋转电位器RW，使Vi逐渐增大，同时读出Vl和

V2值，其中Vl值为输入电压，V2为输出电压。将V1和V2记入表2中，并绘出V1-V2的曲线，即电压传输特性曲线。（5）平均传输延迟时间tpd的测试。从示波器中读出振荡周期T，用公式算出tpd，记入表1中。实验一电子仪器、TTL芯片表1TTL器件参数测试参数VccIcclPonVccICCHPoffIILIIHVOHVOLTtpd测量值实验一电子仪器、TTL芯片表2TTL器件(74LS00)电压传输特性V1输入电压V2输出电压电压传输特性曲线Von=Voff=实验一电子仪器、TTL芯片实验一电子仪器、TTL芯片5.实验预习预习：(1)TTL和CMOS电路的技术规范，了解各参数的含义。(2)复习TTL和CMOS各参数的测试方法。(3)熟悉TTL与非门的外型