数字电子技术实物实验

1、电子技术实物实验 8第二部分 数字电子技术实物操作实验实验一 与非门逻辑功能及参数测试一、 实验目的(1) 熟悉TTL与非门(74LS20及74LS00型)主要技术指标的实际测量方法。(2) 掌握各种TTL与非门的逻辑功能。(3) 掌握验证逻辑门电路功能的测试方法。(4) 掌握门电路闲置输入端的处理方法。二、 实验仪器及器件数字逻辑实验箱，万用表，双踪示波器，74LS00、74LS20与非门。三、 实验内容1. 认识元件及管脚观察芯片的外形、引脚排列及各引脚的位置和功能。芯片管脚号码排列:芯片型号上的字头朝上，一般左边有个半圆形的缺口，缺口下面的管脚为1号管脚，沿着逆时针方向，依次为2，3，4

2、。如果是14管脚的芯片，下面一排管脚依次为17号（从左到右），上面一排依次为814号(从右往左)，如图2-1所示。实验提供两种集成与非门：TTL集成与非门74LS20(4输入端两与非门)、74LS00(2输入端四与非门)，其引脚分配及内部电路图如图2-1所示。 图2-1 74LS00、74LS20引脚及内部电路图 2. 主要指标的测量 (1) 空载导通电流及空载导通功耗空载导通功耗，是指当与非门空载（输入端悬空）并且输出为低电平时，产生的功耗。 (2-1)实测 （ ）测试电路如图2-2所示。 图2-2 测试电路 图2-3 测试电路(2) 空载截止电源电流及空载截止功耗，测试电路如图2-3所示。

3、空载截止电源电流是指与非门至少有一个输入端接低电平，输出端开路时电源提供的电流。空载截止功耗为空载截止时电源电流与电源电压之积，即 (2-2)实测 （ ）(3) 输入短路电流指“与非门”任一输入端经mA表接地，其余输入端和输出端均开路时，该mA表的显示值即为输入短路电流，此值应小于0.4。测试电路图如图2-4所示。图2-4 测试电路 图2-5 和测试电路实测（ ）(4) 开门电平和关门电平的测量。按图2-5接线，将与非门任一输入端接最大输出为5V的直流信号源，其余各输入端悬空。将从0逐渐增加，当输出端刚刚达到0.35V左右时的输入电压即为再次调节输入电压，使开始时的输出为低电平，然后逐渐减小，

4、当输出端刚刚达到高电平2.7V时的输入电压即为。实测（ V）实测（ V）(5) 输出高电平和输出低电平的测量。将与非门任一输入端接地，其他输入端悬空，测量输出端的电压，即得。将图2-5中调至输入高电平3.6V，此时测得的输出电压值即为。 实测（ V）实测（ V）将(1)(5)中测得的参数，记录到表2-1中。表2-1 芯片参数型号74LS0074LS20(6) 电压传输特性按图2-5接线，将从0向5V变化，逐点记录和输出端的电压值到表2-2中。表2-2 关系（V）0.30.511.21.31.351.41.451.51.61.72.43.6Vo（V）3. 逻辑功能测试74LS00为四个2输入与非

5、门电路，74LS20为两个4输入与非门电路。实验时，可任选其中一个门（2输入与非门或4输入与非门）接成实验电路，其输入端分别接数字逻辑实验箱的逻辑电平开关（0/1开关），输出端接发光二级管（LED 0/1指示器），LED亮为高电平（逻辑），LED熄灭为低电平（逻辑0）。测试74LS00（2输入与非门）逻辑功能将74LS00正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表2-3的要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平，记录表2-3中。测试74LS20（4输入与非门）逻辑功能表2-4 74LS20逻辑功能测试表输入输出ABCDY11110111001100010000表2-3 74LS00逻辑功能测

6、试表输入输出ABY 00011011将74LS20正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表2-4的要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平，记录表2-4中。 4. 动态测试(1) 将74LS20中一个与非门的任意一输入端输入单极性方波信号（方波信号可从数字逻辑实验系统中获得，方波信号频率以稳定观察波形为准），在其它输入端均接高电平（0/1开关打在1位置）或一个输入端接低电平两种情况下，用示波器观察输入方波电压与输出方波电压的波形，比较两波形的相位关系，记入表2-5中。 表2-5 74LS20动态测试其它输入端均接高电平1个输入端接低电平(2) 在步骤(1)中的第一种情况下，若接0/1开关的

7、任意引脚悬空，输出波形如何？若三个引脚都悬空，输出波形又怎样？四 、实验报告要求(1) 整理实验数据，完成表2-1表2-5的记录。(2) 描述74LS00、74LS20芯片的功能。(3) 回答步骤4 (2)的问题。(4) 说明TTL与非门闲置输入端的处置方法。五、相关知识TTL与CMOS集成门电路在结构与电气特性方面有很大的差别，因此在使用时，需要注意以下几点。 (1) TTL门电路的电源电压为5V，而CMOS门电路的电源电压可为318V。 (2) TTL门电路输入端可以悬空，且悬空端的状态为“1”，CMOS门电路输入端原则上不能悬空，且悬空端状态不定。 (3) TTL门电路某输入端经电阻接地

8、时，该端状态与所接电阻阻值有关，CMOS门电路某输入端经电阻接地时，不管阻值多大，该端状态恒为“0”。 (4) TTL门电路输出高电压3.6V，输出低电平0.3V。CMOS门电路输出高电平/2，输出低电平0V。实验二 集成译码器一、实验目的(1) 掌握中规模数字集成电路译码器的逻辑功能。(2) 利用3-8译码器实现组合逻辑电路。(3) 利用3-8译码器实现八路分配器。二、实验仪器及器件数字逻辑实验箱、双踪示波器、74LS138、74LS20三、实验原理 1. 译码器介绍 译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出

9、。译码器不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配，存储器寻址和组合控制信号等。译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。前者又分为变量译码器和代码变化译码器。变量译码器表示输入变量的状态，如2线-4线、3线-8线等译码器。本次实验提供的译码器为3线-8线译码器（74LS138），74LS138管脚及逻辑符号如图2-8所示，其中，、为地址输入端，、为译码器的输出端，、为使能端。（b） （a） （c）图2-8 3线-8线译码器74LS138（a）逻辑图（b）方框图（c）引脚图2. 用译码器和门电路实现组合逻辑电路对于译码器，若有n个输入变量，则有2n个不同的组合状态，对应n变量的全部最小

10、项。而对于给定逻辑函数可写成最小项之和的标准式，对标准式两次取非即为最小项非的与非，即(2-3)一个3-8译码器有3个选择输入端，一般可实现最多三个输入变量的逻辑函数。3. 用译码器实现数据分配变量译码器实际上是负脉冲输出的脉冲分配器。将需要传输的数据作为译码器的使能信号，地址码作为数据输出通道的选择信号，译码器就成为一个数据分配器。若在使能端输入数据信息，则地址码所对应的输出是数据信息的反码；若在或端输入数据信息，地址码所对应的输出就是该端数据信息的原码。若数据信息是时钟脉冲，则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。四、实验内容1. 74LS138译码器逻辑功能测试将译码器使能端接固定电平（或地）

11、，地址端分别接至逻辑电平开关（0/1开关），八个输出端依次接在发光二极管（LED 0/1指示器），按照表2-6逐项测试74LS138逻辑功能，观察输出LED显示状态，并将结果填入表2-6中。表2-674LS138译码器逻辑功能测试结果输入输出 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. 用译码器和门电路实现组合逻辑电路按图2-9连接电路，并按表2-7改变地址端的输入值，观察LED灯的显示状况，并将结果填入表2-7中。根据表2-7的结果，写出图2-9电路实现的组合逻辑函数F的表达式，分析总结结果。画出实现逻辑函数的电路图。表2-7 真值表A2A1A0F000001010011100101110111 图2-9用74LS138和与非门实现组合逻辑电路 3. 用译码器实现数据分配按图2-10连接电路，使地址开关量110。图2-10用74LS138实现数据分配(1) 使能端接1Hz方波输入数据，观察LED闪动的位置。(2) 使能端接1Hz方波输入数据，并把输入端和输出端接双踪示波器，调节方波频率使示波器显示稳定，比较并记录输入输出波形。(3) 接高