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可以进行多个数字电路实验,门电路实验,逻辑电路实验的具体介绍
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课 时 授 课 计 划
第节
班级
1、2
电自 06-1
7、8
电自 06-2
授课人 邢迎春
日期
周次
9 月 4
1-1
9 月 4
1-1
室主任签字 牛永奎
课题名称
实验一 集成逻辑门电路功能测试
教学目的
掌握集成逻辑门电路功能及参数测量,学会用集成门电路搭接其它逻辑功能电路的方
法。
教学重点
逻辑门电路的测量
教学难点
用集成门电路搭接其它逻辑功能电路
教学方法
自学指导、实验操作
课堂环节 组织教学 导入新课 讲授新课 巩固新课 布置作业
时间分配 2 3 40 50 5
作业、复习内容、要求
复习内容:教材实验一
作 业:课后复习思考题
课后小结
实验一 门电路逻辑功能及测试
1
一、实验目的
1.掌握门电路的逻辑功能及测试方法。
2.熟悉集成电路引脚排列特点和使用常识。
3.了解门电路主要参数的测试方法。
二、实验仪器、设备
万用表、电平显示器、“0、1”信号、导线、 与 非 门 74LS00(CD4011 )、与门 74LS08 、非门
74LS04、或门 74LS32。
三、实验原理
在数字电路中,所谓“门”就是实现一些基本逻辑关系的电路。最基本的逻辑关系有与、或、非三种,
所以最基本的逻辑门是与门、或门和非门。
1.与门是执行与功能的逻辑部件,其逻辑关系的特点是:只有当全部输入端都是高电平时,输出才
是高电平;只要有一个输入端为低电平,输出端就是低电平。2 输入端与门的逻辑表达式可写成:
Y=AB。
2.或门是执行或功能的逻辑部件,其逻辑关系的特点是:只要有一个输入端是高电平,输出才是高
电平;只有全部输入端为低电平,输出端才是低电平。2 输入端或门的逻辑表达式可写成:Y=A+B。
3.非门是执行非功能的逻辑部件,其逻辑关系的特点是:输入端是高电平时,输出端是低电平;输入
端为低电平时,输出端是高电平。非门的逻辑表达式可写成:Y= 。
4.在门电路中,应用最广泛的是与非门,把与门和非门连接起来就是与非门。同理,将或门和非门
连接起来,就可构成或非门。
本实验采用 2 输入端四与非门,低功率肖特基 TTL(74LS00)和 4000B 系列 CMOS(CD4011)。它
们的引脚排列如实验图 1-1、1-2 所示。每片集成电路中有 4 组独立的与非门,其构造和逻辑功能相同,
每组都有两个输入端和一个输出端,与非门的逻辑符号如实验图 1-3 所示。
5.TTL、74LS 电路输入端悬空代表逻辑电平“1”,而 CMOS 电路的输入端不允许悬空,闲置不用的
输入端可与其它端并接,或按逻辑电平要求接 V
DD
或 V
SS
,如实验图 1-4 所示。
2
实验图 1-1 74LS00 引脚图
GND
2A
2Y
2B
1Y
1B
1A
4B
V
CC
4Y
4A
3Y
3A
3B
74LS00
1
2
3
4
5
6
7
14
13
12
11
10
9
8
V
SS
2Y
2B
2A
1Y
1B
1A
4B
V
DD
4Y
4A
3A
3B
3Y
CD4011
1
2
3
4
5
6
7
14
13
12
11
10
9
8
实验图 1-2 CD4011 引脚图
实验图 1-3 74LS00 、CD4011 逻辑符号
A
1
B
1
Y
1
A
2
B
2
Y
2
A
3
B
3
Y
3
A
4
B
4
Y
4
&
&
&&
6.74LS00 采用肖特基二极管作为输入级,组成与门电路,用三极管作为输出级实现非的逻辑功能。
① 输入端至少有一端接低电平,输出高电平 V
OH
达 3.6V。且可带一定的拉电流负载(I
OH
)。
② 输入端全部接高电平,可带较大的灌电流负载(I
OL
)。
四、实验内容及步骤
V
CC
接 5V 电源(V
DD
接 5V 电源),V
SS
(GND)接地。
1.与非门逻辑功能的测试
任选一个独立的与非门,输入端分别接逻辑电平开关,输出端接电平显示器,用万用表测输出端的
电位。将结果记录在实验表 1-1 中。
实验表 1-1
输 入 输 出
A B
逻辑电平 输出电压值
Y 74LS00 CD4011
0 0
0 1
1 0
1 1
2.用与、或、非门组成其它功能的逻辑门
(1)组成与非门电路
用一个与门和一个非门连线,就可构成一个 2 输入端的与非门电路。输入端 A、B 分别接逻辑开关,
输出端 Y 接电平显示器,测试其功能。将结果记录在实验表 1-2 中。
(2)组成或非门电路
用一个或门和一个非门连线,就可构成一个 2 输入端的或非门电路。输入端 A、B 分别接逻辑开关,
输出端 Y 接电平显示器,测试其功能。将结果记录在实验表 1-2 中。
3
V
DD
V
SS
V
DD
V
SS
A
B
Y
A
B
Y
A
B
Y
与非门闲置输入端接法
或门闲置输入端接法
实验图 1-4 闲置输入端接法
&
& ≥1
(3)组成异或门电路
用与门、或门、非门自己组成异或门电路。测试其功能,将结果记录在实验表 1-2 中。
实验表 1-2
输 入 输 出
A B
逻辑电平(与非门) 逻辑电平(或非门) 逻辑电平(异或门)
Y Y Y
0 0
0 1
1 0
1 1
3.参数测量
(1)空载导通功耗 P
ON
的测量
测量电路如图 1-5 所示,与非门输入端全部开路、输出端空载,测量电源电流 I
CC
,得与非门总的空
载导通功耗。P
ON
=I
CC
×V
CC
此值小于 20mW 为合格。
测得 I
CC
= mA。
测得 I
IS
= mA。
(2)输入端短路电流 I
IS
的测量
将与非门任一输入端经毫安表接地,如图 1-6 所示,其余各端悬空,毫安表读数即 I
IS
值,此值小于
0.4mA 为合格。
(3)开门电平 V
ON
和关门电平 V
OFF
的测量。
V
ON
的测量:测量电路如图 1-7 所示。测量时将 V
I
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 V
ON
,此值小于 1.8V 为合格。
测得 V
ON
= V。
V
OFF
的测量:测量电路同上。调节输入电压 V
I
,使开始时的输出端为低电平,然后逐渐减小 V
I
,当输
出端刚刚达到高电平 2.7V 时的输入电压即为 V
OFF
,此值大于 0.8V 为合格。
测得 V
OFF
= V。
(4)输出高电平 V
OH
和输出低电平 V
OL
的测量
V
OH
的测量:测量电路同上。将与非门任一输入端接地,其它输入端悬空,测量输出端的电压值,即
得 V
OH
,此值大于 3.2V 为合格。
测得 V
OH
= V。
4
V
CC
I
CC
7
14
74LS00
图 1-5 空载导通功耗 P
ON
的测量
I
IS
&
图 1-6 输入端短路电流 I
IS
的测量
mA
V
OL
的测量:测量电路同上。将输入电平 V
I
调至输入高电平 3.6V,此时测得的输出电压值即为 V
OL
的值
此值小于 0.35V 为合格。
测得 V
OL
= V。
五、思考题
1.与非门在什么情况下输出低电平?什么情况下输出高电平?
2.根据实验表格内容,写出与非门、或非门的逻辑关系表达式。
3.对于 TTL 门电路不用的输入端应如何处理?
课 时 授 课 计 划
第节
班级
1、2
电自 06-1
3、4
电自 06-2
授课人 邢迎春
日期
周次
9 月 11
2-1
9 月 11
2-1
室主任签字 牛永奎
5
V
I
&
图 1-7 V
ON
、V
OFF
、V
OH
、V
OL
的测量
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zqpyqf
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