数电实验讲义（修改）东华理工大学 - 图文

基本原理实验

实验一 门电路逻辑功能测试及应用

一、实验目的

1.熟悉数字电路学习机和双踪示波器的使用方法； 2.熟悉门电路的逻辑功能；

3.掌握TTL门电路、CMOS门电路功能及外特性的测试方法； 4.掌握基本集成逻辑芯片的正确使用与应用。

二、实验器材

1.数字电路学习机 2.双踪示波器 3.万用表 4.集成芯片

74LS00 74LS02 TC4011 5.0～10KΩ电位器 6.导线若干

1台 1台 1台 1片 1片 1片 1只

四2输入TTL与非门 四2输入TTL或非门 四2输入COMS与非门

三、预习要求

1.了解数字电路学习机和双踪示波器的使用方法（见附录）； 2.熟悉所用集成芯片的引线位置及各引线用途； 3.复习门电路工作原理及相应逻辑表达式； 4.复习门电路主要特性及参数的意义。

四、实验内容及步骤

实验前按学习机使用说明书先检查学习机电源是否正常，然后选择实验用的集成芯片，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意VCC及地线不能接错。线接好后经实验指导老师检查无误方可通电实验。实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。

1.测试门电路的逻辑功能

分别将集成芯片74LS00、TC4011、74LS02插入面包板，接好VCC和地线，输入端接S1~S8（电平开关输出插口）任意两个，输出端接电平显示发光二极管（D1~D8）任意一个，列出各自的真值表，写出逻辑表达式。（集成芯片引脚图见图1-9、图1-10、图1-11）

2.TTL门电路（74LS00）主要参数的测试

（1）输出高电平VOH与输出低电平VOL的测定。

VOH—是指输入端有一个或一个以上为低电平时的输出高电平值，其测试图如图1-1所示。

VOL—是指输入端全部接高电平时的输出低电平值，其测试图如图1-2所示。 （2）输入短路电流IIS的测定。

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IIS—是指输入端有一个接地，其余输入端接高电平（或TTL门输入端的开路）时，流入接地输入端的电流。有时也把VI=0时的输入电流叫输入短路电流IIS。

分别按图1-3（a）、（b）所示测量IIS，分析两种情况下测定的IIS值，你认为结果是否合理，为什么？

（3）高电平输入电流IIH的测定。

IIH—是指输入端有一个接高电平，其余输入端接低电平（接地）时，流入该输入端的电流。

VCC（+5V）VOHVCC（+5V）VOL&V&V

图1-1 VOH的测试电路 图1-2 VOL的测试电路

VCC（+5V）VCC（+5V）&IISmAVOIISmA&VO

（a） （b）

图1-3 IIS的测量电路

分别按图1-4（a）、（b）所示测量IIH，分析两种情况下测定的IIH值是否合理，为什么？

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VCC（+5V）IIH?A&VO

（a） （b）

图1-4 IIH的测量电路

3.电压传输特性的测量

（1）TTL与非门的电压传输特性的测试。

TTL与非门的电压传输特性测试电路图如图1-5所示，改变电位器W的中心抽头的位置，使输入电压VI按表1-1变化，用万用表测出每个VI对应的VO的大小，填入表1-1中，并在坐标纸上画出电压传输特性曲线。

VCC（+5V）WVIV&VVO

图1-5 电压传输特性测试电路

表1-1 TTL与非门的电压传输特性的测试

VI（V） 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 VO（V） （2）CMOS门电路的电压传输特性的测试。

将集成芯片按图1-5接线，输入电压VI按表1-2的大小变化，测出对应的VO值的大小，填入表1-2中，并用坐标纸画出电压传输特性曲线。

表1-2 CMOS与非门的电压传输特性的测试 VI（V） 0.0 0.5 1.0 1.4 1.7 2.0 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.0 4.0 5.0 VO（V） 4.CMOS门电路平均传输时间的测量

用一片TC4011按图1-6接线，输入电压VI接学习机上的连续脉冲，选择合适的连

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续脉冲的频率，用双踪示波器观察并记录输入、输出相位差（记录VI-VO波形），计算每个门的平均传输延迟时间的tpd值。

V i&&&&V O

图1-6 CMOS门电路平均传输时间测量电路

5.利用逻辑门控制输出

（1）利用与非门控制输出。

用一片74LS00按图1-7接线，在X输入端输入连续脉冲，在S输入端分别加低电平“0”和高电平“1”时，用示波器分别观察输出端Y的波形，将结果填入表1-3中，讨论S对输出脉冲的控制作用。

表1-3 与非门控制输出 Y 输入X t0 X YY输出Y St（S=0时） 0

Y输出Y 图1-7 与门控制输出

t（S=1时） 0 （2）利用或非门控制输出。

用一片74LS02按图1-8接线，在X输入端输入连续脉冲时，在S输入端分别加低电平“0”和“1”时，用示波器分别观察输出端Y的波形，将结果填入表1-4中，讨论S对输出脉冲的控制作用。

表1-4 或非门控制输出

&输入X Y0t tXS??1Y

输出Y （S=0时） 输出Y （S=1时） Y0 图1-8 或非门控制输出

Yt 0 6.门电路的应用：半加器

如果不考虑进位，将两个一位二进制数相加，称为半加。实现半加运算的电路叫做半加器，它的真值表如表1-5所示，试用74LS00（或CT4011）

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实现半加和Sn电路，画出逻辑电路图。

表1-5 半加器真值表 An 0 0 1 1

Bn 0 1 0 1 Sn 0 1 1 0 五、实验报告要求及讨论

1.按各步骤要求填表并画逻辑图。 2.回答问题：

（1）怎样判断门电路逻辑功能是否正常？

（2）与非门和或非门一个输入接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？

（3）异或门又称可控反相门，为什么？

（4）CMOS门电路的多余输入端能否悬空，为什么？

14Vcc131211109814Vcc1312111098&&1234&&GND567&&1234&&GND567

图1-9 74LS00的外引脚图 图1-10 TC4011的外引脚图

14Vcc1312111098

??1??11234??1??1GND567

图1-11 74LS02的外引脚图

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