数字电路实验讲义--09物理学

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1、目录实验一逻辑门电路的逻辑功能与性能参数测试2实验二组合逻辑电路的功能测试9实验三锁存器和触发器的逻辑功能及相互转换15实验四计数、译码、显示电路20实验五寄存器及其应用26实验六随机存取存储器的应用30实验七D/A、A/D转换器42实验八智力竞赛抢答装置的设计4950实验一逻辑门电路的逻辑功能与性能参数测试一、实验目的1．熟悉数字万用表、示波器和数字电路基础实验箱的使用；2．掌握TTL和CMOS与门主要参数的测试方法；3．了解门电路的电压传输特性的测试方法；4．掌握74LS00与非门、74LS02或非门、74136异或门、74LS125三态门和CC4011门

2、电路的逻辑功能；5．掌握三态门的逻辑功能。二、预习要求1．了解TTL和CMOS与非门主要参数的定义和意义。2．熟悉各测试电路，了解测试原理及测试方法。3．熟悉74LS00、74LS02、74136、74LS125和CC4011的外引线排列。4．画实验电路和实验数据表格。三、实验原理与参考电路1、TTL与非门的主要参数TTL与非门具有较高的工作速度、较强的抗干扰能力、较大的输出幅度和负载能力等优点烟而得到了广泛的应用。图1.1VOH的测试电路图1.2VOL的测试电路（1）输出高电平：输出高电平是指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值。空载时，必须大

3、于标准高电平（），接有拉电流负载时，将下降。测试的电路如图1.1所示。（2）输出低电平：输出低电平是指与非门的所有输入端都接高电平时的输出电平值。空载时，50图1.3IIS的测试电路图1.4扇出系数N的测试电路必须低于标准电平（），接有灌电流负载时，将上升。测试的电路如图1.2所示。（3）输入短路电流：输入短路电流是指被测输入端接地，其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流。前级输出低电平时，后级门的就是前级的灌电流负载。一般＜1.6mA。测试的电路见图1.3。(b)测试电路图1.5与非门电压传输特性及测试电路(a)电压传输特性（4）扇出系数N：扇出系数N是指

4、能驱动同类门电路的数目，用以衡量带负载的能力。图5.4所示电路能测试输出为低电平时，最大允许负载电流，然后求得。一般N>8的与非门才被认为是合格的。502．TTL与非门的电压传输特性利用电压传输特性不仅能检查和判断TTL与非门的好坏，还可以从传输特性上直接读出其主要静态参数，如、、、、和[如图1.5（a）所示]。传输特性的测试电路如图1.5（b）所示。从图1.5（a）中可知：开门电平：是保证输出为标准低电平时，允许的最小输入高电平值。一般<1.8V。关门电平：是保证输出为标准高电平时，允许的最大输入低电平值。高电平噪声容限：低电平噪声容限：3、与非门的逻辑功能

5、与非门的逻辑功能如表1.1所示。表1.1TTL与非门功能表4、CMOS与非门的主要参数（1）输出高电平输出高电平是指在规定的电源电压下（例如12V）下，输出端开路时的输出高电平。通常VOH≈VDD。（2）输出低电平图1.6CMOS与非门测和电路输出低电平是指在规定的电源电压下（例如12V）下，输出端开路时的输出低电平。通常VOＬ≈0V。和的测试电路如图1.6所示。输入端全部接高电平时测；将其中任一输入端接地，其余输入端接高电平时测。5、CMOS与非门的电压传输特性CMOS与非门的电压传输特性是指与非门输出电压随输入电压而变化的曲线。这个特性曲线很接近理想的电压

6、传输特性曲线，是目前其它任何逻辑电路都比不上的，该曲线如图1.7所示。CMOS与非门电压传输特性曲线测试方法与TTL与非门电压传输特性曲线测试方法基本一样。只是将不用的输入端接到电源＋VDD上即可，不得悬空。测试电路如图1.8所示。50图1.8CMOS与非门电压传输特性曲线测试电路图1.7CMOS与非门电压传输特性曲线从特性曲线上可知，CMOS与非门输出的高电接近电源电压VDD，输出低电平接近０V。VT为CMOS与非门的转换电压，也称阈值电压，即当输入电压超过VT时，输出为低电平；当输入电压低于VT时，输出为高电平．如果T1、T2的参数完全对称，阈值电压图1.

7、974LS00外引线排列图1.10CC4011外引线排列本实验选用的TTL与非门为74LS00，选用的CMOS与非门为CC4011。它们的外引线排列如图1.9和图1.10所示。6、三态门逻辑门的输出有高、低电平、高阻三种状态的门电路。（1）三态门种类按逻辑功能分：三态与非门、三态缓冲门、三态非门、三态与门。按控制模式分：低电平有效的三态门和高电平有效的三态门。（2）三态门逻辑符号50本实验选用的74LS125，外引线排列如图1.11所示。图1.1174LS125外引线排列四、实验内容1．用数字万用表分别测量TTL与非门74LS00在带负载和开路两种情况下的输出

8、高电平和输出低电平。测试电路如图1.1