实验一集成逻辑门电路的测试与使用
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实验一:集成逻辑门电路的测试与使用
一.实验目的:
1.学会检测常用集成门电路的好坏的简易方法;
2.掌握TTL与非门逻辑功能和主要参数的测试方法;
3.掌握TTL门电路与CMOS门电路的主要区别。
二.实验仪器与器件:
1.元器件:74LS20、74LS00(TTL门电路),4011(CMOS门电路);
2.实验仪器:稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。
三.实验原理:
1.集成逻辑门电路的管脚排列:
(1)74LS20(4输入端双与非门):Y= ABCD
V CC2A 2B N C2C 2D 2Y
1A 1B N C1C 1D 1Y GND
V
CC :表示电源正极、GND:表示电源负极、N
C
:表示空脚。
(2)74LS00(2输入端4与非门):Y= AB V4A 4B 4Y 3A 3B 3Y
1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
(3)4011(2输入端4与非门):Y= AB
V CC4A 4B 4Y 3Y 3B 3A
1A 1B 1Y 2Y 2B 2A GND
集成门电路管脚的识别方法:将集成门电路的文字标注正对着自己,左下角为1,然后逆时针方向数管脚。
2.TTL与非门的主要参数有:
导通电源电流I CCL、低电平输入电流I IL、高电平输入电流I IH、输出高电平V OH、输出低电平V OL、阈值电压V TH等。
注意:不同型号的集成门电路其测试条件及规范值是不同的。
3.检测集成门电路的好坏的简易方法:
(1)在未加电源时,利用万用表的电阻档检查各管脚之间是否有短路现象;
(2)加电源:利用万用表的电压档首先检查集成电路上是否有电,然后再利用门电路的逻辑功能检查电路。
例如:“与非”门逻辑功能是:“见低出高,同高出低”。
对于TTL与非门:若将全部输入端悬空测得输出电压小于0.4V,将任一输入端接地测得输出电压大于3.5V,则说明该门是好的。
思考:COMS与非门如何测试。
四.实验内容和步骤:
1.将74LS20加上+5V电压,检查集成门电路的好坏。
2.TTL与非门的主要参数测试:
(1)导通电源电流I CCL= 。
测试条件:V CC=5V,输入端悬空,输出空载,如图(1)。
图(1)图(2)
14 13 12 11 10 9 8
1 2 3 4 5 6 7
(2)低电平输入电流I IL= 。
测试条件:V CC=5V,被测输入端通过电流表接地,其余输入端悬空,输出空载,如图(2),依次测量每个输入端。
(3)高电平输入电流I IH= 。
测试条件:V CC=5V,被测输入端通过电流表接V CC,其余输入端接地,输出空载,如图(3),每个输入端都测一下。
注意:在测试中万用表应串入电路中,档位选择应由10mA档逐渐减小。
图(3)图(4)
3.比较TTL门电路和CMOS门电路的性能:
在下列情况下,用万用表电压档测量图(4)V i2端得到的电压填入表(2):
在不同的V i1下74LS00 4011
V i1接高电平(3V)
V i1接低电平(0.4V)
V i1经100Ω电阻接地
V i1经10kΩ电阻接地
思考:请回答为何结果不同?
五.实验报告要求:
1.记录本次实验中所得到的各种数据。根据测试数据判断所测与非门的逻辑关系是否正确。
2.思考并回答下列问题:
TTL与非门中不用的输入端可如何处理?各种处理方法的优缺点是什么?CMOS与非门呢?
实验二:组合逻辑电路的设计
一. 实验目的:
1.掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法; 2.掌握组合逻辑电路的调试方法。 二.
实验仪器和器件:
1.实验仪器:稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。
2.元器件:74LS151、74LS04、74LS20、74LS138、74LS125;它们的管脚排列如下:
(1)74LS04(非门): Y= A
1A 1Y 2A
2Y 3A 3Y GND
(2)74LS138(3线—8线译码器):
A 0 A 1 A 2 S 2 S 3 S 1 Y 7 GND
(2)74LS125(三态缓冲器):Y=A (C=0)、Y 为高阻(C=1)
V CC 4C 4A 4Y 3C 3A 3Y
(6)74LS151(八选一数据选择器):
Y=A2A1A0D0+A2A1A0D1+A2A1A0D2+A2A1A0D3+A2A1A0D4+A2A1A0D5+A2A1A0D6+ A2A1A0D7
D3 D2 D1D0Y Y S GND
三.实验原理:组合逻辑电路的设计大致可分为以下几个步骤:
1.根据给定的实际问题的逻辑关系列出真值表;
2.根据真值表写出逻辑函数表达式并化简;
3.根据集成芯片的类型变换逻辑函数表达式并画出逻辑电路图;
4.检查设计的组合逻辑电路是否存在竞争冒险,若有则设法消除。
四.实验内容与步骤:
1.根据组合逻辑电路的设计方法自行设计下列题目:
(1)设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路,要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮。要求用74LS138和与非门实现。
(2)用三态门和非门设计一个数据传输电路:要求当C=0时传输A路数据、当C=1时传输B路数据。
(3)人的血型有A、B、AB、O 4种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图(1)中用箭头指示的授受关系。试用数据选择器和非门电路设计一个逻辑电路,判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定。(提示:可以用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型。用另外两个逻辑变量的4种取值表示受血者的血型。)
A A
B B
AB AB
O O
图(1)