门电路的逻辑功能

实验一门电路的逻辑功能

一、实验目的

1.掌握门电路逻辑功能的测试方法；

2.熟悉脉冲示波器和逻辑箱的使用方法；

3.了解TTL器件和CMOS器件的使用特点。

二、实验原理（简要）

测试门电路的逻辑功能有两种方法。一是静态测试法，其特点是给门电路输入端加固定的高（H）、低（L）电平。用示波器、万用表或发光二极管(LED)测出门电路的输出响应。二是动态测试法，其特点是给门电路的输入端加一串脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。

在测试时，示波器的探头或三用表的表笔必须与被测门电路的引脚直接接触，以免电路其他部分接触不良而产生错误判断。

门电路的逻辑符号对各类不同器件虽是通用的，但由于电路结构不同，使用时应注意各自的特点。

在实验中，正确使用实验仪器和设备是非常重要的，这不仅有助于获得正确的实验结果，而且有利于提高工作效率，还能避免仪器设备不必要的损坏。另外，还应了解安装和调试数字电路的一般知识。

三、器件

1.74LS00四2输入与非门1片

2.74LS02四2输入或非门1片

3.74LS512-3输入、2-2输入与或非门1片

4.74LS86四异或门1片

5.CD4011CMOS四2输入与非门1片

6.CD4001CMOS四2输入或非门1片

7.CD4070CMOS四异或门1片

8.晶体二极管2只

9.发光二极管（LED）3只

10.阻容元件若干（数百Ώ~数百kΏ）

四、实验内容与主要步骤

1．用静态测试法测试门电路的逻辑功能。

图一

表一

2．用动态测试法测试门电路的逻辑功能。（需自行补绘原理图）

a图b图c图d图e图f图实验结果（波形图）（需绘制输入、输出信号，信号边沿纵向对齐）

a波形图

b波形图

c波形图

d波形图

e波形图

f波形图

五、选做实验

（参见讲义）

六、思考题

（1）使用双踪示波器时，应怎样正确选择同步触发信号？

应选择频率低的信号作为同步触发信号。以1kHZ和2MHZ为例:用1kHZ作同步触发信号，看到1kHZ同时还能看到2MHZ信号波形；若用2MHZ作同步触发信号，则无法看到1kHZ信号波形。

（2）怎样判断门电路的逻辑功能是否正常？

把所有可能输入组合输入，看输出是否符合公式的逻辑。

（3）使用CMOS器件时，接入输入信号V1和电源电压VDD的正确次序应怎样？VI的范

围有何限制？

先接通电源电压VDD再加入输入信号VI。输入信号VI不能大于VDD或小于VSS，否则输入保护二极管会因为正向偏置而引起大电流。也是基于这点，必须按照先接通电源后加入信号，先撤出信号后关闭电源顺序进行操作。

（4）TTL门和CMOS门（使用+5V电源电压时）的输出高、低电平（VOH、VOL）大约各是多少伏？

TTL:74LS、74AS、74ALS——（3.6V/0.4V）

CMOS:74HC、74HCT——（5V/0.1V）

（5）为什么说异或门是可控反相器？

异或门逻辑为：当输入有奇数个1时，输出为1；偶数个1时，输出为0.

把其中一个输入作为控制端，当控制端为1时，若输入是1，则输出为0；若输入是0，则输出是1，实现了非门的功能；当控制端为0时，若输入是1，则输出是1；若输入是0，则输出为0，实现了直接传递数字信号的功能。

因为能够由控制端选择要实现的功能，所以称为可控反相器。

七、总结

本次实验室是本学期第一次数电实验，内容比较简单，复习了万用表和面包板的使用，掌握了门电路逻辑功能的测试方法。

注1：原理图、波形图等若电脑绘制不便，也可手绘后拍照、插入实验报告相应位置中。实验报告需保持格式整齐、内容完整。

注2：实验报告由各班学委收齐后、在下次实验课前统一用优盘拷给任课教师（上传至多媒体电脑）。