数字逻辑电路实验(自考)

数字逻辑电路实验(自考)

实验一 集成电路触发器

及应用

一 实验目的

1． 验证基本RS 触发器的逻辑功能

二 实验原理

触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和逻辑状态“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成各种是序电路的最基本的逻辑单元。

1、 基本RS 触发器

由两个与非门交叉偶合构成，电路结构和逻辑符号如1所示：

图1

基本RS 触发器具有置“0”、置“1”和保持三种功能。通常称D S =D R =1时的输出状态为保持。另外，基本RS 触发器也可以用两个“或非门”组成，注意，此时为高电平触发有效。

三 实验器件

数字实验箱

集成电路芯片：74LS00（4011）

电阻： 3.3K ×2

四、实验内容

1. 用基本RS 触发器组成一个无抖动的开关（单脉冲发生器或称消抖动开关）电路连接如图2所示 使用微动开关作为D R 、D S 端的控制输入。

图2

画出RS触发器真值表

实验体会：通过本次实验，加深了我对RS触发器基本功能的认识，锻炼了我的动手能力，达到了理论联系实际的目的！

实验二555集成电路及应用

一实验目的

1. 熟悉555集成电路的电路结构，工作原理及其特点。

2. 掌握555集成电路的基本应用。

二实验原理

555又称为集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路。由于内部电压标准使用了三个5KΩ电阻，故取名为555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556，所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。双极型的电源电压范围为：

+5V—+16V，输出的最大负载电流可达200mA，CMOS型的电源电压范围为：+3V—+18V，但输出最大负载电流在4mA以下。

555内部电路结构如图1及外部引脚排列图2所示：

图1 图2

引脚功能：

1：接地；2：触发端（V I2）；3：输出端（u0）；4：复位端（R）；5：控制电压端（V C0）；6：阈值端，比较器C1输入（V I1）；7：放电端（u’0）；8：电源端（V CC）。

电路由三部分组成：比较器C1C2为第一部分（参考电压形成电路），基本RS触发器为第二部分，集电极开路输出的放电三极管T D和G3为第三部分，输出驱动电路和放电开关管T D、G3作用是提高电路带负载的能力。

555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳触发器、多谐振荡器、施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。

三实验器件

双踪示波器

数字实验箱

函数发生器

集成电路芯片：NE555

电阻、电容若干

555引脚分布图如图3所示：

图3

四实验内容

1. 用555定时器设计一个单稳态触发器

电路设计基本原理

单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间之后，再自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于单稳态触发器具有这些特点，常用来产生具有固定宽度的脉冲信号。

用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，且暂稳态维持时间为T W = lnRC = 1.1RC，即仅与电路本身的参数R、C有关。

1、按图4连接，取R 1=30KΩ，R = 100KΩC= 0.1uf，C1= C2 = 0.01uf

输入信号u i由单次脉冲源提供，用双踪示波器观察输入u i、输出u0波形，测定输出波形幅度与暂稳态时间t W。

2、将R改变为5 KΩ，输入端加1KHz的连续脉冲，用双踪示波器观察输入u i、输出u o波形，测定幅度、频率及暂稳态时间t W。

图4 单稳态触发器

实验体会：

通过本次实验，使我学习了555的相关功能，着重学习了围绕555搭接的单稳态触发器相关功能，对555的认识不断加深！

实验三±12V双向电压变换器

一实验目的

1. 学习简单综合电路的搭试。

2. 锻炼实际动手调试的能力。

二实验原理

双向电压变换器的电路如图1所示。电路可以将+5V直流压变换为±12V 双向电压。

图1 ±12V双向电压变换器的电路

图2 A、B波形

非门1、2组成振荡器，它产生频率为8KHz，占空比为50%的方波信号。该信号输入给IC2CD4017触发器的CL端，经IC2的二分频，在非门3与非门2的输出端A和B，便可得到图2所示的波形，它们在不同的时间有着不同的电平关系，从而形成VT1、VT2工作状态的四个区域。在t1区域，VT1和VT2均导通，在L上流过一定的电流；在t2区域，VT1导通，VT2截止，由于L上的电流不能突变，t1区域段的电流依然维持并通过VT1和VT2流向C2，在C2上产生正电压；在t3区域，VT1和VT2均导通；在t4区域，VT1截止，VT2导通，t3区域段的电流依然维持并通过VT2和VT1向C1充电，因为电流是反向的，所以在C2上产生负电压。

以上过程不断地重复进行，于是在C1和C2上便可得到正负12V的电压输出。

三实验器件

数字实验箱

集成电路芯片CD4011 CD4017 CD4069

9012（PNP）9013（NPN）电感：300uH

电阻：1M、68K、2×4.7K，电容：100u、1000P若干。

引脚分配如图3所示: