数字电子技术资料

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1、数字电子技术资料数字电子技术资料本文由 bao2135448 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。实验 3.1TTL 与非门参数的测试一,实验目的 1. 掌握 TTL 集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法. 2. 掌握 TTL 器件的使用规则. 3. 熟悉数字电路实验箱的结构,基本功能和使用方法. 二,实验预习要求 1. 了解数字实验箱的基本结构及使用方法. 2. 了解 TTL 与非门主要参数的定义和意义. 3. 熟悉各测试电路,了解测试原理及测试方法. 4. 熟悉 TTL 与非门 74LS00 的外引线排列. 5. 自拟实验步骤

2、和数据表格. 三,实验原理 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,因而得到了广泛的应用. (1)输出高电平 VOH图 1.1VOH 的测试电路图 1.2VOL 的测试电路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, VOH 必须大于标准高电平(VSH=2.4 V) ,接有拉电流负载时,VOH 将下降.测试 VOH 的电路 如图 1.1 所示. (2)输出低电平 VOL 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,VOL 必须低 于标准低电平(VSL=0.4V) ,

3、接有灌电流负载时,VOL 将上升. 测试 VOL 电路如图 1.2 所示. (3)输入短路电流 IIS 输入短路电流 IIS 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 IIS 就是前级的灌电流负载.一般 IIS8 的与非门才 被认为是合格的.图 1.3IIS 的测试电路图 1.4 扇出系数 N 的测试电路2. TTL 与非门的电压传输特性图 1.5TTL 与非门的电压传输特性图 1.6TTL 与非门的电压传输特性测试电路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 VOH, VOL, V

4、ON, Voff, VNH 和 VNL,如图 1-5 所示.传输特性 的测试电路如图 1.6 所示. 从图 1.5 中可知: 开门电平 VON:是保证输出为标准低电平 VSL 时,允许的最小输入高电平值.一般 VON 10 可用多块芯片级连) .图(6.4)为 60 分频电路. 电路连接方式为:芯片(1)的 CP 脉冲作为输入端, CO 接芯片(2)的 CP 端,从芯片(1)的(11)脚 和芯片(2)的 第 1 脚(即 9 和 5)输出到与非门,输出端同时接芯片的 15 脚(即 R 端) 3. 脉冲分配电路的设计 用 A,B,C 分别代表步进电机的三相绕组,步进电机的正,反转可用控制端 X 来

5、控制, X=1 表示正转,X=0 表示反转,正,反转时其脉冲分配电路状态转换如图 6.5 所示.表 2.1.1(a)正转(b)反转图 6.5 正,反转时脉冲分配电路状态转换上述状态转换为六拍通电方式的脉冲环形分配器.图 6.6 六拍通电方式的脉冲环行分配器图 6.6 为实现正转的脉冲环行分配器逻辑图. 置位,复位端加“0“之后,则,A=1,B=0,C=0,输入一个 CP 脉冲,则 A=1,B=1, C=0,再输入 CP 脉冲,则:A=0,B=1,C=0,依此下去即实现了步进电机的正转状态转换 关系. 四,实验仪器设备 1. 数字逻辑实验箱 . 2. 双踪示波器. 3. CC4017,CC401

6、3,CC4027,CC4011,74LS04 等. 五,实验内容及方法 1. CC4017 逻辑功能的测试. (1)如图 6.2 所示,将 EN,R 接逻辑电平开关输出插孔.CP 可用单次脉冲源,0 9 十个输出端接 LED 显示,按真值表要求设置逻辑开关,清零后,连续输入 10 个脉冲信号, 观察 10 个发生二极管的显示状态, ,并记录. (2)CP 改为 1Hz 左右的连续脉冲,观察,并记录结果. 2. 按图 6.4 连接电路,验证 60 分频电路的正确性 3. 按图 6.6 连接电路,验证脉冲环形分配器正确性. 六,实验报告 1. 画出完整的实验线路 2. 根据观察情况,分析实验结果

7、七,思考题1. 参照图 6.6 电路,设计一个可逆运行的三相六拍环形分配器线路.图 6.72. 用 CC40161 构成 60 分频器,如图 6.7 所示.实验 3.7四位双向移位寄存器一,实验目的 1. 移位寄存器 74LS194 的逻辑功能及使用方法. 2. 熟悉 4 位移位寄存器的应用. 二,实验预习要求 1. 了解 74LS194 的逻辑功能. 2. 用 4 位移位寄存器构成 8 位移位寄存器. 3. 了解移位寄存器构成环形计数器的方法. 三,实验原理图 7.174 LS194 逻辑符号及引脚排列1. 移位寄存器是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移.74 LS19

8、4 是一个 4 位双向移位寄存器, 最高时钟脉冲为 36MHZ, 其逻辑符号及引脚排列如图 7.1 所示: 其中:D0D1 为并行输入端;Q0Q3 为并行输出端;SR右移串引输入端;SL左移 串引输入端;S1,S0操作模式控制端;CR 为直接无条件清零端;CP为时钟脉冲输入端.74LS194 模式控制与状态的输出如表 7.1 所示.表 7.1CP CR0 1 1 1 1 1S1 1 0 1 0 S0 1 0 0 0 功能 清除 送数 右移 左移 保持 保持Q3Q2Q1Q0CR =0S 时,Q3Q2Q1Q0=0000 正常工作时, CR 置 1Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0,此时串行数据(S

9、R,SL)被禁 止 Q3Q2Q1Q0=DSRQ3Q2Q1 Q3Q2Q1Q0=Q2Q1Q0DSL Q3Q2Q1Q0=Q3nQ2nQ1nQ0n Q3Q2Q1Q0=Q3nQ2nQ1nQ0n图 7.3 环形计数器图 7.28 位的移位寄存器2. 用 74 LS194 构成 8 位移位寄存器 电路如图 7.2 所示,将芯片(1)的 Q3)接至芯片(2)的 SR,将芯片(2)的 Q4 接至 芯片(1)的 SL,即可构成 8 位的移位寄存器. 3. 74 LS194 构成环形计数器 把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端,就可以进行循环移位,如图 7.3 所示. 设初态为 Q3Q2Q1Q0=1000,则在

10、CP 作用下,模式设为右移,输出状态依次为: 1000 0100 0010 0001图 7.3 电路是一个有四个有效状态的计数器,这种类型计数器通常称为环形计数器.同 时输出端输出脉冲在时间上有先后顺序,因此也可以作为顺序脉冲发生器. 四,实验仪器与设备 1. 数字实验箱 2. 74 LS194,74LS00 实验内容及方法 五,实验内容及方法 1. 测试 74LS194(或 CC40194)的逻辑功能 根据图 7.1 接线, CR ,S1,S0,SL,SR,D3,D2,D1,D0 分别接逻辑电平开关输入插 孔;Q3Q2Q1Q0 用 LED 电平显示,CP 接单脉冲源输出插孔.按表 7.1 进

11、行逐项对比测试.(1)清零:令 CR =0,此时 Q3Q2Q1Q0=0000.之后置 CR =1 (2)送数:令 CR =S1=S0=1,D3D2D1D0=0101,加 CP 脉冲,观察 CP=0,CP 由 01, CP 由 10,三种情况下寄存器输出状态的变化.结果应该是输出状态的变化,应发生在 CP 的上升沿. (3)右移:令 CR =1,S1=0,S0=1,由右移输入端 SR 送入二进制码 0100,由 CP 端加 入 4 个脉冲,观察输出情况. (4)左移:先清零或预置,再令 CR =1,S1=0,S0=0,从 SL 送入 1010;连续输入 4 个 CP 脉冲,观察输出情况. (5)

12、保持:令 CR =1,S1=S0=0,加 CP 脉冲,观察寄存器的输出状态是否变化. 2. 8 位的移位寄存器 (1)(1)参照图 7.2 连接电路,Q0 Q 7 用 LED 显示;CR (2)(2) 用并行送数法预置寄存器为某一个二进制数码 (如: = S1=S0=1, 1101) 送 ;(3)(3)设定 S1S0 移位模式(S1S0=01 右移) ,用单脉冲源依次输入 CP 脉冲,观察 Q0 Q 7 的变化情况. 3.环行计数器 (1)(1)参照图 73 连接电路, Q0 Q 3 用 LED 显示 (2)(2)参照实验内容 2 进行,观察输出状态的变化情况. 六,实验报告 1. 总结 74

13、LS194 的逻辑功能 2. 画出相应的电路图,画出环行计数器的输出波形图 七,思考题 自行设计一个模 8 的环行计数器.实验 3.8传输门的使用一,实验目的 1. 掌握 CMOS 传输门(CC4016)的功能及应用. 2. 用传输门构成程控脉冲振荡电路和可编程运算放大器. 二,实验预习要求 1. 复习传输门的工作原理,熟悉(CC4016)的引线排列. 2. 复习用传输门和或非门构成多谐振荡器的工作原理. 三,实验原理 1. 传输门基本原理(a)电路 a)电路 a) 图 8.1(b)代表符号 代表符号 CMOS 传输门所谓传输门(TG)就是一种传输模拟信号的模拟开关.CMOS 传输门由一个 P

14、 沟道和 一个 N 沟道增强型 MOS 管并联而成,如图 8.1 是它的代表符号.TP 和 TN 是结构对称的器 件,它们漏极和源极是可互换的.设输入模拟信号的变化范围为-5V 到+5V.为使衬底与漏 源极之间的 PN 结任何时刻都不致正偏,故 TP 的衬底接+5V 电压,而 TN 的衬底接-5V 电 压.两管的栅极由互补的信号电压(+5V 和-5V)来控制,分别用 c 和 c 表示. 传输门的工作情况如下:当 c 端接低电平(-5V)时,TN 的栅压为-5V,uI 在-5V 到+5V 范围内的任意值,TN 均不导通.同时,TP 的栅压为+5V,uI 在-5V 到+5V 范围内的任意值, TP

15、 亦均不导通.可见,当 c 端接低平时,开关是断开的. 为使开关接通,可将 c 端接高电平(+5V) .此时 TN 的栅压为+5V,uI 在-5V 到+3V 的 范围内,TN 导通.同时,TP 的栅压为-5V,uI 在-3V 到+5V 的范围内 TP 将导通.(a) (a) 逻辑图 图 8.2 四联双向开关 CC4016由上分析可知,当 uI+3V 时,仅有 TP 导通.当 uI 在-3V 到+3V 的范围内, N 和 TP 两管均导通. T 进一步分析还可看到, 一管导通的程度愈深, 另一管的导通程度则相应地减小.换句话说,当一管导通电阻减少,则另一管的导通电阻就 增加.由于两管系并联运行,

16、可近似认为开关的导能电阻近似为一常数.这是 CMOS 传输 门的优点. 图 8.2 为 CC4016 的逻辑图和外引线排列图.(b) 外引线排列图 图 8.2 四联双向开关 CC40162. 传输门的应用 (1)门控振荡器图 8.3 门控振荡器如图 8.3 所示,当 c 为“1“时,TG 导通电路振荡,VO 输出矩形波;当 c 为“0“时,TG 截止,电路停止振荡. (2)程控脉冲振荡器图 8.4 程控脉冲振荡器如果要获得不同频率矩形波,可采用如图 8.4 所示的电路,只要对 A,B,C 加入不同 的电平控制,即可获得不同频率的矩形波. (3)程控运算放大器 传输门可以传输数字信号, 也可以传输模拟信号, 在运算放大器的反馈部分采用程控方 式,可以改变放大器的电压放大倍数.如图 8.5 程控放大器所示.图 8.5 程控放大器四,实验仪器设备 1. 数字电路实验箱 2. CC4016,CC4001,uA741,电阻,电容. 3. 双踪示波器 4. 直流电源 五,实验内容及方法 1. CC4016 功能测试 CC40