课 题 门电路逻辑功能及参数测试 1．掌握门电路集成芯片的引脚排列顺序的识别方法； 2．掌握门电路逻辑功能测试及芯片好坏检测的方法； 3．了解门电路的主要参数含义及测试方法。 需2课时 教 学 目 的 要 求 教 学 重 点 教 学 难 点 1．门电路集成芯片的逻辑功能测试； 2．门电路集成芯片主要参数测试； 门电路电压传输延迟时间tpd测试 教案编写日期 年 月 日 提示与补充 教 学 内 容 与 教 学 过 程 教学组织： 一、课堂组织考勤，分组。 二、实验前言 《数字电子技术》课程是继《电路分析》和《模拟电子技术》之后的又一门专业基础课，它是今后学好专业课程的基石，通过《数字电子技术实验》同学们能够对理论知识进一步加深理解，提高理论联系实际、综合运用所学理论知识的能力。 三、新授课内容，逐条指出 1．门电路集成芯片的引脚排列顺序识别；（掌握） 2．TTL门电路分类；（了解） 3．TTL集成电路使用规则及注意事项；（重点） 4．COMS集成电路分类；（了解） 5．COMS集成电路使用规则及注意事项；（重点） 6．TTL门电路逻辑功能测试；（重点） 7．TTL门电路主要参数测试；（难点） 四、实验小结 1．TTL、COMS集成电路使用规则及注意事项； 2．TTL基本门电路的逻辑功能； 五、学生需要完成实验报告 完成讲义“实验报告要求”中的1、2、3、4、5项内容。
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本次实验基本任务 1． 门电路集成芯片的引脚排列顺序的识别 2．TTL集成门电路分类 TTL 门电路分74商用系列和54军用系列两大类，每类都有若干个子系列。两者具有完全相同的电路结构和电气参数，差别仅为工作温度范围和电源电压范围。54系列的工作温度范围为-55℃~+125℃，电源电压范围为5V±10%。74系列的工作温度范围为0℃~70℃，电源电压范围为5V±5%。 3．74系列集成电路大致可分为7大类： 1）74××系列； 2）74H××系列 ； 3）74S××系列； 4）74AS××系列； 5）74LS××系列； 6）74ALS××系列； 7）74F××系列； 4．TTL集成电路使用规则 1）74LS系列的TTL集成电路对电源电压要求严格，正常工作电压为5V±10%，超过5.5V将损坏芯片，低于4.5V将不能正常工作，且电源极性不能接反。 2）TTL电路的逻辑高电平“1”的电压大于2.4V，低电平“0”的电压小于0.8V。 3）对于闲置的输入端处理方法： （1）一般小规模TTL集成电路的输入端，实验时允许悬空处理，但容易受外界干扰导致逻辑功能紊乱，对于输入端有较长连线，中规模以上的TTL电路或元件密度大而复杂的电路，为了提高电路的抗干扰性能，所有闲置的输入端必须按逻辑要求接入电路，不能悬空。 （2）将多余的输入端直接接+5V（或通过1~10K的电阻后再接到+5V）上，或直接接地（也可通过680Ω~2KΩ的电阻接地，当所接电阻大于4.7k时，输入端相当于置“1”）。 （3）将多余的输入端与使用的输入端并联。 以上方法均应按电路的逻辑要求进行选用。 4）输出端不允许直接接地或直接接+5V电源，否则损坏芯片，有时为了获得较高的输出电平，允许输出端通过3~5.1k的电阻接至+5V上。
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5）输出端不允许并联使用（OC门和三态门除外）。 6）LS系列逻辑门电路的高电平驱动能力一般为5mA，低电平为20mA。 5．CMOS集成门电路分类 1）CD40系列（基本系列）：速度慢； 2）CD45系列： 3）HC/HCT系列： 4）AHC/AHCT系列 5）LVC/ALVC系列： 6．CMOS集成电路使用规则 1）VDD接电源正极，VSS接电源负极（或地┻），不允许接反。CD4000系列的电源电压范围为+3V~18V内，一般选择+5~+15V。 2）所有输入端一律不得悬空，闲置输入端的处理方法： （1）按照逻辑要求，直接接VDD或者VSS； （2）工作频率低的电路中，允许输入端并联使用； （3）输出端不允许直接接VDD或VSS，否则损坏芯片； （4）改接电路，拔插连线、芯片时，应断开电源，不允许带电操作； （5）焊接、测试时，设备应有良好的接地，存储容器应有良好的静电屏蔽和导电性能。 3）一般CMOS的高低电平均驱动能力为5mA。 7．TTL门电路的逻辑功能测试 1）与门逻辑功能测试 A&B逻辑开关逻辑开关电平指示 YD1 (a)引脚功能及排列 (b) 实验电路连接图 图1.2 74LS08四-2输入与门引脚功能及测试电路连接图 （1）按照图1.2（b）接线，与门的两个输入端A、B分别接到两个逻辑开关的输出插口，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”，与门的输出端Y接逻辑电
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平指示灯D1； （2）按表1的要求改变任一逻辑单元的输入端电压状态，观察对应输出端的变化，当电平指示亮时记为1，灭时记为0，将测试结果记录在实验表1.1中。 表1.1 74LS08逻辑功能表 输入状态 UA 0 0 1 1 0 1 悬空 悬空 2）或门逻辑功能测试 （1）按图1.3接线，或门的两个输入端A、B分别接到两个逻辑开关的输出插口。 （2）按表1.2的要求改变任一逻辑单元的输入端电平状态，观察对应输出端的变化，当电平指示亮时记为1，灭时记为0，将测试结果记录在实验表1.2中。 表1.2 74LS32或门逻辑功能表 输入状态 UA 0 0 1 1 0 1 悬空 悬空 3）与非门逻辑功能测试 （1）按图1.4接线，或门的两个输入端A、B分别接到两个逻辑开关的输出插口。 （2）按实验表1.3的要求改变任一逻辑单元的输入端电平状态，观察对应输出端的变化，当电平指示亮时记为1，灭时记为0，将测试结果记录在实验表1.3中。
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输出状态 Y 结论 UB 0 1 0 1 悬空 悬空 0 1 1）与门电路输入端悬空相当于置______电平。 2）与门的逻辑功能为： 有 ____ 出 _____，全 ____ 出 _____。 悬空 悬空 输出状态 Y 结论 1）或门电路输入端悬空相当于置______电平。 2）或门的逻辑功能为： 有 ____ 出 _____，全 ____ 出 _____。 UB 0 1 0 1 悬空 悬空 0 1 悬空 悬空
表1.3 74LS00 与非门逻辑功能表 输入状态 UA 0 0 1 1 0 1 悬空 悬空 UB 0 1 0 1 悬空 悬空 0 1 输出状态 Y 结论 1）与非门电路输入端悬空相当于置______电平。 2）与非门的逻辑功能为： 有 ____ 出 _____，全 ____ 出 _____。 3）用与非门实现非门的方法是_______________。 悬空 悬空 4）异或门逻辑功能测试 （1）按图1.5接线，或门的两个输入端A、B分别接到两个逻辑开关的输出插口。 （2）按实验表1.4的要求改变任一逻辑单元的输入端电平状态，观察对应输出端的变化，当电平指示亮时记为1，灭时记为0，将测试结果记录在实验表1.4中。 表1.4 74LS86 异或门逻辑功能表 输入状态 UA 0 0 1 1 2．TTL门电路主要参数测定 1）输入短路电流IIS测定 按照图1.8所示测试电路接线，电流表选择数字万用表DC20mA挡，测量UB 0 1 0 1 输出状态 Y 结论 异或门的逻辑功能为： 相异出 _____，相同出 _____。 并记录结果到表1.5中。 2）最大负载电流IOL测定 按照图1.9所示测试电路接线，电流表选择数字万用表DC20mA当，测量并记录结果到表1.5中。 表1.5 IIS(mA) IOL(mA) T(ns) NO tpd(ns)
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3）电压传输特性测定 按照图1.10所示测试电路接线，按表1.6要求调节Rp改变Vi值，测出相应的Vo值，并记录到表1.6中。 4）平均传输延迟时间测定 按照图1.12所示测试电路接线，利用示波器测出振荡方波信号的周期T，记录 于表1.5中。 表1.6 电压传输特性测定 Vi(V) 0.3 0.4 0.5 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.0 3.0 4.0 Vo(V) 扩展实验任务 1．利用所给芯片设计一个或非门，仿照或门的实验步骤验证其逻辑功能。 2．利用所给芯片设计一个同或门，仿照异或门的实验步骤验证其逻辑功能。 3．观察与门、与非门、或门对脉冲信号的控制作用。 4．利用所给芯片设计一个电路，当控制信号B为“1”时，输出Y=A，当控制信号B=“0”时，输出Y=A’。
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