欧阳青数电实验教案.doc

信息科学技术学院 实验课教案 课程名称： 数字电路实验 课程性质： 实践课 主讲教师： 联系电话： E-MAIL： 课时分配表 适用专业:信息工程专业 班级：10自动化2班（共41人） 实验 标题 分配课时 备 注 1 TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 2 2 组合逻辑电路的设计与测试（一） 2 3 组合逻辑电路的设计与测试（二） 2 4 译码器及其应用 2 5 数据选择器及其应用 2 6 触发器及其应用 2 7 计数器及其应用 2 8 移位寄存器及其应用 2 9 555时基电路及其应用 2 10 D/A、A/D转换器 2 11 电子秒表（一） 2 12 电子秒表（二） 2 课时合计 24 实验1 一．实验名称：TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 二．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、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法 三．实验课时：2学时 四．实验仪器 1、+5V直流电源 2、逻辑电平开关 3、逻辑电平显示器 4、直流数字电压表 5、直流毫安表 6、直流微安表 7、74LS20×2、1K、10K电位器，200Ω电阻器(0.5W) 五．实验原理（除实验知识外，还包括装置及使用方法介绍等） 本实验采用四输入双与非门74LS20，即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。其逻辑框图、符号及引脚排列如图2－1(a)、(b)、(c)所示。 1、与非门的逻辑功能 　　与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。） 其逻辑表达式为 Y＝ 2、TTL与非门的主要参数 (1)低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH (2)低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiH。IiL是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。 　 (3)扇出系数NO 　　扇出系数NO是指门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数，即低电平扇出系数NOL和高电平扇出系数NOH。通常IiH＜IiL，则NOH＞NOL，故常以NOL作为门的扇出系数。 NOL的测试电路如图2－3所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载RL，调节RL使IOL增大，VOL随之增高，当VOL达到VOLm（手册中规定低电平规范值0.4V）时的IOL就是允许灌入的最大负载电流，则 通常NOL≥8 (4)电压传输特性 门的输出电压vO随输入电压vi而变化的曲线vo＝f(vi) 称为门的电压传输特性，通过它可读得门电路的一些重要参数，如输出高电平 VOH、输出低电平VOL、关门电平VOff、开门电平VON、阈值电平VT 及抗干扰容限VNL、VNH等值。 (5)平均传输延迟时间tpd tpd是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形边沿的0.5Vm至输入波形对应边沿0.5Vm点的时间间隔。 tpd的测试电路如图2－5(b)所示，由于TTL门电路的延迟时间较小，直接测量时对信号发生器和示波器的性能要求较高，故实验采用测量由奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期T来求得。 其工作原理是：假设电路在接通电源后某一瞬间，电路中的A点为逻辑“1”，经过三级门的延迟后，使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑“0”；再经过三级门的延迟后，A点电平又重新回到逻辑“1”。电路中其它各点电平也跟随变化。说明使A点发生一个周期的振荡，必须经过6 级门的延迟时间。因此平均传输延迟时间为 六．实验内容与步骤 在合适的位置选取一个14P插座，按定位标记插好74LS20集成块。 验证TTL集成与非门74LS20的逻辑功能 按图2－6接线，门的四个输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与 “1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”。门的输出端接由 LED发光二极管组成的逻辑电平显示器（又称0－1指示器）的显示插口，LED亮为逻辑“1”， 不亮为逻辑“0”。按表2－2的真值表逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。7