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电子技术实验指导书

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电子技术实验指导书

周金海 耿玉良 编写
李玲娟 审核

南京中医药大学 信息技术学院
9月

编 者 说 明

《模拟电子技术》和《数字逻辑电路》是计算机科学与技术专业实践性较强的两门专业基础课。《电子技术实验指导书》主要是针对这两门课的实验编写的。经过实验教学, 能够帮助学生掌握电子技术的基本概念, 包括工作原理、 主要特性等基本知识; 掌握最常见的基本电子技术的分析与设计方法; 学会使用常见的电子仪器, 掌握电子技术中基本调试方法, 今后能够阅读器件产品手册, 分析、 设计与维护应用电子产品。同时, 为后续课程《计算机组成原理》、 《微机接口技术》和《嵌入式系统》等课程打下良好的基础。
本书编写中, 参考了清华大学科教仪器厂、 江苏杨中绿杨电子仪器集团有限公司和深圳多一电子有限公司相关产品的技术资料。
本书由信息技术学院应用教研室周金海和耿玉良两位教师编写, 信息技术学院副院长李玲娟审核。南京中医药大学教务处给予了指导和帮助。周金海所指导的计算机03班刘俊杰、 杨梅和苗留洋三位本科生参与了部分文本录入, 做了部分预实验工作。对她们的大力支持, 一并表示感谢!
当今, 电子技术发展速度很快, 教学要不断的创新。因为实验室建设中选用了不同厂家的仪器设备, 为方便实验教学, 我们编写了这本实验指导书, EDA软件的使用方法没有编入其中。限于编者的水平, 难免有缺点与错误, 敬请读者批评指正。

周金海 耿玉良
9月1日
目 录
第一章 模拟电子技术基础实验 1
实验一 常见电子仪器的使用 1
实验二 单管放大电路 4
实验三 负反馈放大电路 7
实验四 基本运算电路 10
实验五 波形发生电路 12
实验六 综合实验 14
第二章 数字逻辑电路基础实验 15
实验一 TTL及CMOS与非门电路的测试 15
实验二 简单组合逻辑电路 18
实验三 触发器电路 20
实验四 计数器电路 23
实验五 脉冲波形发生电路 25
实验六 综合实验 26
第三章 电子技术设计型实验 27
实验一 产品分档电路的设计 29
实验二 流水线产品统计电路设计 31
实验三 报警器的设计 34
实验四 超声波遥控电路的设计 35
实验五 定时控制电路的设计 37
实验六 电子密码锁电路的设计 39
第四章 常见电子仪器使用说明 43
4.1 YB43020示波器 43
4.2 YB1602函数信号发生器 47
4.3 DY210系列数字万用 51
4.4 YB2172交流毫伏表 60
4.5 YB1731A(3A) 稳压电源 63
4.6 TES-1A 型电子技术学习机 66
附录一 常见电子元器件简介 73
1．电阻器 73
2．电容器 78
3．半导体二极管 83
4．半导体三极管 90
5．场效应管 97
6．集成电路 98
附录二 电子电路的故障分析与排除方法 108
附录三 实验报告纸 112

第一章 模拟电子技术基础实验
实验一 常见电子仪器的使用
实验目的:
一. 掌握常见电子仪器的使用方法, 重点掌握示波器的使用方法。
二. 初步掌握一般参数的测试方法。
预习内容:
阅读第四章《常见电子仪器使用说明》, 熟悉常见电子仪器的使用方法。
基本实验内容:
一. 万用表
1. 用万用表的直流电压档测量学习机上直流稳压电源的电压值。注意选择合适的量程和红、 黑表笔的接法。
2. 用万用表的欧姆档测量学习机元件库中电阻510欧、 10千欧、
82千欧、 100千欧及1兆欧的电阻值, 或自选几个测量。
3. 用数字万用表的二极管测试档测量学习机元件库中的二极管。
提示: 数字万用表二极管检测档显示的数据是二极管的管压降。一般, 一个好的二极管在正向接法时, 应显示500毫伏至800毫伏: 在反向接法时应显示”0000.”, 则表示短路, 说明管子已坏。在反向接法时, 如不应显示”1”, 也说明管子已坏。
4. 用数字万用表的二极管测试档定性测量三极管, 判断三极管的三个极及其好坏。
以3DG6为例, 三极管底面朝上e,b,c三管脚位置如图1.1所示。
提示: 我们也能够用二极管测试档判断三极管的三个极及其好坏。 图1.1
首先用测量二极管的方法找到两个PN结的公共脚, 即为基极, 并判断出是NPN型管, 还是PNP型管, 以及有无结损坏, 然后比较两个PN 结的正向电压值, 读数大些的为be结, 小些的是bc结
5. 用万用表测量三极管的电流放大倍数ß。
6. 用万用表短路档可用来检验电路的通断。

二、 函数发生器
以下面1为例, 函数发生器的”函数选择”键为～( 正弦波) , 选择频率范围为1千赫兹, 旋动频率度盘使刻度在附近, 然后调节”幅度调节”旋钮至合适位置, 频率和幅度的标准示数可由示波器和毫伏表显示。按以上步骤调出下列几种波形:
1. 1千赫兹 50毫伏的正弦波
2 . 250赫兹 ±6伏的方波
3. 160赫兹 ±6伏的三角波
三．晶体管毫伏表
晶体管毫伏表由220伏电网电压供电, 其指针所示为正弦波电压的有效值。
测量步骤如下:
1. 选定量程。已知被测信号幅值时, 应选择合适的量程。一般指针不应偏转太小, 以免误差较大。对于不知幅度的信号, 则应将量程开关放大到最大, 待信号接入后, 逐渐减小量程, 至到量程位置合适为止。
2. 调零。对于选定的量程应调零, 方法是将输入线短接, 待表针稳定后调节”调零”旋钮。使指针指在0位置。对于幅值小于0.1伏的, 应在量程较大的位置将输入线短接, 然后即将量程开关调至所选位置, 再调零。
3. 测量。对于幅值小于0.1伏的, 应在量程位置接入所测信号, 再将量程调到所选位置, 读出表盘示数。
注意: 使用时, 表与被测线路必须共地。
用晶体管毫伏表测量上题函数发生器输出正弦波的幅值( 有效值) 。
四．示波器
以函数发生器的输出作为被测信号, 示波器的CH1、 CH2的垂直幅度旋钮( VOLTS∕DIV) 和扫描时间( TIME∕DIV) 旋钮, 校准微调旋钮, 使输入、 输出波形完整的显示在屏幕上。从屏幕上能够直接读出波形的峰值Vp-p( 垂直灵敏度与格数之积) 和周期( 扫描速度与格数之积) 。
若使用数字示波器测量, 波形的参数可直接在屏幕上显示出来。按一下步骤操作:
1. 按AUTOSET键, 几秒后屏幕上显示波形信号。
2. 按ACQUIRE键, 再按屏幕右边副菜单键选取”获取”菜单中的”平均值”采样方式及平均值次数为”128”后, 波形会清晰。
3. 按CH1 MENU键, 再按副菜单键选取”耦合”方式为”交流”: 选取”伏∕格”为”粗调”; 选取”探棒”为”1×”。CH2 MENU的调整同上。
4. 按MEASURE键, 按第一个副菜单键选取”测量”菜单中的”信源”, 将信源分别设为CH1、 CH2;再次按第一个副菜单键选取”测量”菜单中的”类型”, 重复按下面各副菜单键将类型分别定为频率和均方根值( 有效值) 等参数。待数字显示较稳定且没有”?”出现后, 即可直接从屏幕中读数。
用示波器分别测量上题函数发生器输出三种波形的周期和幅值。
思考题:
一. 用万用表测量电阻时, 若表头显示”1”说明什么?
二. 能用晶体管毫伏表测量直流电压吗?
三. 为了得到纯交流信号, 函数发生器的直流偏置按钮应如何放置?
实验二 单管放大电路
实验目的:
一. 熟悉放大电路的基本工作原理, 掌握静态工作点Q, 电压放大倍数Au, 输入电阻Ri、 输出电阻Ro的测量方法。
二. 了解电路的参数变化对Q点的影响。
预习内容:
一、 设三极管T的ß≈40, UCEQ＝5伏, 估算电路图2.1中的Q点( IBQ、 ICQ、 Rb) , Au、 Ri、 Ro。
二、 估算当其余电路参数不变, 使Uo波形不失真的Rb的阻值范围。
三、 熟悉放大电路的Q点、 Au、 Ri、 Ro的测量方法。
基本实验内容:
一. 三极管的测试
分辨三极管的e、 b、 c三个极, 并测量它的电流放大系数ß。
二. 放大电路的测试
将学习机上的基本放大电路单元接成如图2.1所示电路。认真检查以确保线路正确无误。在函数发生器上调出电路所需要的输入正弦波电压信号Ui, 可取Ui频率为1千赫兹, 幅值为7毫伏左右。
1. 静态Q点测试
按照”先静态后动态”的原则, 首先设置静态工作点。接好电源后, 将电路的输入端对地短路( 注意先不接入交流信号, 以免将信号源短路) 。调整Rb。使UCEQ约为5伏, 然后测出Rb( 应在不通电的条件下断开Rb的两端才能测准) , 计算IBQ、 ICQ, 并把数据记入表2.1中。

表2.1静态数据记录表
实测
实测计算
UBEQ(V)
UCEQ(V)
Rb(KΩ)
IBQ(µA)
ICQ(mA)

2． 测量电压放大倍数Au
把函数发生器上调好的正弦信号接到电路的输入端。用双踪示波器同时显示Ui与Uo, 在输出波形不失真的条件下, 测量出放大电路的输入输出电压值, 计算Au＝Uo∕Ui。

表2.2 测Au的记录表
实测
估算
实测计算
Ui(mV)
Uo(mV)
Au
Au

选做实验内容:
一. 输出电阻Ro
测量输出电阻的电路如图2.2所示。给被测电路输入1千赫兹正弦波, 用示波器监视其输出波形, 在不失真的情况下测量开路时的输出电压Uoo和带负载RL( 与Ro等数量级) 的输出电压Uo, 用示波器或晶体管毫伏表读数。则有:
Ro=(Uoo-Uo)/Io=((Uoo-Uo)/Uo)*Rl
RL =
表2.3 测Ro的记录表
实测
估算
实测计算
Uoo(V)
Uo(V)
Ro(KΩ)
Ro(KΩ)

二.输入电阻Ri
测量输入电阻的电路如图2.3所示。在输入回路串接与Ri阻值数量级相同的一个电阻Rs给被测电路输入1千赫兹正弦波, 用示波器监视输出波形, 在不失真的情况下测量Us、 Ui的值。则有:
Ri=Ui/Ii=( Ui/(Us－Ui)) *Rs
Rs =
表2.4测Ri的记录表
实测
估算
实测计算
Us(mV)
Ui(mV)
Ri(KΩ)
Ri(KΩ)

实验注意事项:
一. 测量Rb的阻值时, 应在不通电的条件下把Rb的两端与线路断开才能测准。
二.测量放大电路的各项动态参数时, 始终要用示波器监视波形, 在输入、 输出电压不失真的情况下, 测出的各项参数才有意义。
三. 要注意所有的仪器须与学习机共地。
思考题:
一. Rb为什么要由一个电位器和一个固定电阻串联组成? 电解电容两端的静态电压方向与它极性应该有何关系?
二.如果仪器和实验线路不共地会出现什么情况? 经过实验说明。
三.在测量电路电压放大倍数时, 为什么要始终监视输出电压波形是否失真? 在输入电压不变的情况下, 若电路空载时输出波形已失真, 请问带上负载后失真会消除吗? 为什么?
四.利用测量Q电时计算出的IBQ和ICQ估算三极管的ß , 与用数字万用表测出的三极管的ß相等吗? 哪个更接近三极管工作时的ß , 为什么?
实验三 负反馈放大电路
实验目的:
一. 熟悉负反馈放大电路组态, 了解交流负反馈对放大电路主要性能的影响。
二. 掌握深度负反馈条件下, 电压放大倍数、 输入电阻、 及上限截止频率的测试方法。
预习内容:
一. 已知所用运放LM358的Aod>80dB, fh>7赫兹, 估算本次实验中; 要测试的所有参数。
二. 复习Ri、 Ro、 fh的测试方法。
基本实验内容:
输入信号Ui均取f=200赫兹的正弦波, 建议取其峰峰值Up-p约为40毫伏。可用毫伏表或万用表测量Ui的有效值, 也可从示波器上直接读出Ui的峰值Up-p或峰值Up。
一. 电压并联负反馈电路
将学习机上运算电路单元接成如图3.1所示电路。
1. 电压放大倍数Auuf的测量。
在Rl=10KΩ, RL＝∞的条件下, 分别取RF＝10 KΩ、 100 KΩ, 测出Ui, Uo, 将测量值填入表3.1, 计算出Auuf, 同时用示波器观察Uo与Ui的相位关系。
2. 输入电阻Rif的测量 图3.1 电压并联负反馈放大电路
测试条件: Ri=10 KΩ, RF=100 KΩ, RL=∞, 可在Rl前串个电阻Rs( 100 Ω左右) 。测出信号源电压Us及电路的Ui, U_, 计算R’if, 再求Rif( Rif=R’if+Rl) , 把数据记入表3.2中。
3. 观察电压负反馈的稳压作用, 测量电路的输出电阻Rof
测试条件: Rl=10 KΩ, RF＝100 KΩ, 分别取RL＝∞、 10 KΩ、 100 Ω。把有关数据记入表3.3, 计算Rof。
4. 观察电压传输特性( UO-Ui) 关系曲线
测试条件: Rl=10 KΩ, RF＝100 KΩ。画出坐标图并在图上标明转折点的坐标。
电路的输入端接示波器的X轴, 即CH1通道, 电路的输出端接示波器的Y轴, 即CH2通道, 然后使示波器工作在XY工作方式。若用TDS210数字示波器, 即按DISPLAY键, 再按副菜单键将”格式”由”YT”改为”XY”, 将输入信号不断调大, 使输出信号在正负两个方向上出现转折点。调整原点至显示区中点, 记下转折点处的坐标值, 读数为垂直灵敏度与格数之积。

表3.1测Auuf的记录表
RF
Ui
UO
Auuf
10 KΩ

100 KΩ

表3.2 测Rif的记录表
Us
Ui
U_
R’if
Rif

表3.3测Rif的记录表
RL
∞
10 KΩ
100 KΩ
Uo(Uoo)

二. 电压串联负反馈电路
将学习机上运算电路单元接成如图3.2所示电路。
1. 电压放大倍数Auuf的测量。
测试条件: Rl=10 KΩ, 分别取RF＝10 KΩ, 100 KΩ。将有关数值填入表3.4, 并计算出Auuf。
2．观察并记录电压传输特性( UO—Ui关系曲线)
图3.2 电压串联负反馈放大电路
测试条件: R1=10 KΩ, RF＝100 KΩ。画出坐标图并在图上标明转折点的坐标。
表3.4测Auuf的记录表
RF
Ui
UO
Auuf
10 KΩ

100 KΩ

选做实验内容:
测量电压串联负反馈电路的上限截止频率fhf
测试条件: Rl=R’=10 KΩ, RF＝100 KΩ。
调整Ui的幅度, 使UO分别为0.4V及4V, 测出两种情况下的fhf。由函数发生器输入200HZ正弦波, 用示波器监视输出波形, 保证波形不失真。然后仅改变输入信号的频率( 分别向高频和低频方向改变) , 使输出信号的幅值分别下降到标准幅度的0.9, 0.8, 0.7倍, 记录下相应的频率。当频率分别升高, 下降到标准幅度的0.7倍时, 记下的频率就是上, 下限截止频率fH和fL, 若用数字示波器, 则应在粗调垂直幅度旋钮( VOLTS/DIV) 后, 选择”CH1 MENU”, 按”伏/格”对应的副菜单键选择分辨度为微调, 再调节垂直幅度旋钮, 可使波形达到满刻度。
表3.5测fhf 的记录表
频率 Uo
Uo’
0.9Uo’
0.8Uo’
0.7Uo’
0.4V

4V

注意: Uo’是中频时的输出电压, Uo为频率变化时的实测电压。
实验注意事项:
一. 集成电路两个输入端的总电阻应平衡, 即R’＝Rl//RF。
二. 所有测量均在无震荡, 不失真的条件下进行。
三. 在观察并记录电压输送特性( UO-Ui关系曲线) 时, 示波器的”V/DIV”应在校准位置。
思考题:
一. 在图3.1和图3.2所示电路中都引入了深度电压负反馈, 它们的输出电阻趋于零, 能否接10Ω的负载电阻? 为什么?
二. 在图3.2所示电路中, 对于低频段UO分别为0.4V及4V两种情况, 所测的上限截至频率fhf是否相同? 为什么?
实验四 基本运算电路
实验目的:
一. 掌握运算电路的测试方法。
二. 进一步熟悉基本运算电路的特点及性能。
预习内容:
一. 计算图4.1和图4.2所示电路的运算关系和R’阻值, 并求出UO的植。
二. 分析图4.3所示电路在不同输入信号情况下输出电压的波形。在同一坐标中画出Uo与Ui的波形并标出幅值。
基本实验内容:
一. 反相求和电路
将学习机上运算电路单元接成如图4.1所示电路。接入学习机上双路直流信号源, 令Ui1=1V, Ui2= -1.5V。其中R'=R1//R2//RF, 测出UO的值。

图4.1反相求和电路 图4.2 双端输入求和电路
二. 双端输入求和电路
将学习机上运算电路单元接成如图4.2所示电路。接入学习机上双路直流信号源, 令Ui1=1V, Ui2=1.5V。其中R1//RF=R2//R', 测出UO的值。
三.积分电路
将学习机上运算电路单元接成如图4.3所示电路。由于电路中加了电阻RF, 因此实际上它只是一个近似积分电路。由函数发生器输入Ui为250HZ, ±6V的方波, 分析和记录以下两种条件下的输出波形, 要求标出波形的周期和幅值。 图4.3 积分电路
1. R=R'=10KΩ
2. R=R'=1 KΩ
选做实验内容:
积分电路
一. 将积分电路的输入端接频率为160HZ, 有效值为1V的正弦波。用双踪示波器观察Ui, UO的波形及相位差, 并测量输出电压的有效值。
二. 改变正弦波的频率( 50 HZ ~300 HZ) , 观察Ui和UO的相位关系是否变化, Ui与UO的幅值比是否变化。
思考题:
一. 图4.1, 4.2所示电路中R'的选取原则是什么, 为什么?
二. 说明图4.3积分电路中RF 的作用。
实验五 波形发生电路
实验目的:
经过正弦波发生器, 方波发生器, 三角波发生器的实验, 进一步掌握它们的主要特点和分析方法, 并熟练掌握各种波形电压的测试方法。
预习内容:
一． 在图5.1电路中, 分别求出R=10KΩ和R=100KΩ时输出电压Uo的周期。
二． 在图5.2电路中, 分别求出R=10KΩ和R=100KΩ时输出电压Uo的周期。
三． 估计图5.3电路输出电压的幅值为±6V, 周期为8ms时R3和R4的阻值。
基本实验内容:
一． 正弦波发生器
将学习机上”比较及波形发生电路1”单元接成如图5.1所示电路。为满足正弦波振荡的相位条件, 试标出运放的”＋”, ”－”输入端。
1． 当R＝10KΩ时, 分别测出当Rab=10KΩ,Rbc=0Ω时Uo的波形。
2． 调节Rw, 使之产生正弦波振荡, 测出振荡频率和幅度及Rab和Rbc的值。
3． 将电阻R＝1KΩ改为100KΩ, 重复2的内容。
4． 将两个二极管开路, 用示波器观察Uo的幅值是否稳定。

图5.1 正弦波发生器 图5.2 方波发生器
二． 方波发生器
将学习机上”比较及波形发生电路2”单元接成如图5.2所示电路, 并分析其工作原理。
1． 将集成运放反相输入端与A点断开, 把电阻R与B点断开, 然后从集成运放反相输入端加频率为500HZ, 幅值为±4V的方波, 用示波器观察电路的电压传输特性, 画出传输特性曲线并标明相关参数。
2． 电路如图5.2所示, 分别测出R=10 KΩ,R=100 KΩ时Uo的周期和幅值。
选作实验内容:
三角波发生器
将学习机上”比较及波形发生电路”2”单元接成如图5.3所示电路。调整R3和R4的阻值, 使输出电压UO的幅值为±6V, 周期为8ms。测出R3和R4的阻值。
思考题:
一、 如何使图5.2所示电路的输出电压占空间比可调, 画出改进电路。
二、 如何改变电路参数能够使图5.3所示电路Uo的周期增大且幅值也增大。
三、 在实验中若将图5.3中A1的同相输入端( +) 和反相输入端( -) 接反会产生什么现象?
为什么?
实验六 综合实验
实验目的:
一、 利用模拟电子技术基础的基本知识设计实用电路, 并进行组装和调试。提高综合应用和实验研究的能力。
二、 进一步掌握常见电子仪器的使用方法和电子电路的测试方法。
预习内容:
一． 任选一题完成电路设计。要求画出电路图, 计算各元件参数, 画出波形。
二． 自拟实验步骤及测试方法。
基本实验内容:
一、 周期——电压( T—U) 转换电路
要求: 将周期为5ms~8ms, 幅值为±3V的方波转换为直流电压( 以便用直流电压表直接读出) , 实现T-U转换。原理框图如下:

二、 正弦交流电压测量电路(Ui~f)
要求: 输入信号Ui为小于等于200HZ, 有效值是0~3V的正弦波, 输出信号UO为频率正比于Ui幅值的矩形波。原理图如下:

第二章 数字逻辑电路基础实验
实验一 TTL及CMOS与非门电路的测试
实验目的:
一、 学习使用电子技术学习机。(以下简称学习机)
二、 学习用示波器测试脉冲参数。
三、 掌握门电路逻辑功能、 动态特性的测试。
预习内容:
一、 阅读本书第四章的第4.1, 4.3, 4.6节的示波器、 数字万用表及电子技术学习机的使用方法。
二、 预习与非门的逻辑功能。TTL门电路的输入、 输出特性及传输延迟时间的定义。
三、 预习本实验所用集成电路芯片的管脚功能及引线位置。
基本实验内容:
一．电子技术学习机功能测试及示波器的使用
1. 测量学习机5V直流稳压电源输出插口的电压值。
图1.1
测量方法: 打开学习机, 接通220v电源, 再将数字万用表打开。将万用表的黑表笔接在学习机的”GND”插口上, 红表笔测量被测点。将测量结果记录在表1.1。
注意: 测量前应正确选择万用表的量程。
表1.1 表1.2
万用表量程
电压值

K1的位置
输出电压
上

下

2． 用电压表测量学习机开关量输出单元中K1插口的电平值。将结果记录在表1.2。
3． 检测电平显示的发光二极管L1亮、 灭时所加的电压值。
方法: 用Φ0.5单股导线连接K1插口与L1输入插口、 改变开关状态, 观察并记录结果。
4． 测量学习机上固定频率脉冲源中的20KHz脉冲周期T、 脉冲高电平VH。
测量时将数字示波器”CH1”的探头接至20KHz脉冲的输出端, 接地鳄鱼夹接至学习机的GND, 按以下步骤操作调整示波器: ( 注: 不同示波器按键选择有所不同, 后同)
(1) 按AUTOSET键, 几秒钟后屏幕上显示出波形。
(2) 按ACQUIRE键, 再按屏幕右边副菜单键选取”获取”菜单中的”平均值”采样方式及平均次数为”128”后, 波形会清晰。
(3) 按CH1 MENU键, 再按副菜单键选取”耦合”方式为”直流”; 选取”伏/格”为”粗调”; 选取”探棒”为”1×”。
(4) 调整示波器CH1通道的位移旋钮”POSITION”, 使波形位于屏幕中央位置。
(5) 屏幕左下方”CH1 1.00V”表示通道1纵轴每大格( 1cm) 的电压值, 经过调整旋钮”VOLTS/DIV”可改变该值; 屏幕下方中部”M 250μS”表示主时基的设定值即横轴每大格( 1cm) 的时间值, 经过调整旋钮”SEC/DIV”可改变该值。在测定一个波形的参数时, 波形的幅值V=VOLTS/DIV×D; 波形的周期T=SEC/DIV×D。
计算公式中”D”表示波形在屏幕中所占的格数。
测量时波形的上升沿和下降沿都有振荡, 读数时应以稳态值为准。
将测量结果记录于表1.3。 表1.3
VH
T
TW

二．门电路逻辑功能测试
1．74LS00的静态功能测试
(1)测试电路见图1.2
(2)测试方法: 选用一只74LS00芯片插入面板, 按图1.2的连线。图中: K1, K2为开关量输入, L1为输出电平显示。改变开关状态, 将测量结果记录于表1.4。
(3)请在实验报告中说明74LS00的逻辑功能。 表1.4
V1
V2
V0
0
0

0
1

1
0

1
1

图1.2
2．四2输入与非门74LS00特性测试
(1) 输入负载特性测试。
图1.3
测试电路见图1.3。可变电阻用学习机元件库中的电阻。改变电阻, 测量VI、 VO值。将测量结果填入表1.5, 根据此表画出输入负载特性曲线。
R( KΩ)
0.0
1.0
2.0
3.0
5.1
7.5
8.2
10
12
15
VI( V)

VO( V)

表1.5

(2) 74LS00电压传输特性测试
图1.4
测试电路见图1.4。输入端的可变电压取自学习机的直流信号源的”OUT1”输出。将测量结果填入表1.6。根据此表画出电压传输特性曲线, 在曲线上标出输出高、 低电平、 转折电压。
VI( V)
0.0
0.3
0.5
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2.0
3.0
VO( V)

表1.6
图1.5

选做实验内容
一、 门的平均传输时间tpd的测量。
选用74LS00芯片, 按图1.5接线。
测量方法:
1．将20KHz的连续脉冲加至门1的输入端, 同时送至示波器CH1通道显示。将门4的输出送至CH2通道显示。
2．按AUTOSET键, 几秒后屏幕显示输入、 输出信号的波形。
3．分别按CH1 MENU、 CH2 MENU键, 再按副菜单键选取”耦合”方式为”直流”; 选取”伏/格”为”粗调”; 选取”探棒”为”1×”。
4．按ACQUIRE键, 按副菜单键选取”获取”菜单中的”平均值”采样方式。
5．调整示波器CH1、 CH2通道的位移旋钮”POSITION”, 使波形位于屏幕中央, 且输入与输出波形基本重合。
6．调节CH1、 CH2的”VOLTS/DIV”旋钮, 使波形在屏幕上占将近四大格, 然后调SEC/DIV展开波形。
图1.6a 图1.6b
7．按CURSOR键, 在CURSOR菜单的类型处选定”时间”项, 再调CURSOR1旋钮, 使”光标1”与输入波形幅值的50%处交合, 再调CURSOR2旋钮, 使”光标2”与输出波形幅值的50%处交合, 屏幕右侧菜单中的增量即为tPLH时间。
8．测量tPHL时, 按示波器”TRIGGER MENU”键, 将”斜率”改为下降, tPLH、 tPHL如图1.6示。
9．计算平均传输时间:

实验二 简单组合逻辑电路
实验目的:
一．掌握组合逻辑电路的功能测试。
二．学习组合逻辑电路的设计方法。
三．学习用仪器检测和排除电路中的故障。
四．学习正确规范地画出电路原理图。
预习内容:
一．预习显示译码器、 编码器、 多路选择器的工作原理、 逻辑功能。
二．根据实验内容的要求, 用指定SSI、 MSI设计电路．
三．画出规范的电路原理图。
图2.1
基本实验内容:
一．显示译码电路74LS47功能测试
1．测量电路见图2.1。
连线方法: 将学习机上的K1-K4连接到74LS47的输入端A、 B、 C、 D,74LS47的输出端(g, f, e, d, c, b, a)连接到学习机的七段译码显示器LED6的g, f, e, d, c, b, a端。
2．改变开关状态, 观察显示器的变化, 并记录输入与输出的关系于表2.1。
3．测试结论: 请在实验报告中将实验结果进行分析, 说明芯片的功能。
K4,K3,k2,K1
显示结果
1 0 0 0

1 0 0 l

K4,K3,K2,K1
显示结果
0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

表2.1

二．设计一个一位全减器
1．设计电路, 用74LS00和74LS86, 芯片实现其逻辑功能。
一位全减器电路的真值表见表2.2。
表2.2
Ai
Bi
Ci－1
Si
Ci
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
l
1
0
l
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
l
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1

设Ai、 Bi、 Ci－1分别为被减数、 减数和低位来的借位, Si和Ci分别为该位的差和向高一位的借位。
2． 在学习机上完成实验电路连接。输入Ai、 Bi、 Ci－1端接K1, K2, K3, 输出Si、 Ci接L1, L2。
3． 验证实验结果。实验结果需经教师检查。
三．设计三个开关控制一个灯的逻辑电路
设计要求: 改变三个开关中的任何一个开关的状态, 控制灯由亮变灭或由灭变亮。试用四选一数据选择器74LS253、 74LS00实观。(也可用其它芯片)。实验结果需经教师检查。
选做实验内容:
一．设计一个呼叫系统
用编码器74LSl48和门电路, 设计一个呼叫系统, 有1一5号五个呼叫信号, 分别用五个开关的输出模拟呼叫信号, 1号优先级最高, 5号最低。用数码管显示呼叫信号的号码; 没有信号呼叫时显示”0”; 有多个信号呼叫时显示优先级最高的呼叫号。凡是有呼叫就发出呼叫声。
注: 呼叫号用学习机七段LED显示器显示, 呼叫声用蜂鸣器实现。
实验三 触发器电路
实验目的:
一．掌握R-S、 D、 J-K触发器的构成、 工作原理及测试方法。
二．掌握不同逻辑功能的触发器相互转换方法。
三．学会正确使用触发器。
预习内容:
一． 触发器的结构及工作原理。
二． 触发器逻辑功能的转换方法。
基本实验内容:
一、 基本R-S触发器功能测试
1．用与非门组成R-S触发器, 见图3.1。测试其功能, 填入表3.1。
图3.1
表3.1

逻辑功能
0
l

l
1

1
0

1
1

3． 观察触发器”不定”状态
方法: 能够将、 同时插在负单脉冲” ”的插口上, 在、 端同时加低电平, 又同时变为高电平, 重复3—5次, 观察其状态是否相同, 为什么?
二、 维持-阻塞型D触发器功能测试
实验步骤如下:
1．将74LS74、 、 CP、 D端分别接K1、 K2、 K3、 K4; Q端接L1。
2．分别在、 端加低电平, 观察并记录Q端的状态。
3．令、 端为高电平, D端分别接高、 低电平, 用单脉冲做CP, 观察并记录当CP为0、 ↑、 1、 ↓时Q端状态的变化。
4．当、 端为高电平, CP＝0( 或CP＝1) , 改变D端状态, 观察Q的状态是否变化。
5．整理上述实验数据, 将结果填入表3.2。

表3.2

(注意: 在静态测试中, 为了防止因开关触点机械抖动可能造成的触发器误动作, 应使用学习机内的单脉冲作CP信号。)
三、 负边沿J-K触发器的功能测试
自拟实验步骤, 测试其功能, 将结果填入表3.3。
表3.3

四、 触发器的功能转换
将D触发器和J－K触发器分别接成T ’触发器。请列出表示式; 画出电路图。
实验方法: 在触发器时钟CP端接入20KHz脉冲, 用双踪示波器观察并记录输出端Q相对于CP的波形, 比较两者的频率关系及触发方式。
注意: 、 端悬空时容易引进干扰, 实验中要将其置高电平。
五、 分析图3.2电路
图3.2
用示波器观察并记录CP、 Q1(74LS74的Q端)、 Q2(74LSll2的Q端)的波形。说明触发器的翻转条件。
说明: 用双踪示波器观测多路信号时, 应以频率较低的信号为示波器的触发信号, 依次比较其余信号。经过该实验, 学生应学会用双踪示波器观测多路信号, 并正确地画出各信号之间的相位波形图。
选做实验内容:
一、 设计一个四选手抢答电路
设计要求如下:
1．四选手编号分别为1、 2、 3、 4号, 各有一个按钮发出抢答信号。
2．主持人另有一个按钮可对电路清”0”, 准备下一轮抢答。
3．电路用七段数码显示器显示最先按动按钮的选手号, 并用蜂鸣器报告抢答成功, 其它选手再按按钮无效。
提示: 电路可用中规模集成电路双稳态锁存器74LS75实现。
实验四 计数器电路
实验目的:
一．掌握计数器的工作原理及测试方法。
二．掌握用MSI集成电路设计和实现任意进制的计数器。
三．学习时序电路的调试方法。
预习内容:
一．异步八进制计数器的设计方法。
二．用74LS74组成六进制计数器, 画出原