1、记录、整理实验结果,并对结果进行分析。
2、画出实测的电压传输特性曲线,并从中读出各有关参数值。
六、集成电路芯片简介
数字电路实验中所用到的集成芯片都是双列直插式的,其引脚排列规则如图2-1所示。识别方法是:正对集成电路型号(如74LS20)或看标记(左边的缺口或小圆点标记),从左下角开始按逆时针方向以1,2,3,?依次排列到最后一脚(在左上角)。在标准形TTL集成电路中,电源端VCC一般排在左上端,接地端GND一般排在右下端。如74LS20为14脚芯片,14脚为VCC,7脚为GND。若集成芯片引脚上的功能标号为NC,则表示该引脚为空脚,与内部电路不连接。
七、TTL集成电路使用规则
1、接插集成块时,要认清定位标记,不得插反。
2、电源电压使用范围为+4.5V~+5.5V之间,实验中要求使用Vcc=+5V。电源极性绝对不允许接错。
3、闲置输入端处理方法
(1) 悬空,相当于正逻辑“1”,对于一般小规模集成电路的数据输入端,实验时允许悬空处理。但易受外界干扰,导致电路的逻辑功能不正常。因此,对于接有长线的输入端,中规模以上的集成电路和使用集成电路较多的复杂电路,所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路,不允许悬空。
(2) 直接接电源电压VCC(也可以串入一只1~10KΩ的固定电阻)或接至某一固定电压(+2.4≤V≤4.5V)的电源上, 或与输入端为接地的多余与非门的输出端相接。 (3) 若前级驱动能力允许,可以与使用的输入端并联。
4、输入端通过电阻接地,电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当R≤680Ω时,输入端相当于逻辑“0”;当R≥4.7 KΩ时,输入端相当于逻辑“1”。对于不同系列的器件,要求的阻值不同。
5、输出端不允许并联使用(集电极开路门(OC)和三态输出门电路(3S)除外)。否则不仅会使电路逻辑功能混乱,并会导致器件损坏。
6、输出端不允许直接接地或直接接+5V电源,否则将损坏器件,有时为了使后级电路获得较高的输出电平,允许输出端通过电阻R接至Vcc,一般取R=3~5.1 KΩ。
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实验三 组合逻辑电路实验分析
一、实验目的
1. 掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法 2. 了解组合电路的冒险现象及其消除方法 二、实验原理
1. 组合电路是最常见的逻辑电路,可以用一些常用的门电路来组合成具有其他功能的门电路。例如,根据与门的逻辑表达式Z?A?B?A?B得知,可以用两个与非门就可组合成一个与门。还可以组合成更复杂的逻辑关系。
2. 组合电路的分析是根据所给的逻辑电路,写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或真值表,从而确定该电路的逻辑功能。
3. 组合电路设计过程是在理想情况下进行的,即假设一切器件均没有延迟效应,但实际上并非如此,信号通过任何导线或器件都需要一段响应时间,由于制造工艺上的原因,各器件延迟时间的离散性很大。这就有可能在一个组合电路中,在输入信号发生变化时,有可能产生错误的输出。这种输出出现瞬时错误的现象称为组合电路的冒险现象(简称险象)。本实验仅对逻辑冒险中的静态0型与1型冒险进行研究。 如附图3-1所示的电路。
(a) 简单组合电路 (b) 输入A变化时的波形图
附图3-1 0型静态险象
其输出函数Z?A?A,在电路达到稳定时,即静态时,输出P总是1。然而在输入A变化时(动态时)从附图3-1(b)可见,在输出Z的某些瞬间会出现0,即当A经历1→0的变化时,Z出现窄脉冲,即电路存在静态0型现象。
同理,在附图3-2所示的电路,Z?AA,存在有静态1型险象。
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(a) (b)
附图3-2 1型静态险象
进一步研究得知,对于任何复杂的按“与或”或“或与”函数式构成的组合电路中,只要能成为A?A或AA的形式,必须存在险像。为了消除此险像,可以增加校正项,前者的校正项为被赋值各变量的“乘积项”,后者的校正项为被赋值各变量的“和项”。
还可以用卡诺图的方法来判断组合电路是否存在静态险像,以及找出校正项来消除静态险像。
三、实验设备与器件
1. +5V直流电源 3. 连续脉冲源
2.双踪示波器 4.逻辑电平开关
5. 0-1指示器
6. 74LS00 74LS08 74LS32 74LS86 四、实验内容
组合逻辑电路的分析是根据所给的逻辑电路,按逻辑门的连接方式,逐一写出相应的逻辑表达式,然后写出输出函数的表达式,列出真值表,并画出卡诺图判断能否简化。
(一)分析测试半加器的逻辑功能 1. 写出附图3-3的逻辑表达式
附图3-3 由与非门组合成的半加器电路
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2.根据表达式列出真值表,并画出卡诺图判断能否简化 A 0 0 1 1
B 0 1 0 1 Z1 Z2 Z3 S C
3.根据附图3-3,在实验箱选定两个14P插座,插好两片74LS00,并接好连线,A、B两输入接至逻辑开关的输出插口。S、C分别接至逻辑电平显示输入插口。按下表的要求进行逻辑状态的测试,并将结果填入表中,同时与上面真值表进行比较,两者是否一致。
A 0 0 1 1
(二)分析、测试用异或门74LS86和与非门74LS00组成的半加器逻辑电路,根据半加器的逻辑表达式可知,半加的和S是A、B的异或,而进位C是A、B的相与,故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成,如附图3-4所示。测试方法同(一)3项,将测试结果填入自拟表格中,并验证逻辑功能。
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B 0 1 0 1 S C