深 圳 大 学 实 验 报 告

实验课程名称：         数字逻辑与数字系统                                   

      实验项目名称：         门电路逻辑功能及测试                                

              

学院：                 计算机与软件学院              

        

      报告人：陈文强  学号：2012150295    班级：  6班          

      

      同组人：               陈亚伟                                                      

  

 指导教师：             俞航老师                            

      实验时间：             20##-10-12                               

      实验报告提交时间：     20##-10-13                      

一、          实验目的与要求

熟悉门电路逻辑功能，并掌握常用的逻辑电路功能测试方法。

熟悉RXS-1B数字电路实验箱。

二、          方法、步骤

1.        实验仪器及材料

1)        RXS-1B数字电路实验箱

2)        万用表

3)        器件

74LS00          四2输入与非门         1片

74LS86          四2输入异或门         1片

2.        预习要求

1)        阅读数字电子技术实验指南，懂得数字电子技术实验要求和实验方法。

2)       复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。

3)       熟悉所用集成电路的外引线排列图，了解各引出脚的功能。

4)       学习RXB-1B数字电路实验箱使用方法。

3.        说明

用以实现基本逻辑关系的电子电路通称为门电路。常用的门电路在逻辑功能上有非门、与门、或门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。

   非逻辑关系：Y=

   与逻辑关系：Y=

   或逻辑关系：Y=

   与非逻辑关系：Y=

   或非逻辑关系：Y=

   与或非逻辑关系：Y=

   异或逻辑关系：Y=

 

三、          实验过程及内容

  任务一：异或门逻辑功能测试

集成电路74LS86是一片四2输入异或门电路，逻辑关系式为1Y=1A?1B，2Y=2A?2B， 3Y=3A?3B，4Y=4A?4B，其外引线排列图如图1.3.1所示。它的1、2、4、5、9、10、12、13号引脚为输入端1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B，3、6、8、11号引脚为输出端1Y、2Y、3Y、4Y，7号引脚为地，14号引脚为电源+5V。

（1）将一片四2输入异或门芯片74LS86插入RXB-1B数字电路实验箱的任意14引脚的IC空插座中。

（2）按图1.3.2接线测试其逻辑功能。芯片74LS86的输入端1、2、4、5号引脚分别接至数字电路实验箱的任意4个电平开关的插孔，输出端3、6、8分别接至数字电路实验箱的电平显示器的任意3个发光二极管的插孔。14号引脚+5V接至数字电路实验箱的+5V电源的“+5V”插孔，7号引脚接至数字电路实验箱的+5V电源的“⊥”插孔。

（3）将电平开关按表1.3.1设置，观察输出端A、B、Y所连接的电平显示器的发光二极管的状态，测量输出端Y的电压值。发光二极管亮表示输出为高电平（H），发光二极管不亮表示输出为低电平（L）。把实验结果填入表1.3.1中。

        图1.3.1    四2输入异或门74LS86外引线排列图                         

图1.3.2    异或门逻辑功能测试连接图

表1.3.1  异或门逻辑功能测试的实验数据

将表中的实验结果与异或门的真值表对比，判断74LS86是否实现了异或逻辑功能。根据测量的VZ电压值，写出逻辑电平0和1的电压范围。

任务二：利用与非门控制输出

选一片74LS00，按图1.3.3接线。在输入端A输入1HZ连续脉冲，将S端接至数字电路实验箱的任一逻辑电平开关，3接发光二极管的插孔。设置电平开关，观察发光二极管。

                            74LS00

图1.3.3   与非门控制输出的连接图

四、          数据处理分析

任务一

表1.3.1  异或门逻辑功能测试的实验数据

分析：

     74LS86上1,2,3构成异或门电路，4,5,6构成异或门电路。把3,10连接，6,9连接，再和8也构成异或门电路。7接GND，14接Vcc。异或门电路，只有在两端输入相同信号时，才会输出“0”；输入不同信号时，输出“1”。A,B,Y也组成一个异或门电路，原理相同。实验表明，当K0，K1相同时，A是0；不同A是1；当K2，K3相同时，B是0；不同B是1；当A，B相同时，Y是0；不同Y是1；所以经验证正确。另外，当接入5V时，Y的电压在0.15V左右代表“0”，在3.4V左右代表“1”。

任务二

当2接入是绿灯（0）时，3亮红灯（1）；

当2接入是红灯（1）时，3的灯绿红闪烁（0-1）。

分析：

与非门电路，Y=A是1,0变化的。当A为0，AB则为0，AB非则为1.Y亮红灯。当A为1时，B为1，则结果是0；B为0，则结果是1。所以Y的灯红绿闪烁。

五、          实验结论

1.      异或门的特点是“相同出0，相反出1”,在实验箱上表现为同时输入高电平或低电平时输出低电平，否则输出高电平；

2.       2.与非门同时输入高电平时输出低电平，其他输入都输出高电平；

3.      与非门一端接入连续脉冲，另一端输入低电平时，输出都是高电平，          接入高电平时，输出与脉冲相反的波形。

4.       

注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

    2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。

 

第二篇：实验三 CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试

实验三　CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试

    一、实验目的

　  1、掌握CMOS集成门电路的逻辑功能和器件的使用规则

  　2、学会CMOS集成门电路主要参数的测试方法

    二、实验原理

1、CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道 MOS晶体管同时用于

一个集成电路中，成为组合二种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。CMOS集成电路的主要优点是：

    (1)功耗低，其静态工作电流在10^－9A数量级，是目前所有数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。

(2)高输入阻抗，通常大于10¹⁰Ω，远高于TTL器件的输入阻抗。

(3)接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的 99.9％以上，低电平可达电源电压的0.1％以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声容限很高。

(4)电源电压范围广，可在＋3V～＋18V范围内正常运行。

(5)由于有很高的输入阻抗，要求驱动电流很小，约0.1μA，输出电流在＋5V电源下约为 500μA，远小于TTL电路，如以此电流来驱动同类门电路，其扇出系数将非常大。在一般低频率时，无需考虑扇出系数，但在高频时，后级门的输入电容将成为主要负载，使其扇出能力下降，所以在较高频率工作时，CMOS电路的扇出系数一般取10～20。

　  2、CMOS门电路逻辑功能

　　尽管CMOS与TTL电路内部结构不同，但它们的逻辑功能完全一样。本实验将测定与门CC4081，或门CC4071，与非门CC4011，或非门CC4001的逻辑功能。各集成块的逻辑功能与真值表参阅教材及有关资料。

　  3、CMOS与非门的主要参数

　　CMOS与非门主要参数的定义及测试方法与TTL电路相仿，从略。

    4、CMOS电路的使用规则

    由于CMOS电路有很高的输入阻抗，这给使用者带来一定的麻烦，即外来的干扰信号很容易在一些悬空的输入端上感应出很高的电压，以至损坏器件。CMOS电路的使用规则如下：

   (1) V_DD接电源正极，V_SS接电源负极（通常接地⊥），不得接反。CC4000系列的电源允许电压在＋3～＋18V范围内选择，实验中一般要求使用＋5～＋15V。

   (2) 所有输入端一律不准悬空

   闲置输入端的处理方法： a) 按照逻辑要求，直接接V_DD（与非门）或V_SS（或非门）。  b) 在工作频率不高的电路中，允许输入端并联使用。

　 (3) 输出端不允许直接与V_DD或V_SS连接，否则将导致器件损坏。

　 (4) 在装接电路，改变电路连接或插、拔电路时，均应切断电源，严禁带电操作。

   (5) 焊接、测试和储存时的注意事项：

    a、电路应存放在导电的容器内，有良好的静电屏蔽；

    b、焊接时必须切断电源，电烙铁外壳必须良好接地，或拔下烙铁，靠其余热焊接；

    c、所有的测试仪器必须良好接地；

    三、实验设备与器件

    1、+5V直流电源              2、双踪示波器

    3、连续脉冲源               4、逻辑电平开关

    5、逻辑电平显示器           6、直流数字电压表

    7、直流毫安表               8、直流微安表

9、CC4011、CC4001、CC4071、CC4081、电位器 100K、电阻 1K

    四、实验内容

1、CMOS与非门CC4011参数测试（方法与TTL电路相同）

    (1)测试CC4011一个门的I_CCL，I_CCH，I_iL，I_iH

    (2)测试CC4011一个门的传输特性（一个输入端作信号输入，另一个输入端接逻辑高电平）

    (3)将CC4011的三个门串接成振荡器，用示波器观测输入、输出波形，并计算出t_pd值。

    2、验证CMOS各门电路的逻辑功能，判断其好坏。

    验证与非门CC4011、与门CC4081、或门CC4071及或非门CC4001逻辑功能，其引脚见附录。

以CC4011为例：测试时，选好某一个14P插座，插入被测器件，其输入端A、B 接逻辑开关的输出插口，其输出端Y接至逻辑电平显示器输入插口，拨动逻辑电平开关，逐个测试各门的逻辑功能，并记入表3－1中。

                                    表3－1

    

 

图3－1  与非门逻辑功能测试

    3、观察与非门、与门、或非门对脉冲的控制作用。

    选用与非门按图3－2(a)、(b)接线，将一个输入端接连续脉冲源（频率为20KHz），用示波器观察两种电路的输出波形，记录之。

然后测定“与门”和“或非门”对连续脉冲的控制作用。

 

                   (a)                           (b)

图3－2 与非门对脉冲的控制作用

    五、预习要求

    1、复习CMOS门电路的工作原理

    2、熟悉实验用各集成门引脚功能

    3、画出各实验内容的测试电路与数据记录表格

    4、画好实验用各门电路的真值表表格

    5、各CMOS门电路闲置输入端如何处理？

    六、实验报告

    1、整理实验结果，用坐标纸画出传输特性曲线。

2、根据实验结果，写出各门电路的逻辑表达式，并判断被测电路的功能好坏。