数字电路实验指导书13通信1班2班指导老师阳清Word格式文档下载.docx

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数字示波器就将输入的电压、电流等电信号进行采样、存储并以图形的形式直观的显示出来的测量仪器。

数字示波器将被测信号采用和量化，并将其以二进制的形式存储起来，再从存储器中取出信号的离散值。

通过一定的算法将离散的信号以连续的形式在屏幕上显示出来。

（具体操作我将在课堂上演示讲解）

示波器的面板介绍如下：

屏幕

USB接口

输入

插座

校准

信号

测量辅助设置

辅助

操作

稳定

触发

Y轴

调整

X轴扫描

屏幕菜单选择

4、函数信号发生器

本实验使用的是RIGOLDG1022双通道函数/任意波形发生器，其采用直接数字频率合成（DDS）技术设计，能够产生精确、稳定、低失真的输出信号，且操作简单。

其有两个输出通道CH1和CH2,可分别选择：

正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、噪声波、任意波输出。

能够调节输出波形的频率，幅度，占空比等参数。

还有两个常用按键：

通道选择和视图切换键。

（具体操作我将在课堂上演示讲解）

5、稳压电源

本实验使用的稳压电源型号是QJ3003SⅢ，此电源有一路固定5V/3A输出（即输出电压固定式5V，且最大带载电流是3A）两路可调输出（电压调节范围是0-30V，电流调节范围是0-3A），分别为通道Ⅰ和通道Ⅱ。

两路可调输出可以独立输出，也可以进行串联或者并联输出。

　三、实验设备与器件

仔细查看数字电路实验装置的结构：

直流稳压电源、信号源、逻辑开关，逻辑电平显示器，元器件位置的布局及使用方法。

1、稳压电源电源2、双通道数字示波器

3、函数信号发生器4、数字万用表

6、IN4007型二极管、及R、C元件若干

　　四、实验内容

　　正确连接数字电路实验箱、数字示波器、函数信号发生器、稳压电源的输入电源线（接线时要注意安全，人体切勿触碰导电金属线及插片等），电源线接口一般在仪器仪表的背部或侧面。

通交流电（220V/50HZ）并按键下电源开关，使各仪器正常启动工作。

　　1、数字电路实验箱各模块功能的验证

（1）将数字电路实验箱的POWER按键置于ON状态，将DCSourse模块上的按钮置于ON状态。

将万用表的量程置于V=/20档，测量实验箱DCSourse的+5V与⊥端的输出电压，并记录结果。

（2）将DCSourse模块上的+5V接入到PulseSoures模块的+5V插孔上，同时也记录到实验箱第三个数码管旁边的+5V插孔上。

将PulseSoures模块的H（红色）指示灯插孔连接到数码管下边的A孔，按下Singlepulse按钮，记录数码管的变化情况。

2、数字示波器的使用

将数字示波器的接地端和探针分别与数字电路试验箱上PulseSoures模块的⊥端和PulseOutput端相连。

测量脉冲输出的频率和占空比，并记录实验结果，改变Fre-Rang按钮的位置，观察脉冲指示灯的状态再次记录实验结果。

3、用函数信号发生器的通道2输出一个脉冲波，频率为你所在的编组号乘以1000HZ（例如：

假设你是第5组的成员，那你要输出的脉冲频率是5*1000HZ=5000HZ即5KHZ）。

记录你的调节步骤和方法。

写入实验报告。

4、用数字万用表测量二级管的导通压降。

用数字万用表测量数字电路实验箱内左下角100K可变电阻器的以下几组电阻值：

1.2K欧、15K欧、57K欧，并记录实验步骤和实验读数。

5、思考稳压电源两组可调输出进行串联输出和并联输出的电压电流与独立输出时有什么不同，并加以验证

　　五、实验报告

　　1、对数字电路实验箱的各功能模块进行说明。

　　2、总结各仪器仪表的主要功能和使用方法步骤。

六、实验预习要求

1、了解稳压电源、数字示波器、函数信号发生器、数字万用表的基本功能。

　　2、查阅各仪器仪表的操作说明，会一些简单操作。

3、思考数字电路实验箱应该完成哪些基本功能。

实验二TTL集成逻辑门的参数测试与使用

　　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

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。

（b）

（a）（c）

图2－174LS20逻辑框图、逻辑符号及引脚排列

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

与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。

ICCL是指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。

ICCH是指输出端空截，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。

通常ICCL＞ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。

器件的最大功耗为PCCL＝VCCICCL。

手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的功耗。

ICCL和ICCH测试电路如图2－2（a）、（b）所示。

[注意]：

TTL电路对电源电压要求较严，电源电压VCC只允许在＋5V±

10％的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；

低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。

（a）（b）（c）（d）

图2－2TTL与非门静态参数测试电路图

（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。

在多级门电路中，IiL相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因此它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门电路带负载的个数，因此希望IiL小些。

　　IiH是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测输入端的电流值。

在多级门电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载，其大小关系到前级门的拉电流负载能力，希望IiH小些。

由于IiH较小，难以测量，一般免于测试。

IiL与IiH的测试电路如图2－2（c）、（d）所示。

　（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。

测试电路如图2－4所示，采用逐点测试法，即调节RW，逐点测得Vi及VO，然后绘成曲线。

图2－3扇出系数试测电路图2－4传输特性测试电路

（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，如图2－5所示。

（a）传输延迟特性（b）tpd的测试电路

图2－5

图2－5（a）中的tpdL为导通延迟时间，tpdH为截止延迟时间，平均传输延迟时间为

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

TTL电路的tpd一般在10nS～40nS之间。

74LS20主要电参数规范如表2－1所示

表2－1

参数名称和符号

规范值

单位

测试条件

直流参数

通导电源电流

ICCL

＜14

mA

VCC＝5V，输入端悬空，输出端空载

截止电源电流

ICCH

＜7

VCC＝5V，输入端接地，输出端空载

低电平输入电流

IiL

≤1.4

VCC＝5V，被测输入端接地，其他输入端悬空，输出端空载

高电平输入电流

IiH

＜50

μA

VCC＝5V，被测输入端Vin＝2.4V，其他输入端接地，输出端空载。

＜1

VCC＝5V，被测输入端Vin＝5V，其他输入端接地，输出端空载。

输出高电平

VOH

≥3.4

V

VCC＝5V，被测输入端Vin＝0.8V，其他输入端悬空，IOH＝400μA。

输出低电平

VOL

＜0.3

VCC＝5V，输入端Vin＝2.0V，

IOL＝12.8mA。

扇出系数

NO

4～8

同VOH和VOL

交流参数

平均传输延迟时间

tpd

≤20

ns

VCC＝5V，被测输入端输入信号：

Vin＝3.0V，f＝2MHz。

三、实验设备与器件

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）

四、实验内容

　　在合适的位置选取一个14P插座，按定位标记插好74LS20集成块。

1、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