模拟电路及数字电子技术实验指导书.docx
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模拟电路及数字电子技术实验指导书
实验一示波器的使用及实验仪的认识
一、实验目的
1、熟悉硬件实验注意事项
2、掌握示波器的使用方法
3、掌握数字实验仪的使用方法
二、验仪器
示波器、数字电路实验仪
三、示波器使用及实验仪使用注意事项
1、示波器亮度不要调的太大
2、示波器不要加入过大电压(一班低于30V)
3、实验仪不要短路
四、实验步骤
1、实验仪的熟悉
交流电压源、正弦波信号源、单脉冲、可调连续脉冲、固定连续脉冲、电平指示、连续开关、面包板。
2、示波器使用说明
⑴POWER:
电源开关。
⑵INTENSTY:
辉度控制。
⑶FOCUS:
聚焦控制。
⑷CH1CH2:
信号输入端。
⑸AC-GND-DC:
输入耦合开关,其中AC输入信号有交流通过;GND输入端接地;DC输入信号直接通过。
⑹VOLTS/DIV:
伏/度选择开关,用于垂直幅度因数,用*10探头连于示波器输入端时,读数乘十。
⑺DOSITION:
调节输入信号垂直方向位移。
⑻MODE:
工作方式选择开关。
CH1,CH2:
显示相应的通道信号
ALT:
CH1,CH2通道信号交替显示
CHOP:
CH1,CH2通道信号同时显示
ADDCH1,CH2通道信号代数和显示
⑼TIME/DIV:
扫描时间选择开关
⑽SWPVAR:
扫描微调开关
⑾SOURCE:
触发信号源选择
INT:
内触发
LINE:
取电源频率为触发源
EXT:
外触发
3、用示波器测量基本波形练习
⑴测量实验板仪上的直流电压(5V,12V)
基本步骤:
耦合开关置于GND,确定零电平,置开关于DC,调节VOLTS/DIV开关使波形清晰,大小适中,测量垂直格数。
⑵测量实验板仪上的交流电压频率(1000HZ)
基本步骤:
耦合开关置于GND,确定零电平,置开关于AC,调节VOLTS/DIV开关及TIME/DIV开关使波形清晰,大小适中,测量水平格数。
4、实验报告上画出直流及交流的波形图及格数。
实验二门电路逻辑功能及测试
一、实验目的
1.熟悉门电路逻辑功能;
2.熟悉数字电路学习机及示波器使用方法。
二、实验仪器及材料
1.双踪示波器
2.数字电路学习机
3.器件
74LS00集成二输入端四与非门2片
74LS20集成四输入端双与非门1片
74LS86集成二输入端四异或门1片
三、预习要求
1.复习门电路工作原理及相应逻辑表达式;
2.熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途;
3.了解双踪示波器使用方法。
四、实验内容
实验前先检查学习机电源是否正常,然后选择实验用的集成电路,按自己设计的实验接线图接好连线,特别注意Vcc及地线不能接错,线接好后经实验指导教师检查无误后方可通电实验,实验中改动接线须先断开电源,接好后再通电实验。
1.测试门电路逻辑功能
(1)选四输入端双与非门74LS20一只,插入面包板,按图1.1接线,输入端接S1~S4(电平开关输入插口),输出端接电平显示发光二极管(D1~D8任意一个)。
(2)将电平开关按表1.1置位,分别测试输出电压及逻辑状态,将结果填入表中。
表1.1
输入
输出
1
2
3
4
Y
Y电压(V)
H
H
H
H
L
H
H
H
L
L
H
H
L
L
L
H
L
L
L
L
2.异或门逻辑功能测试
(1)选二输入四异或门电路74LS86,按图1.2接线,输入端1、2、4、5接电平开关,输出端A、B、Y接电平显示发光二极管。
(2)将电平开关按表1.2置位,将测得结果填入表中。
表1.2
输入
输出
A
B
Y
Y电压(V)
LL
LL
HL
LL
HH
LL
HH
HL
HH
HH
LH
LH
3.逻辑电路的逻辑关系
(1)用74LS00按图1.3接线,将输入输出逻辑关系分别填入表1.3中;
表1.3
输入
输出
A
B
Y
L
L
L
H
H
L
H
H
(2)写出电路的逻辑表达式。
4.利用与非门控制输出
用一片74LS00按图1.4接线,S接任一电平开关,用示波器观察S对输出脉冲的控制作用,加以说明。
五、实验报告
1.按步骤要求测试并填表。
2.回答问题:
(1)怎样判断门电路逻辑功能是否正常?
(2)与非门一个输入接连续脉冲,其余端什么状态时允许脉冲通过?
什么状态时禁止脉冲通过?
实验三组合逻辑电路分析与设计-半加器及全加器
一、实验目的
1.掌握组合逻辑电路的功能测试、分析方法;
2.设计实现半加器、全加器电路并验证其功能。
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;
2.示波器;
3.器件:
(1)74LS00二输入端四与非门2片
(2)74LS86二输入端四异或门1片。
三、预习要求
1.预习组合逻辑电路的分析、设计方法;
2.预习用与非门和异或门构成的半加器、全加器的工作原理:
(1)半加器:
(2)全加器:
四、实验内容
1.组合逻辑电路功能测试、分析
(1)用2片集成与非门74LS00
(1)和
(2)组成图2.1所示逻辑电路;
(2)图中A、B、C接电平开关,Y1,Y2接发光管电平显示;
(3)按表2.1要求,改变A、B、C的状态,填表并写出Y1、Y2的逻辑表达式;
表2.1
输入
输出
A
B
C
Y1
Y2
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
(4)将运算结果与实验结果比较。
2.半加器设计及其逻辑功能验证
(1)用异或门和与非门构造实现半加器的逻辑电路,
所用的74LS00和74LS86芯片的引脚图如下,画出逻辑图;
(2)在学习机上实现半加器,其中Ai、Bi接电平开关,Si、Ci接发光管电平显示;
(3)按表2.2要求改变Ai、Bi状态,填表。
表2.2
输入端
Ai
0
0
1
1
Bi
0
1
0
1
输出端
Si
Ci
3.全加器设计及其逻辑功能验证
(1)用异或门和与非门构造实现全加器的逻辑电路,
所用的74LS00和74LS86芯片的引脚图同上,画出逻辑图;
(2)在学习机上实现全加器,其中Ai、Bi、Ci-1接电平开关,Si、Ci接发光管电平显示;
(3)按表2.3要求改变Ai、Bi、Ci-1状态,填表。
表2.3
输入
输出
Ai
Bi
Ci-1
Ci
Si
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
五、实验报告
1.整理实验数据、图、表并对实验结果进行分析讨论;
2.总结组合逻辑电路的分析设计方法。
实验四编码器、译码器
一、实验目的
1.掌握编码器、译码器的功能;
2.掌握编码器的设计方法;
3.掌握集成译码器的使用方法。
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;
2.示波器;
3.器件:
(1)74LS04六倒相器2片
(2)74LS20四输入二与非门2片
(3)74LS139双2-4译码器1片
三、预习要求
1.编码器、译码器的一般的工作原理;
2.译码器功能扩展的一般方法。
四、实验内容
1.8线-3线二进制编码器的设计、测试、分析
(1)结构框图及真值表;
(2)根据真值表写出输入、输出逻辑表达式;
(3)变换逻辑表达式,用非门和与非门实现逻辑电路图;
所用的74LS20和74LS04芯片的引脚图如下:
(4)按照所设计的逻辑图构造电路,验证、分析其8线-3线编码器功能。
2.译码器功能测试、功能扩展
(1)将2—4线集成译码器74LS139按下图接线,按下表设置各个输入电平,填写表中各个输出状态。
输入
输出
使能
选择
G
B
A
Y0
Y0
Y2
Y3
H
×
×
L
L
L
L
L
H
L
H
L
L
H
H
(2)将双2-4线译码器扩展成3—8线译码器
1.画出转换电路图;
2.在学习机上接线并验证设计是否正确。
五、实验报告
1.整理实验数据、图、表并对实验结果进行分析讨论;
2.总结编码器、译码器的分析设计方法。
实验五数值比较器、数据选择器
一、实验目的
1.掌握数据选择器、数据比较器的功能;
2.掌握1位数据比较器的设计方法;
3.掌握集成数据选择器的使用方法。
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;
2.示波器;
3.器件:
(1)74LS04六倒相器1片
(2)74LS00二输入四与非门2片
(3)74LS153双4选1集成数据选择器1片
三、预习要求
1.数据选择器、数据比较器的一般的工作原理。
2.双4选1集成数据选择器74LS153的功能。
四、实验内容
1.1位二进制比较器的设计、测试、分析
(1)结构框图及真值表;
(2)根据真值表写出输入、输出逻辑表达式;
(3)变换逻辑表达式,用非门和与非门实现逻辑电路图;
所用的74LS04和74LS00芯片的引脚图如下:
(4)按所设计的逻辑图构造电路,验证、分析1位数值比较逻辑功能。
2.数据选择器的测试及应用
(1)将双4选1集成数据选择器74LS153参照下图接线,测试其功能并填写功能表;
选择端
BA
数据输入端
C0C1C2C3
输出控制
G
输出
Y
XX
LL
LL
LH
LH
HL
HL
HH
HH
XXXX
LXXX
HXXX
XLXX
XHXX
XXLX
XXHX
XXXL
XXXH
H
L
L
L
L
L
L
L
L
(2)学习机脉冲信号源中固定连续脉冲4个不同频率的信号接到数据选择器4个数据输入端,改变选择端输入状态,在输出端分别观察4种不同频率脉冲信号。
(3)用双4选1集成数据选择器74LS153实现半加器的逻辑功能,画出逻辑图,在学习机上实现并验证逻辑功能。
五、实验报告
分析实验结果,总结数据比较器、数据选择器功能,给出使用体会。
实验六奇偶发生/校验器
一、实验目的
设计一个3位奇偶发生/校验器电路。
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;
2器件:
(1)74ls862片
(2)74ls041片
三、预习要求
基本奇偶发生/校验器结构及工作原理。
四、实验内容
1.用74LS86设计一简单的奇偶发生/检验电路
(1)4位奇偶发生/校验器
1)[发送端]奇偶发生电路
奇校验位FEV产生,偶校验位FOD产生;
2)[接收端]奇偶校验电路
偶校验输出FEV奇校验输出FOD
若FEV、FOD为1,则相应的校验正确
2.一个3位的偶校验数据传送系统
1)连接如图所示实验电路;2)对实验现象进行说明。
实验七触发器
一、实验目的
4.学习R-S、D、JK触发器的逻辑功能及特点;
5.掌握触发器控制端的作用
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;
2.示波器;
3.器件:
(1)74LS00二输入四与非门1片
(2)74LS74双D触发器1片
(3)74LS112双J-K触发器1片
三、预习要求
1.基本R-S触发器结构及工作原理;
2.集成触发器74LS74、74LS112的功能。
四、实验内容
1.基本R-S触发器功能测试
(1)构造如图所示基本R-S触发器;
(2)依照下表顺序在-S、-R端加信号,观察并记录Q、-Q端的状态,将结果填入下表,并说明在各种输入状态下,触发器执行什么功能?
-S
-R
Q
-Q
逻辑功能
0
1
1
1
1
1
0
1
(3)当-S、-R都接低电平时,观察Q、-Q端的状态。
当-S、-R同时由低跳为高电平时,注意观察Q、-Q端的状态,重复3~5次观察Q、-Q的状态是否相同,以正确理解“不定”状态的含义。
2.维持-阻塞型D触发器功能测试
双D型正边沿维持-阻塞型触发器74LS74的引脚及逻辑符号如下图所示,试按下面步骤做实验:
(1)分别在-Sd、-Rd端加低电平,观察并记录Q、-Q端的状态。
(2)令-Sd、-Rd端为高电平,D端分别接高、低电平,用点动脉冲作为CP,观察并记录当CP为0、↑、1、↓时Q端状态的变化情况。
(3)当–Sd=-Rd=1、CP=0(或CP=1)时,改变D端信号,观察Q端的状态是否变化?
整理上述实验数据,将结果填入下表中。
-Sd-Rd
CP
D
Qn
Qn+1
01
X
X
0
1
10
X
X
0
1
11
1
0
0
1
11
1
1
0
1
11
↓
0
0
1
11
↓
1
0
1
11
0
0
0
1
11
0
1
0
1
11
↑
0
0
1
11
↑
1
0
1
3.负边沿JK触发器功能测试
双负边沿JK触发器74LS112芯片的逻辑符号如下图所示,通过实验填写下表。
1
-Sd-Rd
CPJKQn
Qn+1
01
XXXX
10
XXXX
11
↓0XX
11
↓1X0
11
↓X01
11
↓X11
五、实验报告
1.整理实验内容并填表;
2.总结各类触发器的特点。
实验八时序逻辑电路的应用
一、实验目的
1.验证、掌握集成同步二—十六进制计数器74LS161的逻辑功能;
2.掌握用74LS161构成其他进制计数器的方法;
3.构造一个计数器状态译码电路。
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;
2.示波器;
3.器件:
(1)74LS161集成同步二—十六进制计数器1片
(2)74LS138集成3-8线二进制译码器1片
三、预习要求
1.二进制计数器的一般构造及其工作原理;
2.二进制译码器的工作原理;
3.利用二进制计数器构造不足模计数器的方法。
四、实验内容
1.集成同步二——十进制计数器74LS161的测试、及功能验证
74LS161的相关资料如下:
※引脚图及惯用逻辑符号
※功能表
-CR
CP
-LD
CTp
CTT
功能
L
×
×
×
×
异步清0
H
↑
L
×
×
同步预置
H
↑
H
H
H
二—十六进制计数
H
×
H
H
L
保持CO=0
H
×
H
L
H
保持
(1)通过测试验证其逻辑功能;
(2)按下图方式利用预置端构造不足模计数器,通过测试求出其各个计数状态及模数;
(3)
按下图方式利用异步清0端构造不足模计数器,通过测试求出其各个计数状态模数;
(4)利用74161实现模9计数器,有效状态为0100~1100。
画出逻辑图并在学习机上构造电路进行验证。
2.利用74161与74138构造一个计数器状态译码电路,画出电路图在学习机上验证,分析此电路的构造特点及可能的作用。
五、实验报告
1.画出实验内容要求的电路;
2.总结出用74161构造不足模计数器的一般方法。
实验九时序逻辑电路设计、测试
一、实验目的
1.学习用D触发器设计移位计数寄存器的方法;
2.学习四位双向移位寄存器74LS194的逻辑功能。
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;
2.示波器;
3.器件:
(1)74LS74集成双D触发器2片
(2)74LS194集成四位双向移位寄存器1片
三、预习要求
1.移位寄存器的构造方法及其工作原理;
2.集成触发器74LS74的功能;
3.集成四位双向移位寄存器74LS194的功能。
四、实验内容
1.用D触发器构造4位计数器,测试其功能
双D型正边沿维持-阻塞型触发器74LS74的引脚及逻辑符号如图所示,试按下面步骤做实验:
(1)构造如下图所示电路,其中CLR、INPUT端接电平开关,CP接脉冲源,A、B、C、D端接发光二极管。
(2)直接将A、B、C、D置为0000
(3)将A、B、C、D置为1000?
(4)用单脉冲计数,记录各个触发器状态,此计数器模为多少?
(5)如何将此电路改造,使其成为环形、扭环形计数器?
2.四位双向集成移位寄存器74LS194功能测试
74LS194引脚如图所示,其中D0、D1、D2、D3为并行数据输入端,DSR为右移串行输入端,DSL为左移串行输入端,Q0、Q1、Q2、Q3为状态输出端,-CR为异步清零端,M1,M0为工作方式控制变量。
(1)连接电路,验证74LS194的各种功能;
(2)连接电路,构造一种环形计数器,画出逻辑电路图,作出相关说明。
五、实验报告
1.画出实验内容要求的电路;
2.总结时序电路的特点。
实验十信号的产生与变换电路
一、实验目的
1.熟悉555定时器芯片功能;
2.构造以555定时器为核心的多谐振荡器、单稳态触发器电路,掌握这些电路性能参数的测量、调整方法。
二、实验仪器及材料
1.数字电路学习机;2.示波器;
3.器件:
(1)555定时器芯片1片
(2)电阻、电容、导线等若干
三、预习要求
1.555定时器芯片内部的逻辑构造、引脚功能及其工作原理;
2.以555定时器为核心的多谐振荡器、单稳态触发器电路的结构、工作原理。
四、实验内容
1.以555定时器为核心的多谐振荡器的构造、测量和调整
(1)构造下图所示多谐振荡器实验电路,其中Ec=5V、R1=2kΩ(1R6)、R2=3kΩ(1R13)、C=200nF(3C1);
(2)接通学习机电源,用示波器观察信号
并描绘它们的波形;
(3)测量输出信号
发生翻转时的
值,并与Ec的值进行比较,说明得出的结论;
(4)测量输出信号
的两个暂稳态持续时间TH、TL,测量输出信号
的周期T,并与理论计算值进行比较,计算输出信号
的占空比q。
(5)观察改变R1、R2阻值时占空比q的变化,改变电容C时q的情况又如何?
2.以555定时器为核心的单稳态触发器的构造、观测
(1)构造下图所示单稳态触发器实验电路,其中Ec=5V、R=51kΩ(1R3)、C=10uF(3C7);
(2)接通学习机电源,使用学习机面板上的单脉冲产生单元电路给555的二号引脚加输入信号VI(一个窄负脉冲),用示波器分别观察
和
两组信号;
(3)估计输出信号
的脉冲宽度TW(即暂稳态持续时间),并与理论计算值进行比较。
(4)将R的阻值改为98k(1R3与1R11串联),重复一次上述实验过程,并对两次实验结果进行比较,说明你得到的一些结论。