数字电路及设计实验.doc

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1、常用数字仪表的使用实验内容：1.参考“仪器操作指南”之“DS1000操作演示”，熟悉示数字波器的使用。2.测试示波器校正信号如下参数：（请注意该信号测试时将耦合方式设置为直流耦合。峰峰值（Vpp），最大值（Vmax），最小值（Vmin），幅值（Vamp），周期（Prd），频率（Freq）顶端值（Vtop），底端值（Vbase），过冲（Overshoot）,预冲（Preshoot），平均值（Average），均方根值（Vrms），即有效值上升时间（RiseTime），下降时间（FallTime），正脉宽（+Width）,负脉宽（-Width），正占空比（+Duty），负占空

2、比（-Duty）等参数。3.TTL输出高电平>2.4V，输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V。请采用函数信号发生器输出一个TTL信号，要求满足如下条件：①输出高电平为3.5V，低电平为0V的一个方波信号；②信号频率1000Hz；在示波器上观测该信号并记录波形数据。集成逻辑门测试（含4个实验项目）（本实验内容选作）一、实验目的（1）深刻理解集成逻辑门主要参数的含义和功能。（2）熟悉TTL与非门和CMOS或非门主要参数的测试方法，并通过功能测试判断器件好坏。二、实

3、验设备与器件本实验设备与器件分别是：表1-1与非门功能测试表输入输出ABCDF11110111101111011110实验设备：自制数字实验平台、双踪示波器、直流稳压电源、数字频率计、数字万用表及工具；实验器件：74LS20两片，CC4001一片，500W左右电阻和10kW左右电阻各一只。三、实验项目1．TTL与非门逻辑功能测试按表1-1的要求测74LS20逻辑功能，将测试结果填入与非门功能测试表中（测试F=1、0时，VOH与VOL的值）。2．TTL与非门直流参数的测试测试时取电源电压VCC=5V；注意电流表档次，所选量程应大于器件电参数规范值。（1）导通电源电流ICCL

4、。测试条件：输入端均悬空，输出端空载。测试电路按图1-1（a）连接。（2）低电平输入电流IiL。测试条件：被测输入端通过电流表接地，其余输入端悬空，输出空载。测试电路按图1-1（b）连接。（3）高电平输入电流IiH。测试条件：被测输入端通过电流表接电源（电压VCC），其余输入端均接地，输出空载。测试电路按图1-1（c）连接。（4）电压传输特性。测试电路按图1-2连接。按表1-2所列各输入电压值逐点进行测量，各输入电压值通过调节电位器W取得。将测试结果在表1-2中记录，并根据实测数据，做出电压传输特性曲线。然后，从曲线上读出VOH，VOL，Von，Voff和VT，并计算VN

5、H，VNL等参数。图1-1ICCL，IiL和IiH测试电路图1-2电压传输特性测试电路表1-2与非门电压传输特性测试表Vi（V）00.40.81.11.21.31.351.41.52.02.42.73.0V0（V） 图1-3扇出系数测试电路（5）扇出系数NO。测试条件：所有输入端悬空，负载RL为可变电阻。测试电路按图1-3连接。调节RL，使输出电压VOL=0.4V，测出此时的IOL，再按下式：NO=IOl/IiL求得NO。3．平均延迟时间tpd的测试现一般采用环形振荡器法测tpd，测试原理电路及波形如图1-4（a）和（b）所示。图1-4（a）中与非门1、与非门2为标准门的

6、tpd1和tpd2是已知的（可预先在高精度的双踪示波器上测出），与非门（3）是被测门。三个与非门构成一个环形振荡电路。点（3）和点（3¢）的波形是同一波形，由图1-4（b）可知，振荡波形的周期为：图1-4平均延迟时间测试电路及波形T=tPHL1+tPHL2+tPHL3+tPLH1+tPLH2+tPLH3=2tpd1+2tpd2+2tpd3（在一个振荡周期内每个门经过两次延迟时）从数字频率计上可以读出振荡频率f（也可用示波器测出周期T），即可算出被测门的平均延时时间为：T=1/f=2(tpd1+tpd2)+2tpd3tpd3=1/2f－(tpd1+tpd2)或者tpd3=T

7、/2－(tpd1+tpd2)4．CMOS或非门电路的测试（注意CMOS器件使用规则）图1-5CMOS门传输特性测试电路图（1）传输特性测量①调节电位器W，选择若干个输入电压值，测量相应的输出电压值，然后由测得的数据作出曲线，并从曲线中求得VoH、VoL、Von和VoFF等参数值。注意，测量输出端的电压时，要选用高阻抗的直流电压表，最好用直流数字电压表。通常取Von为0.1VoH时对应的输入电平值，VoFF为0.9VOH对应的输入电平值。②将两个输入端并联在一起，重复上述测试，比较两种情况下电压传输特性和噪声容限的差异。③测试电