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1实验箱简介一、实验箱的组成及特点1．实验箱的供电实验箱的后方设有带保险丝管（0.5A）的220V单相交流三芯电源插座（配有三芯插头电源线一根）。箱内设有一只降压变压器，供直流稳压电源。2．两块大型（433mm×323mm）单面散敷铜印刷线路板，正面丝印有清晰的各部件、元器件的图形、线条和字符；反面则是装接其相应的实际元器件。该板上包含着以下各部分内容：（1）左下角装有带灯电源总开关一只。（2）高性能双列直插式圆脚集成电路插座41只（其中40P3只，28P2只，24P，2只，20P4只，16P17只，14P9只，8P4只）。（3）900多只高可靠的自锁紧式、防转、叠插式插座。它们与集成电路插座、镀银针管座以及其它固定器件，线路等已在印制板面连接好。正面板上有黑线条连接的地方，表示内部（反面）已接好。采用高性弹性插件，这类插件，其插头与插座之间的导电接触面很大，接触电阻极其微小（接触电阻＜0.003Ω,使用寿命＞10000次以上），而且插头之间可以叠插，从而可形成一个立体布线空间，使用起来极为方便。（4）90多根镀银长（15mm）紫铜针管插座，供实验接插小型电位器、电阻、电容等分立元件之用（它们与相应的锁紧插座已在印刷面连通）。（5）2只无译码LED数码管，其中“共阴”，“共阳”各一只。八个显示段的管脚均已与相应的锁紧插座相连。（6）6位十六进制七段译码器与LED数码显示器每一位译码器均采用可编程器件GAL设计而成，具有十六进制全译码功能。显示器采用LED共阴极红色数码管（与译码器在反面已连接好），可显示四位BCD码十六进制的全译码代号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。（7）4位BCD码十进制码拔码开关组每一位的显示窗指示出0～9中的一个十进制数字，在A、B、C、D四个输出插口处输出相对应的BCD码。每按一次“+”或“-”键，将顺序地进行加1计数或减1计数。若将某位拔码开关的输出A、B、C、D连接在“（6）”的一位译码显示的输入端口A、B、C、D处，当接通+5V电源时，数码管将点亮显示出与拔码开关指示的一致的数字。（8）十六位LED发光二极管显示器及其电输入插口在连通+5V电源后，当输入口接高电平时，所对应的LED发光二极管点亮：输入口接低电平时，则熄灭。（9）十六位逻辑开关及相应的开关电平输出插口提供16只小型单刀双掷开关与之对应的开关电平输出插口，当开关向上拔（即拨向“H”）时，与之相对的输出插孔输出高电平5V：当开关向下拨（即拨向“L”）时，相对应的输出为低电平0V。2（10）直流稳压电源提供±15V，0.5A、±5V，0.5A直流稳压电源四路，每路均有短路保护自恢复功能，其中+5V电源具有告警指示功能。有相应的电源输出插口及相应的LED发光二极管指示。只要开启直流稳压电源处分开关，就有相应的直流稳压电源输出。实验板上标有“+5V”处，是指实验时须用导线将+5V的直流电源引入该处，是电源+5V的输入插口。（11）脉冲信号源①提供正、负输出单次脉冲一组；②输出四路BCD码基频、二分频、四分频、八分频，基频输出频率分1Hz、1KHz、20KHz三档粗调，每档附近又可进行细调；③频率连续可调的计数脉冲信号源本信号源能在很宽的频率范围内（0.5Hz～300KHz）调节输出频率，可用作低频计数脉冲源：在中间一段较宽的频率范围，则可用作连续可调的方波激励源。（12）五功能逻辑笔这是一支新型的逻辑笔，它是用可编程逻辑器件GAL设计而成，具有显示五种功能的特点。只要开启+5V直流稳压电源开关，用锁紧线从“输入”口接出，锁紧线的另一端可视为逻辑笔的笔尖，当笔尖点在电路中的某个测试点，面板上的四个指示灯即可显示出该点的逻辑状态：是高电平（“HL”）、低电平（“LL”）、中间电平（“ML”）或高阻态（“HR”）；若该点有脉冲信号输出，则四个指示灯将同时点亮，故有五功能逻辑笔之称，亦可称为“智能型逻辑笔”。（13）多功能智能测试仪本测试仪是用单片机开发而成的智能化仪器，基主要功能如下：①能高速破译集成电路芯片型号②可自动列出相同的其他可代用的芯片型号③可对集成电路进行动态老化和可靠性检测集成芯片测试范围为：74/54LS系列，74/54HC/HCT/C系列，CMOS40XX系列，CMOS40XX系列及部分常用模拟集成电路，全部种类达548种。④智能化频率测量，频率测量范围：1Hz～5MHz。⑤周期测量，周期测量范围：2微秒-5微秒，测量精度：±1微秒。⑥用作计数器，对脉冲信号进行计数。本测试仪的显示器采用七位共阴极绿色LED数码管。其使用方法为：将+5V电源接到本测试仪的电源插孔处（即按实验板上虚线所示用连接线将+5V插口与+5V电源连接起来），显示器应显示“PC”，当按“RST”键后，也显示“PC”，表示已进入了测试初始状态。①在显示“PC”状态下，按一下“ENT”键，显示器将显示一闪动的“正弦曲线”（最后一个数码管显示隐8字）。此时只要将集成电路夹于锁紧夹中，即能显示该芯片完整的型号，如74LS125、CD4046、CD4553等，如有相同功能的其他型号芯片，将循环显示出本芯片及其他代用芯片的型号。②利用“①”，使待芯片放于夹子一段时间，这段时间中，该芯片的型号显示不变，则为合格，否则为不合格，但应排除同类多型号现象。3操作时应注意：对于任何功能的实现，在按“ENT”键以前，不能在锁紧夹上放任何芯片：放置芯片的规则是将芯片的缺口朝上，使芯片的第一脚与夹子的第一脚（旁边有“·”标记）对齐。③在显示“PC”状态下，连续按动“PCH”键，将依次显示如下功能符号：（“74LS”、“74HC”、“CD40”、“CD45”、“ANG”）“F500”、“F1000”、“F5000”、“F1000”、“CCP”、“COU”，括号内的功能在本装置中未采用。A）选中“F500”后按“ENT”键，三秒钟后7位显示器全显示“0”，此时即进入频率测量状态。将被测信号以“f1”插口输入，即可以对小于350KHz的信号进行频率测量了。所测频率的最低单位为Hz。B）大于350KHz的频率测量。操作方法同上，只是用键“FCH”选“F1000”、“F5000”或“F10000”，用来分别测定1M、5M或10M以内的频率。但应注意，此时的被测信号应以“f1”插口输入，且需用锁紧线将“f1”插口与“COM”插口连接起来。所测结果的最低单位仍为Hz。④按“FCH”键至“CCP”，再按“EAT”键，即进入周期测量状态。测量线接线方法与小于350KHz频率测量的方法相同。显示数最低单位是微秒。（注意：此功能下，在被测信号输入以前，显示器并不会象测频率那样显示“0”：输入被测信号的频率不应大于500KHz）。⑤连续按“FCH”键至“COU”，按“ENT”键，即乾主计数状态，此时，将脉冲信号输入“f1”插口，本测试仪即开始对脉冲信号进行计数。再按“ENT”键，测试仪将对脉冲信号进行第二次计数。（14）本实验箱还有ispLSI（1016或2032）44脚芯片插座（包括资源全开放式实验电路及下载线插座等）。（15）实验板上还设有声响信号指示一路，设有实验用的蜂鸣器（BUZZ）一只，继电器一只，碳膜电位器五只（1K、10K、47K、100K、1M各一只）按键盘2只，并附有充足的实验连接导线一套。（16）在本实验板上还装有一块166×55mm的面包板，以保留传统面包板的优点。二、使用注意事项1．使用前应先检查各电源及实验板上所有功能块的输出与显示是否正常。如一切均属正常，方可进入实验。2．接线前务必熟悉实验板上各元器件的功能、参数及其接线位置，特别要熟知各集成块插脚引线的排列方式及接线位置。3．实验接线前必须先断开总电源与各分电源开关，严禁带电接线。4．接线完毕，检查无误后，再插入相应的集成电路芯片才可通电，也只有在断电后方可插拔集成芯片。严禁带电插拔集成芯片。5．实验始终，实验板上要保持整洁，不可随意放置杂物，特别是导电的工具和多余的导线等，以免发生短路等故障。6．实验中需了解集成电路芯片的引脚功能及其排列方式时，可查阅实验指导书的附录部分。4实验一TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试一、实验目的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二、实验原理本实验采用双四输入与非门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1(a)、(b)、(c)所示。(b)（a）(c)图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)输出低电平VOL：输出低电平是指与非门的所有输入端都接高电平时的输出电平值。测试电路如图2（a）所示。（2）输出高电平VOH：输出高电平是指与非门有一个以上输入端接低电平时的输出电平值。测试电路如图2（b）所示。5（a）（b）图2VOH、VOL测试电路图(3)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3(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3TTL与非门静态参数测试电路图(4)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。﹠+5VVOH﹠+5VVOL6IiH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3(c)、(d)所示。(5)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4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(6)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5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4扇出系数测试电路图5传输特性测试电路(7)平均传输延迟时间tpdtpd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6所示。iLOLOLIIN7(a