数电指导书（全）

前 言

一、数字电子技术实验课程的教学目的

数字电子技术实验是电子信息、自动化等电类本科专业一门主要的实践性技术基础课程。通过本课程的学习使学生获得数字电子技术方面的基本知识和基本技能，加深对理论教学内容的理解，培养学生分析问题、解决问题的能力和创新意识，树立工程实际观点和严谨、求实、理论联系实际的学风。 二、课程的要求

通过数字电子技术实验课程的学习，学生应达到以下基本要求：

1.掌握常用TTL、COMS系列数字集成电路的基本特性、主要参数的意义和参数的基本测量方法。

2.具有分析基本数字单元电路逻辑功能和逻辑设计的能力。

3.基本能独立拟订实验步骤，掌握数字单元电路和功能模块的实验方法和技术。 4.会查阅和利用技术资料，具有设计、安装、调试简单数字系统的初步能力。 5.具有一定的分析问题和解决问题的能力，能够查找和排除数字电路中的常见故障。 三、预习报告和实验指导书书写要求（见电路实验指导书） 四、数字电子技术实验指导书说明

本实验任务书是与指定实验教材“数字电路实验与课程”设计相结合使用的。设置了10个实验项目，7个必修项目，3个选修项目，共24学时。“任务书”中各实验项目主要有实验目的、实验任务、预习要求、实验报告要求四项内容。部分实验项目增加了实验原理说明或补充说明内容。本课程的实验内容是按循序渐进原则设置的，逐步培养学生的独立实验能力。

五、学生实验守则

1.学生应尊重老师、服从管理、遵守实验室规章制度。

2.实验前应认真预习，按要求写出预习报告，经老师批阅后方可进行实验。

3.实验时必须严格执行操作规程，正确使用仪器设备和实验装置，接好线路后，必须认真检查，确认无误后，方可通电实验。实验中不得擅自离开座位，到处走动。

4.若仪器设备发生故障，应立即断电，并如实报告指导教师，因违反操作规程而造成仪器设备损坏者，除应做出书面检查外，还要按规定进行赔偿。

5.实验结束时，应自行检查、分析实验结果，然后由教师审阅签字后才能断电拆除线路。

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6.保持实验室安静和整洁，爱护实验室一切设施。实验完毕，必须断开电源，并将仪器设备、实验装置、导线、 凳子、桌面等整理好，认真填写运行记录后方能离开。 7.实验室每组的仪器、装置、器材不能随意搬动、调换及擅自带出。

8.实验课不得迟到，迟到10分钟以上者不能参加实验，实验无故缺课3次以上者，实验成绩为不及格。

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实验一 集成门电路参数测试

实验学时：3 实验类型：综合 实验要求：必修 一、实验目的

1、掌握集成门电路参数的物理意义及测试方法。 2、熟悉集成电路外型与管脚排列。 3、熟悉实验箱的组成和使用方法。 二、实验原理补充 （一）TTL门电路 1.电压传输特性

电压传输特性是输出电压Uo与输入电压Ui的函数关系，典型的电压传输特性曲线如图1-1所示。从该曲线可直接求出一些静态参数：VOH 、VOL、VON、VOFF、VNL、VNH等。

图1-1

2.高电平噪声容限电压VNH和低电平噪声容限电压VNL

VNH：VNH=VOHmin-VON，表示输入为高电平时，所允许的噪声电压最大值。对于74

系列为0.4V；对于74LS系列为0.7V。

VOL：VOL=VOFF-VOLmax，表示输入为低电平时，所允许的噪声电压最值。对于74系

列为0.4V；对于74LS系列为0.3V。

注：VOHmin值：对于74系列为2.4V；对于74LS系列为2.7V。

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VOLmax值： 对于74系列为0.4V；对于74LS系列为0.3V。

（二）COMS门电路主要直流参数含义 1. VON：输出高电平电压值，VON?VDD；

2. VOHmin：输出高电平允许的最小电压值，VOHmin?0.9VDD； 3. VOL：输出低电平电压值，VOL?0V；

4. VOLmax：输出低电平允许的最大电压值，VOLmax?0.1VDD；

5. VIHmin（VOH）：使输出低电平为VOLmax的最小输入高电平值，当VDD?5V时，其规范值为3.5V；

6. VILmax（VOFF）：使输出高电平为VOHmin的最大输入低电平值，当VDD?5V时，其规范值为1.5V；

7. VNH：高电平噪声容限，VNH=VOHmin-VIHmin； 8. VNL：低电平噪声容限，VNL=VILmax-VOLmax。 （三）多余输入端处理方法：

1. TTL门电路输入端悬空，相当于输入高电平，测试时可以将多余输入端悬空，在复杂电

路中，为使电路工作状态稳定可靠应将多余输入端通过上拉电阻（1~3K?）接电源，或与其他输入端并联使用（在负载能力允许的情况下）。

2. COMS门电路多余输入端不允许悬空使用，根据情况多余输入端需接电源（与非门）或

接地（或非门）。 三、实验任务

（一）TTL四输入双与非门74LS20直流参数测试

1.导通电源电流ICCL和截止电源电流ICCH测试。测试ICCH时应将两个门的输入端接地。 2.低电平输入电流IIL和高电平输入电流IIH测试。 3. 扇出系数NO测试。

4. 电压传输特性测试（逐点法）

要求在传输特性的过渡区有三个以上的取值点。 （二）CMOS电路参数测试

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1.CMOS六反相器CD4069平均延迟时间tpd测量

测试电路参数实验教材实验一的5.1.9图，改用5个非门串联构成闭路，用示波器测量该环形扫描器的扫描周期T，计算tpd。

图1-2 CD4096管脚图

2.CMOS二输入四或非门CD4001电压传输特性测试（图示法）

图1-3

用示波器XY方式观察门电路的电压传输特性电路如图1-3所示。将1KHZ正弦信号Ui经二极管D检波后接至或非门一输入端和示波器的X通道输入端，或非门输出信号Uo接至示波器Y通道的输入端，正弦信号Ui的幅度由0开始逐渐大，直到显示出完整的传输特性曲线为止。（X、Y通道增益开关均置于0.5V/div，耦合方式开关置于DC，Ui的幅度增

Ui两个坐标轴的分度，至X轴长度为10格止）要求用方格纸描绘特性曲线，标出Uo、VOH、

VOL、VILmax、VIHmin值。

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