文档介绍：东南大学电工电子实验中心
实验报告
一、实验目的
(1)掌握TTL和CMOS器件的静态特性和动态特性测量方法及这些特性对数字系统设计的影响;
(2)掌握通过数字器件手册查看器件静态和动态特性参数;
(3)掌握不同结构的数字器件之间的互连;
(4)掌握OC门和三态门的特性和使用方法;
(5)加深示波器测量技术的训练;
(6)掌握小规模组合逻辑的工程设计方法;
(7)了解竞争和冒险的产生原因,消除方法,掌握用示波器和逻辑分析捕捉毛刺的方法。
二、实验仪器
仪器名称
型号
实验箱
YB3262型
直流稳压器
DF1701S型
数字合成函数/任意波信号发生器/计数器
F05A型
数字示波器
TDS1001型
数字万用表
UT803型
芯片
74HC01、74LS244、74HC00、74HC04
三、实验原理
实验原理见教材第2章。
预习思考题如下:
1、下图中的两个电路在实际工程中经常用到,其中反相器为74LS04,电路中的电阻起到了保证输出电平的作用。分析电路原理,并根据器件的直流特性计算电阻值的取值范围。
答:①电路(a)使用条件是驱动门电路固定输出为低电平
当时,如果有N个负载门且,将使,而将使,所以需如图(a)所示接下拉电阻R。
②电路(b)使用条件是驱动门电路固定输出为高电平
当时,如果有N个负载门且,将使,而将使,所以需如图(b)所示接上拉电阻R。
2、下图中的电阻起到了限制前一级输出电流的作用,根据器件的直流特性计算电阻值的取值范围。
答:R的作用是限制驱动电流,驱动电流长时间超出手册上规定的正常数据,易引起器件性能不稳定。
当时,要求,即,可得
当时,要求,即,可得
故
3、 用上拉电阻抬高输出电平中,R的取值必须根据器件的静态直流特性来计算,试计算R的取值范围。
用上拉电阻抬高输出电平
答:由于74或74LS TTL的VOHmin值小于4000/74HC的VIHmin值,之间接一个上拉电阻,以提高TTL的输出高电平。
当时,各支路电流分别为、和。
要求,即
而,可得
当时,各支路电流分别为、和。
要求,即
对于7404芯片,,,可得
对于74LS04芯片,,,可得
综上所述,R的取值范围如下:
7404:
74LS04:
4、(a)中OC外接上拉电阻的值必须取的合适,试计算在这个电路中R的取值范围。
(a) OC门做驱动
答:运用书52页RC的数值计算公式。
OC门用7401实现
OC门用74LS01实现
5、下图中A、B、C三个信号经过不同的传输路径传送到与门的输入端,其中计数器为顺序循环计数,即从000顺序计到111,C为高位,A为低位。A、B、、。试分析这个电路在哪些情况下会出现竞争-冒险,产生的毛刺宽度分别是多少。
答:与非门,有低出高,全高出低。上图所示原理图对应的真值表为:
C
B
A
Y
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
计数器为顺序循环计数,CBA的状态变化为000→001→010→011→100→101→110→111→000……
CBA的状态000→001→010→011、100→101、110→111→000的变化过程中无竞争-冒险。
CBA的状态011→100的过程中,
时刻t0: C开始从“0”变向到“1”,与非门输出Y为“1”;
时刻t0+2ns: CBA的状态为111,与非门输出Y变为“0”;
时刻t0+: CBA的状态为101,与非门输出Y变为“1”;
时刻t0+: CBA的状态为100,与非门输出Y仍为“1”;
。
CBA的状态101→110的过程中,
时刻t0: B开始从“0”变向到“1”,与非门输出Y为“1”;
时刻t0+: CBA的状态为111,与非门输出Y变为“0”;
时刻t0+: CBA的状态为110,与非门输出Y变为“1”;
。
四、实验内容
用 OC 门实现三路信号分时传送的总线结构
用OC门实现三路信号分时传送的总线结构,,。(注意OC门必须外接负载电阻和电源,EC取5V)
设计要求的逻辑功能
控制输入
输出
A2
A1
A0
Y
0
0
1
D0
0
1
0
D1
1
0
0
D2