電工電子技術(shù) 課件 6任務(wù)四、與非門邏輯功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)

任務(wù)四、與非門邏輯功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)電工電子技術(shù)

黃燕華任務(wù)導(dǎo)學(xué)在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)用到示波器和函數(shù)發(fā)生器，示波器和函數(shù)發(fā)生器有哪些應(yīng)用?通過(guò)查閱資料，舉出示波器和函數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用場(chǎng)合及使用注意事項(xiàng)。

任務(wù)導(dǎo)學(xué)示波器主要用于觀察和分析電子信號(hào)的波形，它能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為可視化的圖像，便于人們對(duì)信號(hào)進(jìn)行定性和定量的分析。示波器在電路測(cè)試、故障診斷、信號(hào)分析等方面具有不可替代的作用?？捎糜诹私庑盘?hào)的波形、幅度、頻率、相位等參數(shù)，或者對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。函數(shù)發(fā)生器則主要用于產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)化的電信號(hào)波形，如正弦波、方波、三角波等。這些信號(hào)可以用于測(cè)試電子設(shè)備的性能，如濾波器的濾波效果、放大器的放大倍數(shù)等。函數(shù)發(fā)生器還可以模擬實(shí)際環(huán)境中可能遇到的各種信號(hào)，以便于對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行全面的測(cè)試和分析。函數(shù)發(fā)生器使用注意事項(xiàng)：（1）保持工作環(huán)境清潔，防止灰塵進(jìn)入儀器影響其正常工作。（2）檢查電源、信號(hào)輸出等接線是否正確，避免出現(xiàn)接線不良、接錯(cuò)等問(wèn)題。（3）注意選擇合適的負(fù)載，避免因負(fù)載不匹配造成的誤差。（4）使用過(guò)程中要注重保養(yǎng)和維護(hù)，加強(qiáng)儀器的保養(yǎng)和檢修，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。示波器使用注意事項(xiàng)：（1）使用前一定要對(duì)示波器進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（2）保持儀器的清潔和正常的工作環(huán)境，防止灰塵和濕度對(duì)儀器的影響。（3）正常連接被測(cè)電路時(shí)應(yīng)注意防止觸電和損壞。（4）在測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)測(cè)量的具體要求，選擇合適的測(cè)量方式和參數(shù)。任務(wù)情境通過(guò)前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了基本的邏輯電路“與”、“或”、“非”及簡(jiǎn)單的組合邏輯電路“與非”、“或非”、“與或非”。應(yīng)用示波器、函數(shù)發(fā)生器等實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成與非門邏輯功能的測(cè)試，總結(jié)與非門邏輯功能。任務(wù)實(shí)施一、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)臺(tái)、示波器、函數(shù)發(fā)生器、７４ＬＳ００二輸入端四與非門集成電路２片、74LS20四輸入端雙與非門集成電路１片。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟１測(cè)試門電路的邏輯功能１)如圖６-３０所示，74LS20特點(diǎn)是在一塊集成塊內(nèi)含有兩個(gè)互相獨(dú)立的與非門，每個(gè)與非門有四個(gè)輸入端。寫出四輸入與非門邏輯表達(dá)式，并畫出四輸入與非門邏輯符號(hào)。①四輸入與非門邏輯表達(dá)式。②完成圖６-３１。２)說(shuō)明如何辨認(rèn)74LS20集成電路的起始引腳?３)將邏輯電平開(kāi)關(guān)按照表６-２４中的狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，測(cè)出輸出邏輯狀態(tài)值及電壓值，完成表６-２４和表６-２５。２利用與非門控制波形的輸出１)選用７４ＬＳ００與非門，按圖６-３２ａ、ｂ所示接線，將一個(gè)輸入端接連續(xù)脈沖源(頻率為２０ｋＨｚ)，另一端分別接高、低電位開(kāi)關(guān)，輸出端Ｙ接示波器，用示波器觀察高低電位對(duì)電路輸出波形的影響，將示波器觀察到的波形記錄在圖６-３３和圖６-３５中。２)通過(guò)示波器的輸出脈沖波形總結(jié)與非門對(duì)脈沖的控制作用。四、實(shí)驗(yàn)思考１)與非門一個(gè)輸入接連續(xù)脈沖，其余端什么狀態(tài)時(shí)允許脈沖通過(guò)?什么狀態(tài)時(shí)禁止脈沖通過(guò)?對(duì)脈沖信號(hào)有何要求?２)怎樣判斷門電路邏輯功能是否正常?知識(shí)鏈接一、TTL與非門電路二、74LS20雙四輸入與非門三、數(shù)字示波器四、函數(shù)發(fā)生器

一、TTL與非門電路電工電子技術(shù)

黃燕華TTL與非門電路圖６-３５所示是一個(gè)ＴＴＬ與非門的基本電路。電路的輸入級(jí)為晶體管VT1，其有有一個(gè)集電極、一個(gè)基極，還有若干個(gè)發(fā)射極，因此又稱為多發(fā)射極晶體管。由于基極與各發(fā)射極之間均構(gòu)成PN結(jié)，基極與集電極之間也存在一個(gè)PN結(jié)，所以多發(fā)射極晶體管ＶＴ１在集成電路中起與門的作用。該與非門電路的輸入級(jí)為多發(fā)射極晶體管VT和電阻R1組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)的與邏輯運(yùn)算，Ｙ為輸出端，其邏輯符號(hào)如圖６-３６所示。該與非門的邏輯功能是:當(dāng)輸入端中有一個(gè)或一個(gè)以上是低電平時(shí)，輸出端為高電平，只有當(dāng)輸入端全部為高電平時(shí)，輸出端才是低電平(即有“０”得“１”，全“１”得“０”)。二、74LS20雙四輸入與非門電工電子技術(shù)

黃燕華74LS20雙四輸入與非門集成電路74LS20雙四輸入與非門其引腳排列規(guī)則如圖6-37所示，由圖中可知，正對(duì)集成電路型號(hào)(如74LS20)或看標(biāo)記(左邊的缺口或小圓點(diǎn)標(biāo)記)，從左下角開(kāi)始按逆時(shí)針?lè)较蛞裕?、２、?..依次排列到最后一腳(在左上角)。在標(biāo)準(zhǔn)的ＴＴＬ集成電路中，電源端UCC一般排在左上端，接地端ＧＮＤ一般排在右下端，如74LS20為１４腳芯片，１４腳為UCC，７腳為ＧＮＤ，若集成電路引腳上的功能標(biāo)號(hào)為ＮＣ，則表示該引腳為空腳，與內(nèi)部電路不連接。該與非門的四個(gè)輸入端接邏輯開(kāi)關(guān)輸出插口，以提供“０”與“１”電平信號(hào)，開(kāi)關(guān)向上，輸出邏輯“１”，向下為邏輯“０”。該與非門的輸出端接由ＬＥＤ發(fā)光二極管組成的邏輯電平顯示器(又稱０-１指示器)的顯示插口，ＬＥＤ亮為邏輯“１”，不亮為邏輯“０”，７４ＬＳ２０有４個(gè)輸入端，共有１６個(gè)組合情況，在實(shí)際測(cè)試時(shí)，只要通過(guò)對(duì)輸入１１１１、０１１１、１０１１、１１０１、１１１０進(jìn)行檢測(cè)就可判斷其邏輯功能是否正常。三、數(shù)字示波器電工電子技術(shù)

黃燕華數(shù)字示波器數(shù)字示波器應(yīng)用非常廣泛，具有波形觸發(fā)、存儲(chǔ)、顯示、測(cè)量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。由圖６-３８可看出，示波器的前面板中包括左側(cè)的顯示區(qū)和右側(cè)的功能操作區(qū)。１）顯示區(qū)域顯示區(qū)可以顯示波形，以及關(guān)于波形和示波器控制設(shè)置的詳細(xì)信息。２

菜單區(qū)３

垂直控制區(qū)４

水平控制區(qū)５

觸發(fā)控制區(qū)６

連接器四、函數(shù)發(fā)生器電工電子技術(shù)

黃燕華函數(shù)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種常用的電子測(cè)試儀器，用于產(chǎn)生各種波形的信號(hào)，之后將信號(hào)送往待測(cè)試電路，以檢測(cè)電路在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。圖６-３９所示為函數(shù)發(fā)生器面板，其數(shù)字輸入鍵及各功能鍵的功能說(shuō)明見(jiàn)表６-２６和表６-２７。任務(wù)實(shí)施一、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)臺(tái)、示波器、函數(shù)發(fā)生器、７４ＬＳ００二輸入端四與非門集成電路２片、74LS20四輸入端雙與非門集成電路１片。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟１測(cè)試門電路的邏輯功能１)如圖６-３０所示，74LS20特點(diǎn)是在一塊集成塊內(nèi)含有兩個(gè)互相獨(dú)立的與非門，每個(gè)與非門有四個(gè)輸入端。寫出四輸入與非門邏輯表達(dá)式，并畫出四輸入與非門邏輯符號(hào)。①四輸入與非門邏輯表達(dá)式。②完成圖６-３１。①②２)說(shuō)明如何辨認(rèn)74LS20集成電路的起始引腳?３)將邏輯電平開(kāi)關(guān)按照表６-２４中的狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，測(cè)出輸出邏輯狀態(tài)值及電壓值，完成表６-２４和表６-２５。正對(duì)集成電路型號(hào)（如74LS20）或看標(biāo)記（左邊的缺口或小圓點(diǎn)標(biāo)記），從左下角開(kāi)始按逆時(shí)針?lè)较蛞?，2，3，…依次排列到最后一腳（在左上角）。輸

入輸

出ABCDY電壓（V）111100011114.141001114.140000114.139000014.140各引腳電平輸出VA/VVB/VVC/VVD/V電壓（V）5.0045.0035.0035.003005.0035.0035.0034.141005.0025.0024.1400005.0024.13900004.140２利用與非門控制波形的輸出１)選用７４ＬＳ００與非門，按圖６-３２ａ、ｂ所示接線，將一個(gè)輸入端接連續(xù)脈沖源(頻率為２０ｋＨｚ)，另一端分別接高、低電位開(kāi)關(guān)，輸出端Ｙ接示波器，用示波器觀察高低電位對(duì)電路輸出波形的影響，將示波器觀察到的波形記錄在圖６-３３和圖６-３５中。1）與非門對(duì)脈沖的控制作用結(jié)果示意圖（輸入端接低電平）與非門對(duì)脈沖的控制作用結(jié)果示意圖（輸入端接高電平）

２)通過(guò)示波器的輸出脈沖波形總結(jié)與非門對(duì)脈沖的控制作用。2）根據(jù)電路圖，可得邏輯表達(dá)式為：

，其功能為，當(dāng)S=1時(shí)，輸出與輸入反向，當(dāng)S=0時(shí)，輸出始終為高電平?？梢酝ㄟ^(guò)該與非門控制輸出結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)思考１)與非門一個(gè)輸入接連續(xù)脈沖，其余端什么狀態(tài)時(shí)允許脈沖通過(guò)?什么狀態(tài)時(shí)禁止脈沖通過(guò)?對(duì)脈沖信號(hào)有何要求?1）與非門接髙電平則其他信號(hào)可以通過(guò)，接低電平則輸出恒為1，與非門的真值表是“有