【正文】 稍用力將其插牢。因此，為了盡可能減少故障，注意布線的合理性和科學(xué)性就是顯得十分必要了。原則上講，只要經(jīng)過仔細核查，布線錯誤是不難 得到糾正的。不過，在數(shù)字電子技術(shù)實驗中，這種現(xiàn)象很少發(fā)生。在數(shù)字電子技術(shù)實驗中，尤其要學(xué)會正確使用示波器。但有時測試方法不正確也會引起觀測錯誤。原因是對實驗要求沒有吃透，或者是對所用器件的原理沒有掌握。接線錯誤造成的現(xiàn)象多種多樣，例如器件的某個功能塊不工作或工作不正常，器件不工作或發(fā)熱，電路中一部分工作狀態(tài)不穩(wěn)定等。 2．接線錯誤 在教學(xué)實驗中，大約 70%以上的故障是由接線錯誤引起的。其中器件失效肯定會引起工作不正常，需要更換一個好器件。 一般說來，在數(shù)字電子技術(shù)實驗中主要有器件故障、接線錯誤、設(shè)計錯誤和測試方法不正確。 Vb1= Vbc1+Vbe2 +Vbe2+ Vbe5= + V+ = V 考慮到 BG1 管發(fā)射結(jié)壓降 Vbe= 各輸入端懸空對地電壓應(yīng)是 Ve=Vb1Vbe== 這也是用萬表測得的輸入端電壓值。在各個輸入端全部懸空時，相當于各輸入端對地間接無窮大的電阻，這時 BG1管的基極電流只能夠通過集電結(jié)流入 BG2管基極，致使 BG2， 8 BG5 管飽和導(dǎo)通。 一般說，如測得某一輸入端電壓為 0V，則該輸入與內(nèi)部電路斷路；若電壓超過 2V，則該輸入端出現(xiàn)短路。檢查前，除電源和接地端外，要把集成塊各輸入、輸出端從設(shè)備上懸空，然后用萬用表分別測量各輸入端和輸出端的電壓。因此，與晶體三極管一樣，可以用測量各端直流電阻的方法來判斷 TTL 集成塊的好壞。 圖 2 用萬用表測量電阻 圖 3 用萬用表測量電壓 用同樣的分析方法不難看出，對電源端和地端，無論表筆正接或反接，總有一個正向 PN結(jié)導(dǎo)通，因而總呈現(xiàn)低阻值 。這相當兩個正向 PN 結(jié)和三個低值電阻的阻值總和，若紅表筆接輸出端時，電流通路如圖 2 中點線所示：地→ R3→ BG5 bc 結(jié)→輸出，這相于一個正向 PN 結(jié)和一個低值電阻之和。 表 1 用萬用表檢測集成塊 測試項目 正常值 不正常值 萬用表筆接法 各腳對地端 5KΩ 1KΩ或 12KΩ 黑表筆接地端 各腳對電源端 3KΩ ≈ 0 或≈∞ 紅表筆接其他片腳 各腳對地端 40KΩ 1KΩ或 12KΩ 紅表筆接地端 各腳對電源端 3KΩ ≈ 0 或≈∞ 黑表筆接其他片腳 這種測試方法的理論依據(jù)可由圖 2 來說明。表 1 列出了各端對地電阻阻值的正常值，可供測量時 參考。 為了進一步證實 ， 還可以將兩表筆對調(diào) ， 即將紅表筆接到集成塊接地端 ， 黑表筆則輪流接到除電源端以外其他各腳 ， 可以看到對于正常的集成塊 ， 各端對地的反向電阻均大于 40KΩ ， 而損壞的腳對地電阻則很小 ， 其阻 7 值幾乎和上次測得相同 ， 正常的集成塊其電源和地端的正、反向電阻值均較其他端為小，最大不超過 10KΩ。 正常情況下 ， 各腳對地電阻應(yīng)為 5KΩ左右 （ 對應(yīng)于 500 型萬用表 。 用萬用表檢查 TTL 集成塊 在維修數(shù)字電路時，我們都希望能用萬用表快速判別集成塊的好壞，下面介紹用萬 用 表檢查測試的方法。 不允許將輸出端并聯(lián)使用。 二、外引線端連接 電路的輸入端不能直接和高于 或低于 的電源連接，否則，會由于過流而損壞電路。當電源波動超出此范圍時，電路就不能保證正常工作。 （ 4） 儀器設(shè)備使用完畢后，應(yīng)關(guān)掉電源開關(guān)，同時將面板上各旋鈕、開關(guān)置于合適的位置。 （ 3） 實驗時注意力要集中，隨時觀察儀器及實驗電路工作情況。切不可不懂裝懂，盲目操作。如距電源開關(guān)較遠時，可使用絕緣器具將電源切斷，使觸電者立即脫離電源，并保護現(xiàn)場，報告指導(dǎo)老師檢查事故 原因。 一 、 人身安全 在數(shù)字電路實驗中，為保障實驗者的人身安全，實驗者必須遵守以下安全規(guī)則： （ 1） 實驗前應(yīng)搞清楚電源開關(guān)、插座的位置，了解其正確操作的方法，并檢查其是否安全可靠； （ 2） 實驗過程中一定要養(yǎng)成實驗前先接實驗電路后接通電源，實驗完畢后先切斷電源后拆實驗電路的操作習(xí)慣。 實驗安全 實驗安全包括人身安全和儀器設(shè)備安全。要使記錄的波形正確無誤，不但要依靠儀器的正確操作，還要基于對理論知識的掌握程度。關(guān)鍵是當一個電路有多個波形時，波形之間的時序關(guān)系不能畫錯，否則記錄的波形不能正確地反映出電路的功能。 在實驗中記錄波形時，要抓住數(shù)字電路的特點。 Y 軸輸入藕合開關(guān)一般置于“ DC”，因為被測的脈沖信號中往往含有直流分量。用示波器測量脈沖信號時，除按常規(guī)的操作方法外，一般觸發(fā)極性開關(guān)置“一”，使掃描起點定在負脈沖前沿或正脈沖后沿，以便從低電平開始記錄脈沖波形。圖 1（ b）、圖 1（ c）信號偏移不正確，容易引起輸出錯誤或電路故障，甚至損壞器件。 （ 3）測量與記錄實驗中所用的輸入信號，基本上為矩形脈沖，一般由函數(shù)信號發(fā)生器提供，所以調(diào)節(jié)信號時要正確調(diào)節(jié)頻率、占空比、幅度、零偏移。 排除故障一方面依靠實踐經(jīng)驗，另一方面更依靠基于對基本理論的掌握和對實驗電路的熟悉的邏輯思維方法，即能夠根據(jù)電路的邏輯關(guān)系進行分析，判斷及推理。如果電路工作不正常，則要仔細觀察故障現(xiàn)象，從而分析、判斷故障的原因及故障所在位置，然后進行排除。接上電源后，應(yīng)先用萬用表檢查一下電路中集成電路芯片的電源端上是否已有電壓，若沒有電壓則往往是導(dǎo)線錯接或連接點接觸不良引起的。 在完成布線后，應(yīng)對所有連線復(fù)查一遍。 （ 4） 對于使用芯片較多的實驗，可將實驗電路劃分成幾個單元電路后再將各個單元電路連接成一個整 體 。先將固定電平端接好，如電源端、接地端、門電路的多余輸入端等，根據(jù)要求接到相應(yīng)的電平，然后順著信號傳輸方向，從輸入到輸出依次接線 。 （ 2） 采用不同顏色的導(dǎo)線，以便區(qū)別。 （ 1） 布線前首先校正集成電路芯片兩排外引線的距離，使之與實驗底板上插孔的行距相等，然后認準芯片定位標記，水平地放在插孔上。 實驗操作過程 一、 布線 布線對學(xué)生來說 看似容易，實際 并 非如此。每個實驗者都應(yīng)獨立完成。通過撰寫實驗報告，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合問題的能力，使知識理化。 （ 7） 實驗完成后，要 整理好儀器設(shè)備，清理好實驗現(xiàn)場，方可離開實驗室。一般可從電路接線、實驗方法、測量儀器的使用和連線（特別是接地線）、數(shù)據(jù)讀測的方法和準確性，以及各種外界干擾等方面尋找原因。 二 、 認真上好實驗課，遵守實驗操作規(guī)定 上好實驗課并遵守實驗操作規(guī)則，是提高實驗效果，保證實驗質(zhì)量的重要前提。在充分預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，寫出實驗預(yù)習(xí)報告 。為了達到每個實驗的預(yù)期效果，要求參加實驗者做到：實驗前認真預(yù)習(xí)，實驗中遵守實驗操作規(guī)則，實驗結(jié)束后認真總結(jié)。 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗指導(dǎo)書 目 錄 第一章 數(shù)字電子技術(shù)實驗的概述 ........................................ 2 實驗的基本知識和安全規(guī)定 .................................... 2 集成塊使用注意事項及檢測 .................................... 6 13 布線和故障排除 .............................................. 9 第二章 實驗部分 ..................................................... 11 實驗一 門電路參數(shù)測試 .......................................... 11 實驗二 數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)用 .......................................... 16 實驗三 全加器應(yīng)用 .............................................. 18 1 實驗四 組合邏輯電路的設(shè)計 ...................................... 22 實驗五 觸發(fā)器計數(shù)器應(yīng)用 ........................................ 24 實驗六 移位寄存器應(yīng)用 .......................................... 29 實驗七 555 定時器應(yīng)用 ........................................... 32 實驗八 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器 ......................................... 36 實驗九 智力競賽搶答電路設(shè)計 .................................... 40 實驗十 電子秒表 ................................................ 42 附錄：部分 TTL 及 CMOS 集成電路引出端功能圖 ........................... 46 2 第一章 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗的概述 實驗的基本知識和安全規(guī)定 實驗的基本知識 《 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗 》 主要包括驗證性實驗和設(shè)計性實驗，與理論課內(nèi)容基本同步。實驗主要是為了驗證、鞏固和拓寬課內(nèi)所學(xué)的理論知識，把理論知識和實際操作相結(jié)合，使學(xué)生在分析問題和解決問題的能力方面有所提高．通過實驗進一步掌握常用儀器的使用方法，熟悉基本的集成電路的功能和應(yīng)用，提高實驗技能． 雖然 每個實驗的 目的、步驟有所不同，但基本過程卻是類似的。 一 、 實驗前要認真預(yù)習(xí)，寫出預(yù)習(xí)報告 為了避免盲目性，使實驗過程有條不紊地進行，在每個實驗前都要仔細閱讀實驗指導(dǎo)書，復(fù)習(xí)理論教材中有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，理解實驗原理，明確實驗?zāi)康暮鸵?，對實驗步驟作到心中有數(shù)。 預(yù)習(xí)報告的內(nèi)容包括： （ 1） 實驗題目、目的、要求和實驗原理圖 ； （ 2） 實驗的基本原理、實驗步驟和有關(guān)注意事項 ； （ 3） 實驗元器件、儀器設(shè) 備的型號名稱和規(guī)格 ； （ 4） 與實驗有關(guān)的計算公式及預(yù)期結(jié)果，有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄表格 ； （ 5） 回答有關(guān)的思考題 ； （ 6） 對于設(shè)計性實驗，還必須寫出設(shè)計過程。因此實驗者必須做到以下幾點： （ 1） 實驗課時首先要認真聽老師的講解，明確實驗中的有關(guān)問題； （ 2） 在進入指定實驗位置后，檢查實驗所需的元器件、儀器儀表和測試線等是否齊全和符合要求； （ 3） 按實驗指導(dǎo)書和實驗原理的要求連接，一般不要隨意更動； （ 4） 實驗過程要按擬訂的步驟進行，實驗過程中遇到問題 要仔細研究，找到解決問題的正確方法； 3 （ 5） 實驗過程中應(yīng)及時分析所測數(shù)據(jù)和觀察到的各種波形是否合理，如有問題應(yīng)及時找出原因。 （ 6） 實驗結(jié)束后應(yīng)首先切斷電源，實驗結(jié)果經(jīng)指導(dǎo)教師審閱、同意后才可拆除實驗電路。 三 、 認真撰寫實驗報告 實驗報告是科學(xué)的總結(jié)，也是實踐 課的繼續(xù)和提高。實驗 報告的內(nèi)容和要求如下： （ 1） 實驗報告的主要內(nèi)容有：實驗名稱、目的、要求、實驗電路及工作原理、主要實驗步驟、所用儀器設(shè)備的型號和名稱、測試數(shù)據(jù)及有關(guān)波形圖表、實驗收獲體會并回答有關(guān)的問題； （ 2） 實驗報告應(yīng)采取科學(xué)態(tài)度，對實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果進行必要的理論分析，未經(jīng)重復(fù)實驗不得隨意修改原始數(shù)據(jù)，更不能偽造實驗數(shù)據(jù)； （ 3） 實驗報告應(yīng)在實驗結(jié)束后及時完成，并做到文理通順 ，語言精煉 、字跡工整。 杜絕抄襲現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn) 有雷同版本， 將取消 雷同版本學(xué)生的當 次實驗成績。接線的不可靠與接錯往往給實驗帶來很大麻煩，甚至影響到實驗結(jié)果的正確性。在可能的情況下，檢查一下芯片的邏輯功能是否正常。 （ 3） 布線要有序地進行，以免錯接或漏接。 導(dǎo)線要貼近實驗底板，盡量使連接線短一些，并且連線盡可 能少交叉，也不要從集成電路芯片上跨越而過。 正確布線的實驗電路清晰，整潔，這樣即提高了電路的可靠性，又便于修正電路或更換實驗器件，當然也便于檢查和排除故障。查線只是排除故障的一種初級手段，許多故 4 障因素用查線的方法是發(fā)現(xiàn)不了的． 二、 測試 （ 1）加上電源 TTL 電路的電源電壓為 5V? 5%，高速 CMOS 的 54HC/74HC 系列產(chǎn)品也使 用 +5V 電源，一般的 CMOS 電路電源電壓范圍為 3— 18V，實驗中均取 +5V。 （ 2）排除故障 加上電源后，一般先作一些簡單的檢查，如電路是否能正常復(fù)位、置位，相關(guān)點的靜態(tài)值是否符合要求，從電路輸入端加入單脈沖信號，觀察電路工作情況。例如，無論對實驗電路加什么信號，輸出端始終高電平，則很 可能是集成電路芯片沒接地或地線接觸不良。所以說實驗預(yù)習(xí)充分與否，在排除故障方面就反映出來了。圖 1（ a）為正確的輸入信號，幅度 Va 為 4V，零偏移為 2V，占空比根據(jù)要求調(diào)節(jié)，無特別要求則為 50%，頻率則是根據(jù)實驗要求調(diào)節(jié)。 圖 1 電路輸入信號 在