【正文】 7 器件，以檢查器件功能不正常所引起的故障。 在電路的輸入端加上特定信號，按照信號流向逐線檢查是否有響應和是否正確，必要時可多次輸入不同信號。重復測試觀察故障現(xiàn)象，然后對某一故障狀態(tài)，用萬用表測試各輸入 /輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、集成塊引腳連接線等原因造成的故障。應著重注意：有無漏線、錯線，導線與插孔接觸是否可靠，集成電路是否插牢、集成電路是否插反等。 (二 ).故障檢查 實驗中，如果電路不能完成預定的邏輯功能時，就稱電路有故障，產(chǎn)生故障的原因大致可以歸納以下四個方面： （如布線錯誤等） （如電路出現(xiàn)險象等） （主要指數(shù)字電路實驗箱）和集成元件本身出現(xiàn)故障。這是一種良好的習慣，實際上這樣做不會增加布線工作量。 ，避免從集成元件上方跨接，避免過多的重疊交錯，以利于布線、更換元器件以及故障檢查和排除。 ，一般選取直徑為 ～ 的單股導線，最好采用各種色線以區(qū)別不同用途，如電源線用紅色，地區(qū)用黑色筆。布線錯誤不僅會引起電路故障，嚴重時甚至會損壞器件，因此，注意布線的合理性和科學性是十分 必要的，正確的布線原則大致有以下幾點： ，先校準兩排引腳，使之與實驗底板上的插孔對應，輕輕用力將電路插上，然后在確定引腳與插孔完全吻合后，再稍用力將其插緊，以免集成電路的引腳彎曲，折斷或者接觸不良。 (一 ).布線原則：應便于檢查，排除故障和更換器件。 ，經(jīng)指導教師同意后，可關斷電源拆除連線，整理好放在實驗箱內(nèi)，并將實驗臺清理干凈、擺放整潔。 ，有效地分析并檢查故障，以確保電路工作穩(wěn)定可靠。 ，應對儀器設備進行必要的檢查校準，對所用集成電路 5 進行功能測試。 二 .實驗中操作規(guī)范和常見故障檢查方法 實驗中操作的正確與否對實驗結果影響甚大。 、表格、曲線和波形圖，其中表格、曲線和波形圖應充分利用專用實驗報告簡易座標格，并且三角板、曲線 板等工具描繪，力求畫得準確，不得隨手示意畫出。 實驗報告是一份技術總結，要求文字簡潔，內(nèi)容清楚，圖表工整。 4． 實驗中實際使用的儀器型號和編號以及元器件使用情況。 2． 實驗數(shù)據(jù)和波形以及實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，從記錄中應能初步判斷實驗的正確性。 （二） 實驗記錄 4 實驗記錄是實驗過程中獲得的第一手資料，測試過程中所測試的 數(shù)據(jù)和波形必須和理論基本一致，所以記錄必須清楚、合理、正確，若不正確，則要現(xiàn)場及時重復測試，找出原因。 3．擬好記錄實驗數(shù)據(jù)的表格和波形座標。 （一） 實驗預習 認真預習是做好實驗的關鍵，預習好壞，不僅關系到實驗能否順利進行，而且直接影響實驗 效果，預習應按本教材的實驗預習要求進行，在每次實驗前首先要認真復習有關實驗的基本原理，掌握有關器件使用方法，對如何著手實驗做到心中有數(shù)，通過預習還應做好實驗前的準備，寫出一份預習報告，其內(nèi)容包括： 1． 繪出設計好的實驗電路圖，該圖應該是邏輯圖和連線圖的混合，既便于連接線，又反映電路原理，并在圖上標出器件型號、使用的引腳號及元件數(shù)值，必要時還須用文字說明。 一 .實驗的基本過程 實驗的基本過程，應包括確定實驗內(nèi)容，選定最佳的實驗方法和實驗線路，擬出較好的實驗步驟，合理選擇儀器設備和元器件，進行連接安裝和調(diào)試，最后寫出完整的實驗報告。 1 《 數(shù)字電子技術 》 實驗指導書 目 錄 第一部分 實驗基礎知識 一 .實驗的基本過程 二 .實驗操作規(guī)范和故障檢查方法 三 .數(shù)字集成電路概述、特點及使用須知 四 .數(shù)字邏輯電路的測試方法 第二部分 基礎 性 實驗 實驗 一 集成邏輯門電路邏輯功能的測試 實驗二 繼承邏輯門電路的參數(shù)測試 實驗三 組合邏輯電路的實驗分析 實驗四 數(shù)據(jù)選擇器 實驗五 觸發(fā)器 實驗六 計數(shù)器 實驗 七 中規(guī)模集成電路計數(shù)器的應用 2 實驗 八 計數(shù)、譯碼、顯示綜合實驗 實驗 九 利用 TTL 集成邏輯門構成脈沖電路 實驗 十 555 時基電路 第 三部分 設計性實驗 實驗一 簡易數(shù)字控制電路 實驗二 簡易數(shù)字計時電路 實驗三 電梯樓層顯示電路 實驗四 循環(huán)燈電路 實驗五 數(shù)字電子技術課程設計－ 數(shù)字鐘的設計 3 第一部分 實 驗 基 礎 知 識 隨著科學技術的發(fā)展，脈沖與數(shù)字技術在各個科學領域中都得到了廣泛的應用，它是一門實踐性很強的技術基礎課，在學習中不僅要掌握基本原理和基本方法，更重要的是學會靈活應用。因此，需要配有一定數(shù)量的實驗，才能掌握這門課程的基本內(nèi)容，熟悉各單元電路的工作原理，各集成器件的邏輯功能和使用方法，從 而有效地培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和解決實際問題的能力，樹立科學的工作作風。 在進行數(shù)字電路實驗時，充分掌握和正確利用集成元件及其構成的數(shù)字電路獨有的特點和規(guī)律，可以收到事半功倍的效果，對于完成每一個實驗，應做好實驗預習，實驗記錄和實驗報告等環(huán)節(jié)。 2．擬定實驗方法和步驟。 4．列出元器件單。實驗記錄應包括如下內(nèi)容： 1． 實驗任務、名稱及內(nèi)容。 3． 記錄波形時，應注意輸入、輸出波形的時間相位關系，在座標中上下對齊。 （三） 實驗報告 實驗報告是培養(yǎng)學生科學實驗的總結能力和分析思維能力的有效手段，也是一項重要的基本功訓練，它能很好地鞏固實驗成果，加深對基本理論的認識和理解，從而進一步擴大知識 面。報告內(nèi)容應包括實驗目的、實驗內(nèi)容和結果、實驗使用儀器和元器件以及分析討論等，其中實驗內(nèi)容和結果是報告的主要部分，它應包括實際完成的全部實驗，并且要按實驗任務逐個書寫，每個實驗任務應有如下內(nèi)容： 、邏輯圖（或測試電路）、狀態(tài)圖，真值表以及文字說明等，對于設計性課題，還應有整個設計過程和關鍵的設計技巧說明。 、討論及結論，對討論的范圍，沒有嚴格要求，一般應對重要的實驗現(xiàn)象，結論加以討論，以使進一步加深理解，此外，對實驗中的異常現(xiàn)象，可作一些簡要說明，實驗中有何收獲，可談一些心得體會。因些，實驗者需要注意按以下規(guī)程進行。 ，應遵循正確的布線原則和操作步驟（即要按照先接線后通電， 做完后，先斷電再拆線的步驟）。 ，完整準確地記錄實驗數(shù)據(jù)并與理論值進行比較分析。 布線原則和故障檢查時實驗操作的重要問題。 在數(shù)字電路實驗中，有錯誤布線引起的故障，常占很大比例。 ，一般 IC 的方向是缺口（或標記）朝左，引腳序號從左下方的第一個引腳開始，按逆時鐘方向依次遞增至左上方的第一個引腳。 ，隨意亂接容易造成漏接錯接，較好的方法是接好固定電平點，如電源線、地線、門電路閑置輸入端、觸發(fā)器異步置位復位端等，其次，在按信號源的順序從輸入到輸出依次布線。 ，應注意集成元器件的合理布局，以便得到最 佳布線，布線時，順便對單個集成元件進行功能測試。 6 ，布線和調(diào)試工作是不能截然分開的，往往需要交替進行，對大型實驗 元器件很多的，可將總電路按其功能劃分為若干相對獨立的部分，逐個布線、調(diào)試（分調(diào)），然后將各部分連接起來（聯(lián)調(diào)）。 因此，上述四點應作為檢查故障的主要線索，以下介紹幾種常見的故障檢查方法： ： 由于在實驗中大部分故障都是由于布線錯誤 引起的，因此，在故障發(fā)生時，復查電路連線為排除故障的有效方法。 ： 用萬用表直接測量各集成塊的 Vcc端是否加上電源電壓；輸入信號，時鐘脈沖等是否加到實驗電路上，觀察輸出端有無反應。 在電路的每一級輸入端加上特定信號，觀察該級輸出響應，從而確定該級是否有故障， 必要時可以切斷周圍連線，避免相互影響。 對于多輸入端器件，如有多余端則可調(diào)換另一輸入端試用。 對于時序電路，可輸入時鐘信號按信號流向依次檢查各級波形，直到找出故障點為止。 以上檢查故障的方法，是指在儀器工 作正常的前提下進行的，如果實驗時電路功能測不出來，則應首先檢查供電情況，若電源電壓已加上，便可把有關輸出端直接接到 0— 1 顯示器上檢查，若邏輯開關無輸出，或單次 CP 無輸出，則是開關接觸不好或是內(nèi)部電路壞了，一般就是集成器件壞了。 三、數(shù)字集成電路概述、特點及使用須知 (一 ).概述： 當今，數(shù)字電子電路幾乎已完全集成化了。 集成電路按集成度可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模等。中規(guī)模集成電路（ MSI）的集成度約為 10～ 100 門 /片，通常是邏輯功能電路，如譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、計數(shù)器、寄存器等?，F(xiàn)已制成規(guī)模更大的極大規(guī)模集成電路。雙極型電路中有代表性的是 TTL 電路；單極型電路中有代表性的是 CMOS 電路。國產(chǎn) CMOS 集成電路主要為 CC（ CH） 4000 系列，其功能和外引線排列與國際 CD4000 系列相對應。 8 部分數(shù)字集成電路的邏輯表達式、外引線排列圖列于附錄中。為了正確使用集成電路，應該對它們進行認真研究，深入理解，充分掌握。 必須正確了解集成電路參數(shù)的意義和數(shù)值，并按規(guī)定使用。 下面具體說明集成電路的特點和使用須知。 為了正常發(fā)揮器件的功能，應使器件在推薦 的條件下工作，對 CT0000 系列（ 74LS 系列）器件，主要有：（ 1）電源電壓應 ～ 的范圍內(nèi)。（ 3）高電平輸入電壓 VIH2V，低電平輸入電壓 VSL。 （ 5）工作頻率不能高，一般的門和觸發(fā)器的最高工作頻率約 30MHZ 左右。 10%的范圍內(nèi)，過高易損壞器件，過低則不能正常工作，實驗中一般采用穩(wěn)定性好、內(nèi)阻小的直流穩(wěn)壓電源。 2．多余輸入端最好不要懸空，雖然懸空相當于高電平，并不能影響與門（與非門）的邏輯功能，但懸空時易受干擾，為此，與門、與非門多余輸入端可直接接到 Vcc上，或通過一個公用電阻（幾千歐）連到 Vcc上。 3．輸出端不允許直接接電源或接地（但可以通過電阻與電源相連）；不允許直接并聯(lián)使用（集電極開路門和三態(tài)門 除外）。要留有余地，以免影響電路的正常工作，扇出系數(shù)可通過查閱器件手冊或計算獲得。 （ 三） .CMOS 數(shù)字集成電路的特點 1．靜態(tài)功耗低：電源電壓 VDD=5V的中規(guī)模電路的靜態(tài)功耗小于 100μ W，從而有利于提高集成度和封裝密度，降低成本，減小電源功耗。 3．輸入阻抗高：正常工作的 CMOS 集成電路，其輸入端保護二極管處于反偏狀態(tài)，直流輸入阻抗可大于 100MΩ，在工作頻率較高時，應考慮輸入電容的影響。 5．抗干擾能力強： CMOS 集成電路的電壓噪聲容限可達電源電壓的 45%，而且高電平和低電平的噪聲容限值基本相等。 CMOS 集成電路還有較好的溫度穩(wěn)定性和較強的抗輻射能力 。 CMOS 器件的輸入端和 VSS之間接有保護二極管，除了電平變換器等一些接口電路外，輸入端和正電源 VDD 之間也接有保護二極管，因此，在正常運轉和焊接CMOS 器件時，一般不會因感應電荷而損壞器件。 CMOS 器件使用須知： 1．電源連接和選擇： VDD 端接電源正極， VSS 端接電源負極（地）。對于電源電壓范圍為 3V～ 18V 系列器件。 CMOS 器件在不同的 VDD值下工作時，其輸出阻抗、工作速度和功耗等參數(shù)都有所變化，設計中須考慮。應按邏輯要求接 VDD 或接 VSS，以免受干擾造成邏輯混亂，甚至還會損壞器件。 對于安裝在印刷電路板上的 CMOS 器件，為了避免輸入端懸空，在電路板的輸入端應接入限流電阻 RP和保護電阻 R，當 VDD=+5V 時， RP 取 ， R 一般取100KΩ～ 1MΩ。 4．對輸入信號 VI 的要求： VI的高電平 VIH＜ VDD， VIL 的低電平 VIL小于電路系統(tǒng)允許的低 電壓；當器件 VDD 端末接通電源時，不允許信號輸入，否則將使輸入端保護電路中的二極管損壞。 1．靜態(tài)測試 靜態(tài)測試是在電路靜止狀態(tài)下測試輸出與輸入的關系將輸入端分別接到邏輯開關上。按真值表將輸入信號一組一組地依次送入被測電路，測出相應的輸出狀態(tài)，與真值表相比較，借以判斷此組合邏輯電路靜態(tài)工作是否正常。在輸入端加上周期性信號，用示波器觀察輸入、輸出波形。 11 (二 ).時序邏輯電路的測試 時序邏輯電路