实验二逻辑门及三态门 电子技术基础实验模拟数字
实验二 三态门和OC门的研究
图输出高电平VOH的下限值； VOL(max) --门电路输出低电平VOL的上限值； IOH(max)--门电路带拉电流负载的能力，或称放电流能力； IOL(max)—门电路带灌电流负载的能力，或称吸电流能力； VIH(min)--为能保证电路处于导通状态的最小输入(高)电平； VIL(max) --为能保证电路处于截止状态的最大输入(低)电平。 IIH — 输入高电平时流入输入端的电流； IIL -- 输入低电平时流出输入端的电流。
图3_2_5 计算OC门外接电阻Rc的工作状态
m'(7)个输入端(a) 计算Rc最大值(b) 计算Rc最小值图3_2_5 计算OC门外接电阻Rc的 工作状态
其中 IcEO -- OC门输出三极管T5截止时的漏电流； Ec — 外接电源电压值； m -- TTL负载门个数； n — 输出短接的OC门个数； m’— 各负载门接到OC门输出端的输入端总和。 Rc值的大小会影响输出波形的边沿时间，在工作速度较高时，Rc的取值应接近
3完成第七项中的思考题1233281用三态门实现三路信号分时传送的总线结构
实验二 三态门和OC门的研究 一、实验目的
(1) 熟悉两种特殊的门电路：三态门和OC门； (2) 了解“总线”结构的工作原理。 二、实验原理
数字系统中，有时需把两个或两个以上集成逻辑门的输出端连接起来，完成一定的逻
辑功能。普通TTL门电路的输出端是不允许直接连接的。图2_1示出了两个TTL门输出短 接的情况，为简单起见，图中只画出了两个与非门的推拉式输出级。设门A处于截止状态， 若不短接，输出应为高电平；设门B处于导通状态，若不短接，输出应为低电平。在把门 A和门B的输出端作如图3_2_1所示连接后，从电源Vcc经门A中导通的T4、D3和门B中导 通的 T5到地，有了一条通路，其不良后果为：图3_2_1 不正常情况：普通TTL门电路输 出端短接
基本逻辑门电路实验报告
基本逻辑门电路实验报告实验报告：基本逻辑门电路摘要：本实验旨在加深学生对于基本逻辑门电路的理解，并且实际操作电路完成基本的逻辑运算。
在实验中，我们探究了与门、或门、非门和异或门的工作原理，以及如何利用这些门实现一些简单的逻辑运算。
通过该实验，我们更深入的了解了基本逻辑门电路及其在计算机中的应用。
前言：数字逻辑电路是现代电子科技中的最基本、最基础的部分之一，是微电子工程所需要掌握的重要课程。
它是现代信息技术的核心，无论是计算机系统、通讯系统还是控制系统都离不开数字逻辑电路。
因此，对于数字逻辑电路的学习是我们深入学习计算机的必要前提。
材料及设备：1. 实验箱2. 电源3. 集成电路 7400（与门）、7402（或门）、7404（非门）、7486（异或门）4. 七段码数码管实验步骤：1. 确定各种门的输入输出端口2. 用实际物料组装好多个电路（与门、或门、非门、异或门）并完成接线3. 测试电路供电情况，并查看是否有异常现象4. 对于每一个电路，接入输入端口并测试输出的波形5. 利用实际电路完成几个简单的逻辑运算，并通过七段码数码管显示结果实验结果及分析：通过实验，我们了解到与门是实现逻辑与运算的一种基本电路，或门是实现逻辑或运算的一种基本电路，非门是实现逻辑非运算的一种基本电路，而异或门则可以实现异或功能。
同时，我们还探究了异或门的特殊性质，即异或门可以用于加法器电路的设计。
此外，我们发现，几种电路的运算皆相当简单，但其效果却十分明显。
结论：通过本实验，我们更加深入地了解了基本逻辑门电路及其在计算机中的应用，掌握了数字逻辑电路的基本操作方法。
以后，我们将继续加深对数字逻辑电路的理解与应用，并将其应用到更深入、更广泛的领域之中。
数字电路实验指导书
实验一门电路逻辑功能测试及组成其他门电路一、实验目的1．掌握基本门电路逻辑功能测试方法。
2．掌握用与非门组成其他逻辑门的方法。
3．掌握Multisim元器件库中查找常用元件的方法。
二、实验设备及元器件1. PC人计算机及仿真软件Multisim 10。
2. 虚拟元件：与非门7400N、74LS04N、异或门7486N、三态门74LS125N。
3. 虚拟仪器：万用表XMM1、信号发生器XFG1、测量元件中的指示灯X1等。
三、实验内容1.测试与非门的逻辑功能（1）单击电子仿真软件Multisim 10基本界面左侧左列真实元件工具条的“TTL”按钮，从弹出的对话框中选取一个与非门7400N，将它放置在工作平台上；单击真实元件工具条的“电源”（Source）按钮，将电源和底线调出放置在电子平台上；单击真实元件工具条的“基本”（Basic）按钮，调出单刀双掷开关“SPDT”两只并将它们的key设置成“A”和“B”；单击真实元件工具条的“指示器”按钮其中调出红色指示灯一盏并把它放置在工作区中作为输出指示。
搭建后的电路如图3.1.1所示。
输出表达式Y=A·B。
图3.1.1（2）点击电子仿真软件Multisim 10基本界面右侧虚拟仪器工具条“万用表”按钮，调出虚拟万用表“XMM1”放置在电子平台上，将“XMM1”仪器连成仿真电路。
（3）双击虚拟万用表图标“XMM1”，将出现它的放大面板，按下放大面板上的“电压”和“直流”两个按钮，将它用来测量直流电压如图3.1.2所示。
（4）打开仿真开关，按照表 3.1.1，分别按动“A”和“B”键，使与非门的两个输入端为表中4种情况，从万用表的放大面板上读出各种情况的直流电位，将它们填入表内，并将电位转换成逻辑状态填入表3.1.1内。
图3.1.2（5）同样的步骤完成门电路7404N、7402N、7408N的功能测试,实验步骤自拟。
2. 用与非门组成其他功能门电路（1）用与非门组成或门：①根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式Q=A+B可以写成：Q=A.B，因此，可以用三个与非门构成或门。
三态门及其应用
G
A
Y
0
0/1
1
0/1
2、三态门的应用 （1）利用三态门构成数据总线分时传输信息。
G1 G2 A1
1 G1
A
Y
EN1 1 1
1 G2
011
EN
A2 Y
1 G1 B
EN0
1 G2
0
EN
11
01
E
10
多路开关
(b) 双向传输
总线
逻辑笔
G1 1
EN
E1 A1
G2 1
EN
E2 A2
Gn 1
… EN
分别接逻 辑En开An关
4G 12
4A 4Y 11
3G 10 3A 9
3Y
8
74LS125
1 1A 2 1Y 3 2A 4 2Y 5 3A 6 3Y 7 GND
Vcc
14
6A
13
6Y
12
5A
11
5Y
10
4A
9
4Y
8
74LS04
四、实验内容
1、74LS125三态门逻辑功能测试 将三态门的输入端、控制端分别接逻辑开关，输 出端接逻辑笔的输入插口。按下表测试三态门的 逻辑功能。
实验一 三态门及其应用
一、实验目的 1、学习中规模集成门电路的使用。 2、掌握三态门的逻辑功能。 3、学会三态门的应用。 二、预习要求 1、复习三态门的功能。
三、实验器材
1、数字电路实验箱 2、集成电路芯片：74LS125、74LS04
1 1G
2 1A
3 1Y
新《数字电子技术》课程标准
《数字电子技术》课程标准一、概述（一）课程性质本课程是五年制高职应用电子专业的专业主干项目课程。
通过本课程的学习，使学生掌握数字电路的相关理论，使学生具备高职应用型人才所必须的常用数字集成电路的应用能力，掌握常见仪器、仪表的使用，熟悉简单电子产品的一般设计过程，数字集成电路制作与调试，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，训练学生的创新能力。
本课程是《模拟电子设计与制作》的后续课程。
是《单片机原理及应用》、《PLC及其应用技术》、《集成电路应用技术》等课程的前修基础课程。
（二）课程基本理念本课程标准的基本理念：用项目课程，突出专业课程的实践性、针对性和实用性，努力实现课程功能取向与人才培养目标取向一致性。
以强化应用为重点，以就业为导向，以能力为本位，加强实践性教学环节，注重学生综合职业素质的提高。
紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容，改变传统的学科体系中理论的“难、繁、旧、偏”等状况，增加与就业岗位直接相关的新知识、新技术和新工艺。
以“工作项目”为主线，变学科体系本位为职业能力本位，变书本知识的传授为技能的训练，结合职业资格鉴定，培养学生的实践动手能力。
实现专业课程内容与职业岗位（群）、工作任务和工作过程相一致，实现专业教育与职业资格证书相融合。
（三）课程设计思路1、按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求，该门课程以形成具有灵活应用常用数字集成电路实现逻辑功能的能力为基本目标，彻底打破学科课程的设计思路，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。
2、学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，但在具体设计过程中，还根据三人表决器或裁判器、抢答器和数字钟等典型产品为载体，使工作任务具体化，产生了具体的学习项目。
《电子技术基础与技能》教案逻辑门电路
一、教学目标1. 知识与技能：（1）理解逻辑门电路的基本概念和原理；（2）掌握与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路的组成、符号及其功能；（3）学会使用逻辑门电路进行简单的逻辑运算。
2. 过程与方法：（1）通过实验观察和分析逻辑门电路的工作原理；（2）运用逻辑门电路设计简单的数字电路系统。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生的创新意识和动手能力；（2）培养学生对电子技术的兴趣和爱好。
二、教学内容1. 逻辑门电路的基本概念和原理2. 与门（AND gate）的组成、符号及其功能3. 或门（OR gate）的组成、符号及其功能4. 非门（NOT gate）的组成、符号及其功能5. 异或门（XOR gate）的组成、符号及其功能6. 逻辑门电路的应用实例三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）逻辑门电路的基本概念和原理；（2）与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路的组成、符号及其功能；（3）逻辑门电路的应用实例。
2. 教学难点：（1）逻辑门电路的工作原理；（2）逻辑门电路在实际应用中的设计方法。
四、教学方法1. 采用实验演示法，让学生通过观察实验现象，理解逻辑门电路的工作原理；2. 采用讲授法，讲解逻辑门电路的基本概念、原理和功能；3. 采用案例分析法，分析逻辑门电路在实际应用中的设计方法；4. 采用小组讨论法，引导学生探讨逻辑门电路的组成和应用。
五、教学过程1. 导入：通过生活中的实例，引导学生了解逻辑门电路在现代科技领域的重要应用，激发学生的学习兴趣。
2. 新课讲解：（1）讲解逻辑门电路的基本概念和原理；（2）讲解与门、或门、非门、异或门等逻辑门电路的组成、符号及其功能；（3）分析逻辑门电路的工作原理。
3. 实验演示：进行逻辑门电路的实验演示，让学生观察和分析实验现象，加深对逻辑门电路的理解。
4. 案例分析：分析逻辑门电路在实际应用中的设计方法，让学生学会运用逻辑门电路解决实际问题。
5. 小组讨论：引导学生探讨逻辑门电路的组成和应用，培养学生的创新意识和团队合作精神。
数字电子技术基础课后答案(李雪飞)
（1）
（2）
［题2.11］
（1）
（2）
［题2.12］
Y1为高电平，Y2为低电平，Y3为低电平，Y4为高阻态，Y5为低电平，Y6为高阻态，Y7为低电平，Y8为低电平，Y9为高电平，Y10为低电平
［题2.13］
Y1为低电平，Y2为低电平，Y3为低电平，Y4为低电平
［题2.14］
这种扩展输入端的方法不能用于TTL门电路。CMOS门电路的内部结构决定了其输入端的个数不能太多，由于其输入信号的范围较宽（0~VDD），因此，可以采用本题的扩展方式。而TTL门的输入输出信号的高低电平分别为3.6V和0.3V。
对于Y3和Y4来说，采用此连接方式后，不能满足TTL电路输出电平的要求，无法驱动后级TTL门工作。
［题2.15］
（a）错。TTL门电路不能直接驱动晶体管，否则在与非门输出高电平3.6V时，会将晶体管和门电路损坏。应在晶体管基极接一个电阻Rb，电路如图（a）所示。
（b）错。集电极开路门应用中必须在电源与其输出端之间加一个外接电阻，正确的电路如图（b）所示。
［题3.18］
电路如下图
当M=0时，
当M=1时，
［题3.19］
［题3.20］
解：设两个5位二进制数分别为A（ ）和B（ ）。依据题意，将两个5位二进制数的高4位，即 和 分别接入比较器的数据输入端，将 和 比较的结果 ， 和 分别接入级联输入的 ， 和 端，其函数表达式为
［题3.21］
解：由电路写出输出Y的逻辑函数式为
［题1.4］
（1）（2942）D（2）（10010010.01110101）BCD
［题1.5］
（1）原码和补码都是01001（2）原码是11101，补码是10011
数字电路与逻辑设计实验报告
数字电路与逻辑设计实验报告实验目的：本实验旨在通过实际操作，加深对数字电路与逻辑设计原理的理解，掌握数字电路的基本原理和设计方法，提高学生的动手能力和实际应用能力。
实验一，二极管的正向导通特性实验。
实验原理：二极管是一种半导体器件，具有单向导电特性。
当二极管的正向电压大于其开启电压时，二极管将处于导通状态；反之，当反向电压作用于二极管时，二极管将处于截止状态。
实验步骤：1. 将二极管连接到直流电源电路中；2. 通过改变电源电压，观察二极管的正向导通特性；3. 记录不同电压下二极管的导通情况。
实验结果与分析：通过实验，我们发现二极管在正向电压大于其开启电压时会导通，而在反向电压作用下会截止。
这验证了二极管的正向导通特性。
实验二，基本逻辑门的实验。
实验原理：基本逻辑门包括与门、或门、非门等，它们是数字电路的基本组成单元，通过不同的输入信号产生不同的输出信号。
实验步骤：1. 搭建与门、或门、非门的实验电路；2. 分别输入不同的逻辑信号，观察输出信号的变化；3. 记录实验结果。
实验结果与分析：通过实验，我们发现与门、或门、非门在不同的输入信号下产生了不同的输出信号，验证了基本逻辑门的工作原理。
实验三，触发器的实验。
实验原理：触发器是一种存储器件，具有记忆功能，可以存储一个比特的信息。
常见的触发器包括RS触发器、D触发器、JK触发器等。
实验步骤：1. 搭建RS触发器、D触发器、JK触发器的实验电路；2. 分别输入触发信号，观察触发器的输出变化；3. 记录实验结果。
实验结果与分析：通过实验，我们发现不同类型的触发器在接收不同触发信号时，产生了不同的输出变化，验证了触发器的存储功能。
结论：通过本次实验，我们深入理解了数字电路与逻辑设计的基本原理，掌握了数字电路的实际应用技能。
数字电路与逻辑设计是现代电子技术的基础，通过实验的学习，我们将能更好地理解和应用数字电路与逻辑设计的知识，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
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(1) 表示生产芯片公司名称 (2) 表示芯片系列（属民用产品） (3) 表示导电形式（TTL） (4) 表示芯片型号代码 （4输入双与非门） (5) 表示工作温度范围（ 0~70℃ ） (6) 表示封装结构 （双列塑封)
数字电子技术实验
四川大学 电气信息学院 电工电子基础教学实验中心
四川大学电工电子实验1中心
实验二 集成逻辑门与三态门 电路的测量
主要内容
•数字集成芯片基础知识
1、数字集成芯片的识别 2、集成芯片的命名 3、集成芯片的分类 4、集成芯片的使用规则
•本实验所涉及集成电路芯片介绍 •实验内容及注意事项
四川大学电工电子实验2中心
不允许并联连接（三态门除外）
四川大学电工电子实验8中心
CMOS集成电路的使用规则
1、电源电压为3~18V（VDD接电源正极，VSS接 地）
2、多余输入端处理 按逻辑要求接VDD或VSS 与使用输入端并联 不允许悬空处理(否则会引起逻辑混乱甚至损坏
器件) 3、输出端处理 不允许直接接电源或接地 不允许并联连接（三态门除外）
数字集成芯片的识别
•芯片封装结构 1、扁平结构 2、双列直插结构
四川大学电工电子实验3中心
数字集成芯片的识别
• 芯片引脚排列
以芯片上一个缺口或小圆点置于使用者左侧 时为正方向，器件的左下脚为第一脚，依次按 逆时针方向读出其它引脚。
四川大学电工电子实验4中心
集成芯片的命名规则 国际通用TTL芯片命名
输出Y 与 或非
由输入（A B）输出（Y）之间的逻辑关系，用 与非门74LS00完成其逻辑功能
四川大学电工电子实验19中心
5:三态门逻辑功能及应用
表3-2-5
C 控制
0 0 1 1
A 输入
Y 逻辑输出
0
1
0
1
逻辑功能测试
C Y
A
接逻辑笔
四川大学电工电子实验20中心
6：三态门的应用（总线传输）
表3-2-6
CABY 00
001 10 11 00
101 10 11
四川大学电工电子实验21中心
实验注意事项
• 分清所用集成芯片的型号，根据芯 片管脚图认真接线（芯片管脚图在 教材附录里）。
• 认清芯片的电源和地段端，要使芯 片正常工作，必须接入正常工作电 压。
四川大学电工电子实验22中心
四川大学电工电子实验9中心
芯片插座与芯片管脚数相同
18 17 16 15 14 13 12 11 10
747L4SLS××
123456789
四川大学电工电子实验10中心
芯片管脚数少于芯片插座
18 17 16 15 14 13 12 11 10 14 13 12 11 10 9 8
74LS00
1234567 123456789
• TTL：双极型电流控制器件，一般电源电 压 5V，速度快（数ns），功耗大（mA级） ，负载力大，不用端多数不用处理。输出高电 平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一 般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。
• CMOS：单极型电压控制，一般电源电压
15V，速度慢（几百ns），功耗低，省电（
fCP=1KHz
ห้องสมุดไป่ตู้
1
fCP=1KHz fCP=1KHz
0 悬空
CP脉冲
CH1 CH2
“1” “0”
四川大学电工电子实验18中心
4：用与非门完成“与” “或” “非”功能
表3-2-4
(1)Y A• B Y A• B (2)Y A B Y A• B (3)Y A Y 1• A
输入
AB
00 01 10 11
四川大学电工电子实验16中心
2：TTL与非门输入负载特性
请注意输入端R对 输入电平的影响
表3-2-2
输入
ABC
000 001 010 011 100 101 110 111
输出Y R=10K R=150Ω
四川大学电工电子实验17中心
3：与非门对脉冲的控制作用
表3-2-3
输入 数据开关 输入、输出波形
四川大学电工电子实验11中心
实验内容
CMOS及TTL与非门逻辑功能测试 测量与非门对脉冲的控制作用 用TTL与非门74LS00完成“与”、 “或”、“非” 逻辑功能 三态门逻辑功能及其应用
四川大学电工电子实验12中心
74LS20(74HC20)管脚说明
4输入双与非门
四川大学电工电子实验13中心
四川大学电工电子实验5中心
按器件工作的环境不同，TTL电路和HC电路又 分为74系列与54系列（如下表所示）
系列 品种 工作温度范围 电源电压TTL
74 民品
0~70℃
4.5~5.5(DC)
54 军品 －55 ~125 ℃ 4.75~5.25(DC)
四川大学电工电子实验6中心
TTL电路与CMOS电路性能比较
uA级），负载力小，不用端必须处理。高逻
辑电平电压接近于电源电压，低逻辑电平接近
于0V。
四川大学电工电子实验7中心
TTL集成电路的使用规则
1、电源电压5V±10%，超过此范围将损坏器件。 2、多余输入端处理(例如与非门) 直接接电源电压或接固定高电平 与使用输入端并联(T4000除外) 通过一个4.7K~10K电阻到地 悬空处理(适合小规模集成器件) 3、输出端处理 不允许直接接电源或接地
74LS00(74HC00) 四2输入与非门
四川大学电工电子实验14中心
74LS125 四总线缓冲门
四川大学电工电子实验15中心
1：与非门逻辑功能测试
至电平显示 插孔
表2-1
输入
ABC
000 010 011 111
至电平输出 插孔
输出 Y
逻辑显示 实测电压
5
4
6
2 1
注：初次接线，请将引脚号标 注于电路图相应位置上。