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2021年5月26日

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn),數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程

數(shù)字電路實(shí)驗(yàn),數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程


數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程注重培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)能力,數(shù)字邏輯是大學(xué)電子類專業(yè)的一門重要課程,數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠進(jìn)行從簡(jiǎn)單數(shù)字電路到較復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的各種實(shí)驗(yàn),涵蓋數(shù)字邏輯和數(shù)字系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為學(xué)生完成后續(xù)專業(yè)理論和實(shí)驗(yàn)課程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)
1.1 數(shù)字集成電路
數(shù)字電路分集成電路(IC-Integrated Circuit)和分立元件兩種。分立元件是將晶體管、電阻等元器件用導(dǎo)線在線路板上連接起來(lái)的電路;而集成電路則是將上述元器件和導(dǎo)線通過(guò)半導(dǎo)體制造工藝做在一塊硅片上而成為一個(gè)不可分割的整體電路。
數(shù)字集成電路就是完成數(shù)字邏輯功能的集成電路。集成電路按集成度可分為小規(guī)模集成電路(SSI)、中規(guī)模集成電路(MSI)、大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)。實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用的是中、小規(guī)模集成電路,小規(guī)模集成電路主要是一些門電路,中規(guī)模集成電路主要是數(shù)據(jù)選擇器、計(jì)數(shù)器等數(shù)字電路。中、小規(guī)模數(shù)字電路常見(jiàn)的是TTL電路和CMOS電路。實(shí)驗(yàn)中主要采用TTL的74系列電路作為實(shí)驗(yàn)用器件。
數(shù)字IC器件有多種封裝方式,為了教學(xué)方便,在實(shí)驗(yàn)中所用的74系列器件封裝選用雙列直插器件。下圖1.1.1是雙列直插封裝的正面示意圖。


圖1.1.1 雙列直插式封裝圖
雙列直插封裝有以下特點(diǎn):
1.從左面看,器件一端有一個(gè)半圓的缺口,這是正方向的標(biāo)志。缺口下邊的引腳號(hào)為1,引腳號(hào)按逆時(shí)針?lè)较蛟黾樱瑘D中的數(shù)字表示引腳號(hào)。雙列直插封裝IC引腳個(gè)數(shù)有14、16、20、24和28等。
2雙列直插封裝器件有兩列引腳。引腳之間的間距為2.54mm,兩列引腳之間距離有寬(15.24mm)、窄(7.62mm)兩種。兩列引腳之間的距離能夠做較小改變,但引腳間距不能改變。將器件插入實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的插座中去或者從插座中拔出時(shí)要小心,不要將器件引腳搞彎或折斷。
3.74系列器件一般在右下角的最后一個(gè)引腳是GND,左上角的引腳Vcc。例如,14引腳器件引腳7是GND,引腳14是Vcc;20引腳器件引腳10是GND,引腳20是Vcc。但也有例外的,所以使用IC時(shí)要先看清引腳圖,找對(duì)電源和地,避免因接線錯(cuò)誤造成器件損壞。
注意:不能帶電拔、插器件,拔、插器件只能在關(guān)斷電源的情況下進(jìn)行。
1.2 數(shù)字實(shí)驗(yàn)
隨著集成電路的廣泛應(yīng)用,一般采用的實(shí)驗(yàn)方案使用接插式通用底板和雙列直插式集成元件,通過(guò)接插的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
實(shí)踐證明,實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作做得是否充分,對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌瓿梢约澳芊駨膶?shí)驗(yàn)中有所收獲有很大影響。為了體現(xiàn)準(zhǔn)備工作是否充分,一般要求實(shí)驗(yàn)前書寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告不同于正式報(bào)告,沒(méi)有規(guī)定的書寫格式和要求,只要自己看得懂就行了。要求盡可能簡(jiǎn)潔、思路清楚、一目了然,內(nèi)容以實(shí)驗(yàn)電路圖(實(shí)驗(yàn)電路圖就是在邏輯圖的輸入輸出端注上器件的管腳排列序號(hào))為主,附以簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明和記錄結(jié)果數(shù)據(jù)的圖表。根據(jù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的不同,準(zhǔn)備的側(cè)重點(diǎn)和要求有所不同。
1.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)電路等大多是預(yù)先指定的。對(duì)這類實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)者要預(yù)先弄情實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮途唧w要求,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象、預(yù)先做出分析和估計(jì)。
2.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募熬唧w要求,由設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)電路以及實(shí)驗(yàn)的具體步驟,這類實(shí)驗(yàn)可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力,做這類實(shí)驗(yàn)前要注意以下幾點(diǎn):
(1)熟悉所使用器件的邏輯功能、使用條件和引腳圖;
(2)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前按要求設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路,并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
一、電路的連接
1.插IC器件
(1)首先要認(rèn)清方向,凹槽朝左,引腳按逆時(shí)針排列,1腳在左側(cè)第一個(gè)位置。注意不要插反,否則一接電源就會(huì)燒壞IC器件。
(2)將IC器件插到底板上時(shí)要注意對(duì)準(zhǔn),引腳間隔與底板插孔間隔相同,插入時(shí)用力要輕,不要一下子插緊,待確定管腳和插孔位置一致后,再稍用力插牢,以防IC器件管腳彎曲或折斷。
2.布線
(1)導(dǎo)線要求
布線用的導(dǎo)線直徑應(yīng)和通用底板插孔直徑相一致,不宜太粗或過(guò)細(xì);導(dǎo)線最好用色線以區(qū)別不同用途。導(dǎo)線的剝頭一般以5-7mm為宜,剝頭不允許彎曲。
(2)布線順序
布線最好有順序地進(jìn)行,以免造成漏接。布線時(shí)先將固定電平的端點(diǎn)接好,如電源線、地線、門電路的多余端或?qū)嶒?yàn)過(guò)程中始終不改變的輸入端等,這些連線要盡可能短一些;然后按信號(hào)流向順序布線。
(3)布線要求
A.布線長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng),最好貼近底板;
B.避免導(dǎo)線相互交叉,更不要覆蓋插孔,切忌導(dǎo)線跨越器件的上空;
C.一個(gè)插孔只能插一根導(dǎo)線,不允許插兩根導(dǎo)線;
D.正確布線的底板應(yīng)使電路清晰、整潔,這樣不僅會(huì)提高電路的可靠性,也便于檢查和排除故障、更換器件等;
E.在接實(shí)驗(yàn)電路之前,要對(duì)所有器件進(jìn)行功能驗(yàn)證,確保所有器件都是有效的,這一步對(duì)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行至關(guān)重要,不可忽略;
F.對(duì)于大型實(shí)驗(yàn),使用器件較多,這時(shí)可以把實(shí)驗(yàn)分為若干獨(dú)立的部分,逐一布線、調(diào)試,最后再連接起來(lái)調(diào)試運(yùn)行;
G.為防止干擾,每用6個(gè)集成器件,電源線要加接一個(gè)1~10 F的旁路電容通地。
二、電路測(cè)試及其故障排除
1.?dāng)?shù)字電路測(cè)試
數(shù)字電路測(cè)試大體上分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試兩部分。靜態(tài)測(cè)試是給定數(shù)字電路若干組靜態(tài)輸入值,測(cè)試數(shù)字電路的輸出值是否正確。數(shù)字電路線路接好以后,把線路的輸入接電平開(kāi)關(guān)輸出,線路的輸出接電平指示燈,按功能表或狀態(tài)表的要求,改變輸入狀態(tài),觀察輸入和輸出之間的關(guān)系是否符合設(shè)計(jì)要求。
在靜態(tài)測(cè)試的基礎(chǔ)上,按設(shè)計(jì)要求在輸入端加動(dòng)態(tài)脈沖信號(hào),觀察輸出端波形是否符合設(shè)計(jì)要求,這是動(dòng)態(tài)測(cè)試。我們所涉及的大多只是靜態(tài)測(cè)試。
2.?dāng)?shù)字電路的故障查找和排除
在實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)電路不能完成預(yù)期的邏輯功能時(shí),就稱電路有故障。造成故障的原因是多方面的,大致可歸納為以下幾個(gè)方面:器件故障、接線錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和測(cè)試方法不正確。
(1)器件故障
器件故障是器件失效或器件接插問(wèn)題引起的故障,表現(xiàn)在器件工作不正確,如實(shí)驗(yàn)IC器件使用不當(dāng)、錯(cuò)誤應(yīng)用或功能不正常,實(shí)驗(yàn)儀器(實(shí)驗(yàn)箱)或通用底板不正常。為防止器件失效,要求接插器件時(shí)一定要注意凹槽朝左,先對(duì)齊再用力,使用之前先進(jìn)行功能驗(yàn)證。
(2) 連線錯(cuò)誤
連線錯(cuò)誤是常見(jiàn)的錯(cuò)誤,據(jù)有人統(tǒng)計(jì),在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,約有70%以上的故障是由接線錯(cuò)誤引起的。
A.連線錯(cuò)誤原因
忘記接器件的電源和地;連線與插孔接觸不良;連線經(jīng)多次使用后,有可能外面塑料包皮完好,但內(nèi)部線斷;連線多接、漏接、錯(cuò)接;連線過(guò)長(zhǎng)、過(guò)亂造成干擾。
B.接線錯(cuò)誤現(xiàn)象
接線錯(cuò)誤造成的現(xiàn)象多種多樣,例如器件的某個(gè)功能塊不工作或工作不正常,器件不工作或發(fā)熱,電路中的一部分工作狀態(tài)不穩(wěn)定等。
C.解決方法
a.熟悉器件的功能及其引腳號(hào),知道器件每個(gè)引腳的功能;
b.器件的電源和地一定要接對(duì)、接好,檢查連線和插孔接觸是否良好;
c.檢查有無(wú)錯(cuò)接、多接、漏接,檢查連線中有無(wú)斷線。
重要的是連線前要畫出電路連接圖,按圖連接,不要憑記憶隨想隨接;接線時(shí)要規(guī)范、整齊,盡量走直線、短線,以免引起干擾。
(3)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤
電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤自然會(huì)造成與預(yù)想的結(jié)果不一致,原因是對(duì)實(shí)驗(yàn)要求沒(méi)有理解透,或者對(duì)所用器件的原理沒(méi)有掌握,或者是實(shí)驗(yàn)電路本身所固有的如組合電路的冒險(xiǎn)現(xiàn)象。這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)要理解實(shí)驗(yàn)要求,掌握實(shí)驗(yàn)線路原理,精心設(shè)計(jì)。初始設(shè)計(jì)完成后一般應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,最后畫出邏輯圖及接線圖。
(4)測(cè)試方法不正確
若不發(fā)生前三者錯(cuò)誤,實(shí)驗(yàn)一般會(huì)成功。但測(cè)試方法不正確也會(huì)引起觀察錯(cuò)誤。例如,一個(gè)穩(wěn)定的波形,用示波器觀察,而示波器沒(méi)有同步,則造成波形不穩(wěn)的假象。因此要學(xué)會(huì)正確使用儀器、儀表,尤其是示波器的應(yīng)用。
在完成布線后,對(duì)所有的連線復(fù)查一遍是有益的。簡(jiǎn)單檢查電源和地是否接好,輸入能否加到實(shí)驗(yàn)電路上,輸出能否顯示等。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)果與預(yù)期不一致時(shí),應(yīng)仔細(xì)觀察現(xiàn)象,冷靜思考問(wèn)題所在。
(1)首先檢查儀器、儀表是否正確使用;
(2)在正確使用儀器、儀表的前提下,按邏輯圖和接線圖逐級(jí)查找問(wèn)題所在。通常從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的地方,一級(jí)一級(jí)向前測(cè)試,測(cè)試電路的輸入、輸出點(diǎn)的0-1狀態(tài),直到找到故障的初始發(fā)生位置;
(3)在故障的初始處,首先檢查連線是否正確,確認(rèn)無(wú)誤后,檢查器件引腳是否全部正確插進(jìn)插座中,有無(wú)引腳折斷、彎曲、錯(cuò)插問(wèn)題;
(4)確認(rèn)無(wú)上述問(wèn)題后,取下器件測(cè)試,以檢查器件好壞,或者直接換一個(gè)好器件;
(5)若器件和連線都正確,則需要考慮設(shè)計(jì)問(wèn)題。
1.2.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后需要撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,這是一項(xiàng)重要的基本功訓(xùn)練,絕不是一種形式上的需要。通過(guò)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、加深對(duì)基本理論的認(rèn)識(shí)和理解。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要寫在規(guī)定的報(bào)告紙上,所有的圖形、表格都必須用直尺、曲線板繪制。報(bào)告的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分:
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br> 2.實(shí)驗(yàn)儀器、器件;
3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟、線路,包括方框圖、狀態(tài)圖或真值表、文字說(shuō)明邏輯圖等;
4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄;
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論、心得體會(huì)等。

模電、數(shù)電實(shí)驗(yàn)與技能實(shí)訓(xùn)考核臺(tái)

SB-760電工、模電、數(shù)電實(shí)驗(yàn)與技能實(shí)訓(xùn)考核臺(tái)

A865微機(jī)原理與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱 

微機(jī)控制與仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室 

嵌入式實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 

模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱 

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱,設(shè)計(jì)型(基礎(chǔ)型) 

數(shù)字邏輯測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 

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DSP實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 

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單片機(jī)、微機(jī)原理及接口技術(shù)二合一實(shí)驗(yàn)箱 

自控/計(jì)控原理實(shí)驗(yàn)箱 

自控原理與計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)箱 

八位、十六位計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱 

數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱 

數(shù)字模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 

模數(shù)電二合一試驗(yàn)箱 

電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱 

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱 

電路原理實(shí)驗(yàn)箱、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 

模擬電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱、數(shù)字電路技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱、電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱 

電路分析實(shí)驗(yàn)箱、電路原理實(shí)驗(yàn)箱 

運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、CPTH超強(qiáng)型計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀 

通信與信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)箱

通信系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 

通信技術(shù),電氣工程實(shí)訓(xùn) 

信號(hào)與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)箱 

移動(dòng)通信系統(tǒng)、通信原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 

程控交換綜合實(shí)驗(yàn)箱

光纖通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

光纖通信綜合實(shí)驗(yàn)箱

高頻電子線路實(shí)驗(yàn)箱  

通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱

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交流電路實(shí)驗(yàn)箱

直流電路實(shí)驗(yàn)箱

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱

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