数字电子技术基础实验指导书（适用于数字逻辑、数字电子技术基础、数字电子技术等课程）北京印刷学院1北京印刷学院信息与机电工程学院信息工程系《数字电子技术基础实验》指导书（适用于数字逻辑、数字电子技术基础、数字电子技术等课程）电路教研室编23实验一 示波器的实验研究一、实验目的与要求1．掌握COS5020型或V —212E 型双踪示波器的使用方法 2．掌握用示波器测量脉冲波形主要参数的方法 3．熟悉TPE —D6数字电路学习机的使用 二、实验设备与器材1．双踪示波器 2．数字电路学习机 三、实验内容与步骤1．双线显示示波器内的CAL 信号通过检验该信号的周期与幅度，熟悉示波器各旋钮的作用，并测量该信号的周期与幅度。

=CAL V =C A L T2．示波器测量用示波器测量数字电路学习机中CP 脉冲的周期（开关放在可调连续脉冲Ⅰ、Ⅱ位置，电位器顺逆时针旋转到底位置），以及该脉冲的逻辑高电平。

=I ax m V =I min T = ax m V = min T3．观察与测量RC 网络对矩形波信号的响应本实验所用的电路形式如图1-1所示。

图1-1 RC 实验电路v I 为输入方波信号，其周期为T =0.1ms 。

（1）RC 微分电路 实验电路中的Z 1和Z 2分别是电容C 和电阻R ，元件参数按表1-1选取，观察与测量输出信号v O 的波形，并测量其脉冲宽度。

（2）RC 积分电路 实验电路中的Z 1和Z 2分别是电阻R 和电容C ，元件参数按表1-2选取，观察与测量输出信号v O 的波形，并测量其脉冲上升时间。

四、预习要求预习RC微分电路和RC积分电路的原理五、实验报告要求记录实验中所观察到的波形及其参数，把输入、输出波形按时间的对应关系画在坐标纸上。

定量和定性分析图1-1电路，输出与输入波形的关系。

表1-1RC微分电路测试纪录表1-2 RC积分电路测试纪录45实验二 晶体管开关特性的研究一、实验目的与要求1．了解晶体管的开关特性2．了解电路参数对晶体管开关时间的影响 二、实验设备与器材1．双踪示波器 2．数字电路学习机 3．数字万用表 三、实验内容与要求1.晶体二极管开关特性的观察与测试 （1）连接电路连接电路如图2-1（a ）所示，输入ƒ = 100kHz 、V =3~5V 的方波信号，用双踪示波器直流档（DC ）观察并画下V i 与V o 的对应时间关系波形于图2-1（b ），标明各点电压值。

（2）测试与比较 将R C 改为1kΩ，画输出波形于图2-1（b ）。

将R C 改为10kΩ，画输出波形于图2-1（b ）。

R C 为不同值时的输出波形进行比较。

iV图2-1 二极管开关特性测量Dv ivv vo R C =1kΩ R C =5.1kΩ R C =10kΩ2.晶体三极管开关特性研究（1）连接电路如图2-2所示，图中T 采用开关管3DK ，输入ƒ = 20kHz 、V =3~5V 的方波，用双踪示波器直流档（DC ）观察并画下V i 与V o 的波形，标明电压值。

V o+5V图2-2 三极管开关特性测量V iV V f =20kHz f =100kHz（b ） 三极管为开关管时的波形图6改变输入频率为ƒ = 100kHz 、V =3~5V 的方波，用双踪示波器直流档（DC ）观察并画下V i 与V o 的波形，标明电平值。

（2）将图中T 改用低频管3BX ，输入ƒ = 20kHz 、V =3~5V 的方波时，记录输出波形。

改变输入频率ƒ = 100kHz 、V =3~5V 的方波，记录输出波形，如图2-3。

图2-3 三极管为低频管时的输出波形V iV V tttf =20kHz f =100kHz（3）加速电容作用观察在图2-2电路基极电阻R 两端并接加速电容C （100pF 或200 pF ），改变电容值观察输出波形V O 的变化，与未接加速电容时进行比较。

并记录当三极管为低频管（3BX ）时的波形于图2-4。

图2-4 三极管为低频管时并接加速电容时的输出波形V iV V t ttf =20kHz f =100kHz（4）对于图2-2电路，若图中T 改用PNP 管的开关管（3CK ）和低频管（3AX ），输入、输出波形如何？四、预习要求预习二极管、三极管的开关特性 五、实验报告要求1．总结二极管、三极管的开关特性 2．加速电容对输出波形的影响7实验三 集成与非门电路的测试一、实验目的与要求1．熟悉与非门主要技术指标的实际测量方法 2．认识与非门的逻辑功能3．进一步熟悉电路学习机的使用方法 二、实验设备与器材 1．双踪示波器 2．数字电路学习机 3．数字万用表 三、实验内容和步骤 1．认识元件及管脚 认识与非门74LS10芯片的逻辑符号，如图3-1。

2．主要指标的测量（1）空载导通电源电流I E1及空载导通功耗P ON ，电路如图3-2。

P ON = V CC •I E1 < 120 mw （典型值50 mw ）即I E1< 14 mA 实测I E1 = （ mA ）（2）空载截止电源电流I E2及空载截止功耗P OFF ，电路如图3-3。

P OFF = V CC •I E2 < P ON 实测I E2 = （ mA ） （3）输入短路电流I I S将“与非门”任一输入端经mA 表接地，其余悬空测出的I I S 应小于2 mA ，电路如图3-4。

实测I IS = （ mA ）图3-2 P ON 的测量1 2 4Z 图3-1 “与非门”逻辑符号 （a ） 3输入正与非门 74LS101A 1B 2A 2B 2C 2Y GND图3-1（b ）图3-3 P OFF 的测量48（4）开门电平V OH 及输出低电平V OL 的测量按图3-5接线，用数字万用表直流电压2.5V 量程档测量V I ,先V I = 0然后逐渐增加。

用数字万用表的电压档测量V O （用直流20V 量程），当V O 达到低电平（0.35V ）时的输入电平即为V ON （应<1.8V ）。

V I 的获取如图3-6。

实测V ON =（ V ）将V I 调到1.8V 测量，然后逐渐减小，此时的输出电压即为V OL （应小于0.35V ）。

实测V OL =（ V ）（5）关门电平V OFF 及输出高电平V OH 的测量电路如图3-5，先通过调节V I 使V O 为低电平，然后逐渐减小V I ，当输出端刚刚达到高电平2.7V 时的输入电平即为V OFF （应大于0.8V ）。

实测V OFF =（ V ）将V I 调到0.8V ，然后逐渐增大V I ，测量此时的输出电压即应为V OH （应大于3.2V ） 实测V OH =（ V ）3．验证与非门输入端负载特性 （1）与非门三输入端接一可调电阻R ，调整R=200Ω，测量输出电压V O =（ V ）；调整R=10kΩ，测量输出电压V O =（ V ）。

电路如图3-7所示。

（2）与非门输入端全部悬空，测量输出电压 V O =（ V ）（3）与非门输入端全部为高电平（V I =5V ），测量输出电压V O =（ V ）四、预习要求1．预习TTL 与非门工作原理，主要指标的定义 2．认真阅读实验指导书 五、实验报告要求1．根据所测的主要指标说明其含义，并说明是否符合要求 2．与非门不用的输入端应如何处理才好图3-4 I I S 的测量2 I S图3-5 V ON 和V OL 的测量Ω OE I1kΩ图3-6 获取电压V图3-7 输入端负载特性测试O R实验四逻辑门电路的研究一、实验目的与要求1．掌握常用集成逻辑门的逻辑功能，熟悉其外形和外引线排列2．了解控制门的控制作用3．学习查阅手册二、使用仪器和器件1．双踪示波器2．数字电路学习机3．数字万用表三、实验内容和步骤1．TTL集成门电路逻辑功能的测试（1）“与非门”逻辑功能的测试在学习机上任选一个三输入端“与非门”（TTL：74LS10或CMOS：CD4012）。

按表4-1完成逻辑功能的测试（输入接逻辑电平开关）。

表4-1 “与非门”逻辑功能的测试（2）用“与或非”门实现C=的逻辑功能Z+AB在学习机上任选一个“与或非”门（TTL：74LS64或CMOS：CD4085），按C=ABZ+的逻辑功能接线，并完成表4-2的功能测试和记录。

“与或非门”逻辑符号如图4-1所示。

表4-2 “与或非”逻辑功能注：测试前应将“与或非”门不用的与门组及多余的输入端，作适当处理。

910图 4-1 “与或非门”逻辑符号Z图4-2 “与非门”控制功能测试电路2．“门”控制功能的测试 （1）“与非”门控制功能的静态测试设A 为信号输入端，B 为控制端。

A 端输入单脉冲，B 端接逻辑电平“0”或“1”。

输出端Z 接发光二极管（LED ）进行状态显示，或称“0-1”显示，高电平亮。

按表4-3进行测试，总结“封门”、“开门”的规律。

接线如图4-2所示。

表4-3 “与非门”门控功能（2）与非门控制门动态测试 A 端输入CP 脉冲T =0.2ms ，B 端输入“1”、“0”信号，观察记录输入输出波形。

（3）用“与非门”组成下列电路，并测试它们功能。

“或”门 B A Z += “与”门 B A Z ⋅= “或非”门 B A Z += “异或”门 CD AB Z ⊕=要求画出电路图和测试记录表格，并完成逻辑功能的测试，总结控制功能的规律。

四、预习要求要求认真阅读实验指导书，并完成要求自拟的实验电路和测试记录表格，本实验属于一般验证性实验，学生应对所有测试表的结果预先填好，实验时只做验证，要做到胸中有数，防止盲目性，增加自觉性。

五、实验报告要求 总结“与非”、“与”、“或非”、“或”门的控制功能实验五 三态输出（TS ）门和集电极开路（OC ）门一、实验目的与要求1．掌握TTL TS 门、OC 门的功能测试方法 2．了解三态门（TS ）的用途3．了解集电极开路（OC ）门的特性 二、使用仪器和器件1．双踪示波器2．数字电路学习机 3．数字万用表三、实验内容与步骤1． TTL TS 门的功能（1）三态输出缓冲器74LS125的逻辑符号如图5-1所示。

图中EN 端为缓冲器的控制端。

令EN 为高电平（3.6V ），V I 分别取0V ，3.6V ，用数字万用表的直流电压档测出相应的V O 值。

再令EN 为低电平（0V ），V I 分别取0V ，3.6V ，测出V O 端相应的值。

其中，3.6V 电压由图5-2电路分压取得。

将实验的结果填入下表5-1中。

表5-1（2）若将TS 门和与非门连接使用，如图5-3所示电路。

EN 取不同的逻辑电平，改变V I 和B 端的输入电平值，测出TS 门的输出电压V O 的值，将结果填入下表5-2中。