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什麽是數字邏輯電路?

在數字電路中,邏輯“1”與邏輯“0”可表示兩種不同電平的取值,根據實際取值的不同,有正、負邏 輯之分。正邏輯中,高電平用邏輯“1”表示,低電平用邏輯“0”表示;負邏輯中,高電平用邏輯“0” 表示,低電平用邏輯“1”表示。 2.門電路的基本功能  數字電路中的四種基本操作是與、或、非及觸發器操作,前三種為組合電路,後壹種為時序電路。與非 、或非和異或的操作仍然是與、或、非的基本操作。與、或、非、與非、或非和異或等基本邏輯門電路為 常用的門電路,它們的邏輯符號、邏輯表達式和真值表均列於表1中,應熟練掌握。|

表1 常用門電路邏輯符號及邏輯功能  3.數字集成電路的引腳識別及型號識別  (1)引腳識別  集成電路的每壹個引腳各對應壹個腳碼,每個腳碼所表示的阿拉伯數字(如1,2,3,…)是該集成電路物理引腳的排列次序。使用器件時,應在手冊中了解每個引腳的作用和每個引腳的物理位置,以保證正確地使用和連線。每個雙列直插式集成電路都有定位標識,以幫助使用者確定腳碼為1的引腳。從圖1可見,定位標識有半圓和圓點兩種表達形式,最靠近定位標識的引腳規定為物理引腳的第1腳,腳碼為1,其他引腳的排列次序及腳碼按逆時針方向依次加1遞增。

圖1 數字集成電路的腳碼及型號  (2)型號識別  如圖1所示,每壹個TTL數字集成電路上都印有該器件的型號,國標的TTL命名示例如下。  圖標示例: C T 74LS04 C(或M) J(或D或P或F) ① ② ③ ④ ⑤  說明:①C:中國;②T:TTL集成電路;③74:國際通用74系列(如果是54,則表示國際通用54系列),LS:低功耗肖特基電路,04:器件序號(04為六反相器);④C:商用級(工作溫度0~70'C),M:-55~125°C(只出現在54系列);⑤J:黑瓷低熔玻璃雙列直插封裝,D:多層陶瓷雙列直插封裝,P:塑料雙列直插封裝,F:多層陶瓷扁平封裝。  如果將型號中的CT換為國外廠商縮寫字母,則表示該器件為國外相應產品的同類型號。例如,SN表示美國得克薩斯公司,DM表示美國半導體公司,MC表示美國摩托羅拉公司,HD表示日本日立公司。  集成電路元件型號的下方有壹組表示年、周數生產日期的阿拉伯數字,註意不要將元件型號與生產日期混淆。  4.實驗中所用的門電路引腳圖  74LS00 (⊥弓昌蔔門), 74LS02 (豆戈爿|門), 74LS04 (芎蔔門), 74LS08 (⊥弓門), 74LS32 (廈戈門),74LS86(異或門)的外部引腳參看附錄“部分集成電路引腳圖”中的內容。  5.門電路功能驗證方法  為了驗證某壹種門電路功能,首先選定元件型號,並正確連接好元件的工作電壓端。選定某種“邏輯電平輸出”電路,該電路應具有多個輸出端,每個端都可以獨立提供邏輯“0”和“1”兩種狀態,將被測門電路的每個輸入端分別連接到“邏輯電平輸出”電路的每個輸出端。選定某種具有可以顯示邏輯狀態“0”或“1”的電路,將被測門電路的輸出端連接到這種電路的輸入端上。確定連線無誤後,可以上電實驗,並記錄實驗數據,分析結果。  在“RTDZ-4電子技術綜合實驗臺”上以測試74LS08與門功能為例,測試74LS08與門功能就是驗證該門電路的真值表。測試電路如圖2所示。首先將電子技術實驗臺上的RTDZ05號板的“+5 V”和“⊥”端分別對應接至實驗臺的5V直流電源輸出端的“+5V”和“⊥”端處,保證RTDZ05號板上的電路被提供5 V工作電壓。

圖2 門電路功能驗證連線圖  74LS08的14腳和7腳同樣分別接到實驗臺的5V直流電源輸出端的“+5V”和“⊥”端處,連接好集成電路工作電壓。TTL數字集成電路的工作電壓為5V(實驗允許±5%的誤差),究竟哪壹個引腳應接電源,需查閱該器件手冊或該器件外部引腳排列圖。  A,B為被測與門的兩個輸入端,分別接RTDZ-5板的“十六位邏輯電平輸出”端,該板有16個邏輯電平輸出端,每個端均可分別輸出TTL邏輯高電平或低電平,使用時可以任選兩個輸出端。Y為與門輸出端,接 “十六位邏輯電平輸入及高電平顯示”輸入端,用於顯示門電路的輸出狀態。實驗連線如圖⒋2所示,當S,接“⊥”時,A端為邏輯“0”;當S,接“+5 V”時,A端為邏輯“1”。由於S1,S2***有四種開關位置的組合,對應了被測電路的四種輸入邏輯狀態,即00,01,10,II,因而可以改變S,,S,開關的位置,觀察“十六位邏輯電平輸入及高電平顯示”電路中的LED的亮(表示“I”)和滅(表示“0”),以真值表的形式記錄被測門電路的輸出邏輯狀態。表格形式如表所示。

表 74LS08與門功能測試記錄  比較實測值與理論值,比較結果壹致,說明被測門的功能是正確的,門電路完好。如果實測值與理論值不壹致,應檢查集成電路的工作電壓是否正常,實驗連線是否正確,判斷門電路是否損壞。  6.故障排除方法  在門電路組成的組合電路中,若輸入壹組固定不變的邏輯狀態,則電路的輸出端應按照電路的邏輯關系輸出壹組正確結果。若存在輸出狀態與理論值不符的情況,則必須進行查找和排除故障 的工作,方法如下:  首先用萬用表(直流電壓擋)測所使用的集成電路的工作電壓,確定工作電壓是否為正常的電源電壓( TTL集成電路的工作電壓為5V,實驗中4.15~5.25V也算正常),工作電壓正常後再進行下壹步工作。  根據電路輸入變量的個數,給定壹組固定不變的輸入狀態,用所學的知識正確判斷此時該電路的輸出狀 態,並用萬用表逐壹測量輸入、輸出各點的電壓。邏輯“1”或邏輯“0”的電平必須在規定的邏輯電平範 圍內才算正確,如果不符,則可判斷故障所在。通黨出現的故障有集成電路無工作電壓,連線接錯位置, 連接短路、斷路。  7.TTL集成電路的使用註意事項  (1)接插集成塊時,認清定位標識,不允許插錯。  (2)工作電壓5V,電源極性絕對不允許反接。  (3)閑置輸入端處理。  ①懸空。相當於正邏輯“1”,TTL門電路的閑置端允許懸空處理。中規模以上電路和CMOS電路不允許懸 空。  ②根據對輸入閑置端的狀態要求,可以在Ucc與閑置端之間串入壹個1~10 kΩ電阻或直接接Ucc,此時 相當於接邏輯“1”。也可以直接接地,此時相當於接邏輯“0”。  ③輸入端通過電阻接地,電阻值的大小將直接影響電路所處的狀態。當R≤680Ω(關門電阻)時,輸入 端相當於接邏輯“0”;當R≥4.7 kΩ(開門電阻)時,輸入端相當於接邏輯“1”。對於不同系列器件, 其開門電阻RON與關門電阻ROFF的阻值是不同的。  ④除三態門(TS)和集電極開路(OC)門之外,輸出端不允許並聯使用。  ⑤輸出不允許直接接地和接電源,但允許經過壹個電阻R後,再接到直流+5V,R取3~5.1 kΩ。