《数字逻辑I》实验指导 (学生用书) 康磊李润洲
第一部分数字电路实验的基础知识 在进行数字电路实验前,必须充分掌握和理解有关数字电路的一些基本知识,才能够正 确利用集成元件及其构成的数字电路来完成实验的目的 数字电路的特点是 1.数字电路所处理的信号是数字信号。而这种数字信号是在数量上和时间上都是离散 的,也即这类信号在数量上和时间上都被各自的最小量化单位量化了的信号。 2.数字电路中,晶体管和门电路在稳态时工作于开关状态,即管子是工作于导通或截止, 门电路则是处于打开或关闭状态。 3.数字信号的输出只有“高”、“低”电平两种状态,分别用“0”、“1”表示。对数字 电路而言,具体的电压值并不重要,重要的是电路在工作时要能区分“0”、“1” 两种状态 4.数字电路的集成度比较高,电路的设计主要是根据设计要求选择合适的集成元件,用 模式组装方式(或称积木式)将它们拼接起来。 数字电路实验主要要培养学生的完成逻辑构思,选择并灵巧地应用集成元件,正确地拼 装电路的能力。所以,对数字电路器件的了解就变得尤其重要。由于数字电路实验中经常要 使用集成电路,下面,先对集成电路进行简单的介绍。 数字集成电路的分类 所谓集成电路(俗称集成块),就是在一块体积很小的基片材T-l上,采用特殊的制作 工艺,把许许多多晶体二极管、晶体三极管、电阻、电容等有源无源元科(由十电感无法做 得体积很小通常晶体管内不包含电感〕,按照一定的设计要求,集成制作并连接在它的上面, 形成芯片,再把芯片进行封装后而形成的一种具有某种电路功能的多引脚的单块式电子器件 1959年,世界上出现了第一块集成电路,从此后,半导体技术飞速发展。在一块半导体 芯片上集成的电子元件越来越多,按集成的电子元件的多少,分为小规模集成电路(SSD.中 规模集成电路(MSI),大规模集成电路(SD和超大规模集成电路(VLSI. 小规模集成电路组成的数字电路有:门电路、触发器等。一般在100个门以下 中规模集成电路组成的数字电路有:计数器、寄存器、泽码器、比较器等。一般有100-1000 个门 大规模集成电路组成的数字电路有:各类专用的存储器等,一般在1000-10000个门 超大规模集成电路组成的数字电路有:各类CPU、单片袖珍t卜算机等,一般在10000 个门以上
集成电路如按用途上的不同又可分为数字式集成电路和模拟集成电路两类数字集成电 路主要用来产生、放大和处理各种在时间和数值上离散的电信号。模拟集成电路则是用来产 生、放大和处理各种随时间连续变化的电信号。我们主要介绍数字集成电路。 根据晶体管的类型不同.数字集成电路可分为双极型半导体和单极型半导体。 1双极型半导体 双极型集成电路中采用的硅平面NPN型三极管常见的类型有 TTL晶体管晶体管逻辑电路。 ECL射极祸合逻辑电路,特点:高速 HTL高阈值值集成电路,特点:抗干扰能力强 IL集成注人逻辑电路,特点:集成度高 其中以TTL为代表。 2单极型半导体 单极型半导体多采用“金属一氧化物一半导体”的绝缘栅场效应管,简称MOs场 效应管。常见的类型有NMOs,PMOS,CMOs集成电路。其中以CMOS集成电路为代表。 、集成电路的外形、符号与识别 1.集成电路的外形和符号 集成电路英文缩写为“IC",在一些旧的电路图中通常以其代号“IC”表示,在 新的标准中,它的代号规定为“N"。它的外观形态是一种片状单排或双排多引脚结构的 电子器件,其大小按其集成度的不同而不同,图1-1所示是几种典型的集成电路的外形 图 JUWWWUUL m 图1几种典型的集成电路外形图 2集成电路的识别 集成电路的识别主要包括型号识别和引出脚识别
集成电路的型号通常是以字符的形式标注在集成块的外表上,大部分由五部分组成 也有些是由四部分组成,中国TTL集成电路型号命名法有部标和国标两种。除此以外, 还有各厂商独自命名的方法。 (1)中国部标T00系列 例:T063AB 说明 ①表示TTL集成电路 ②3位数码,表示系列品种的代号 ③表示开关参数的档次:A为低档;B为高档 ④表示封装形式:A为陶瓷扁平;B为塑料扁平;C为陶瓷双列直插:D为塑料双 列直插。 (2)中国国标TTL型号命名法(间接国标标准法)-T0000系列 例:T 020MD ④⑤ 说明: ①表示TTL集成电路 ②1位数码,表示系列品种的代号。其中 1:表示标准系列,同国际的54/74的标准系列; 2:表示高速系列,同国际的5474的高速系列 3:表示肖特基系列,同国际的54S/74S的系列: 4:表示低功耗肖特基系列,同国际的54LS/74LS系列 ③3位数码,表示系列品种的代号,与国际的品种代号一致。 ④表示工作温度 ⑤表示封装形式 (3)中国国标TTL型号命名法(直接国标标准法) 例CT74 LSXXX C(或M)J(或D或PF) 说明 ①表示中国 ②表示TTL集成电路
③74表示通用74系列54表示通用54系列S表示低功耗肖特基系列;S表示肖 特基系列;H表示高速系列空白表示标准系列。xx为数码,表示品种代号, 同国际的一致 ④表示工作温度。 ⑤表示封装形式 (4)国外TTL集成电路主要生产公司产品型号的命名规则: A(美国)德克萨斯公司( TEXAS) 例 74LS195J ②③④⑤ 说明: ①表示德克萨斯公司的标准TTL电路 ②表示工作温度范围。54:-55℃-125℃(军用);74:0-+70℃(民用)。 ③表示系列。ALS:先进的低功耗肖特基系列AS:先进的低功耗肖特基系列(空 白):标准系列H:高速系列;L:低功耗系列:LS:!低功耗肖特基系列:S:肖特基系列 ④表示品种代号。 ⑤表示封装材料及封装形式 B(美国)摩托罗拉公司( MOTOROLA) 例MC 744 196 P 说明: ①表示摩托罗拉公司封装的集成电路 ②表示工作温度范围。4,20,30,40,72,74和83:0-+750℃5,21、31,73,.82,54 和93:-55-+125℃(军用) ③表示品种代号。 ④表示封装材料及封装形式 C、(美国)国家半导体公司( NATIONAL SEMICONDUCTOR) 例DM LS 141 说明: ①表示国空半导体公司单片数字电路。 ②表示工作温度范围。54,70,71,72,75,77,78,93和96:-55~+125℃(军用):74