进行功能测试 2.搭接电路时,应遵循正确的布线原则和操作步骤(即要按照先接线后通 电,做完后,先断电再拆线的步骤)。 3.掌握科学的调试方法,有效地分析并检査故障,以确保电路工作稳定可 靠 4仔细观察实验现象,完整准确地记录实验数据并与理论值进行比较分析。 5.实验完毕,经指导教师同意后,可关断电源拆除连线,整理好放在实验 箱内,并将实验台清理干净、摆放整洁。 布线原则和故障检查时实验操作的重要问题。 (一).布线原则:应便于检查,排除故障和更换器件。 在数字电路实验中,有错误布线引起的故障,常占很大比例。布线错误不 仅会引起电路故障,严重时甚至会损坏器件,因此,注意布线的合理性和科学 性是十分必要的,正确的布线原则大致有以下几点: 1.接插集成电路时,先校准两排引脚,使之与实验底板上的插孔对应,轻 轻用力将电路插上,然后在确定引脚与插孔完全吻合后,再稍用力将其插紧, 以免集成电路的引脚弯曲,折断或者接触不良 2.不允许将集成电路方向插反,一般IC的方向是缺口(或标记)朝左,引 脚序号从左下方的第一个引脚开始,按逆时钟方向依次递增至左上方的第一个 引脚。 3.导线应粗细适当,一般选取直径为0.6~0.8mm的单股导线,最好采用各 种色线以区别不同用途,如电源线用红色,地区用黑色笔。 4.布线应有秩序地进行,随意乱接容易造成漏接错接,较好的方法是接好 固定电平点,如电源线、地线、门电路闲置输入端、触发器异步置位复位端等, 其次,在按信号源的顺序从输入到输出依次布线 连线应避免过长,避免从集成元件上方跨接,避免过多的重叠交错,以 利于布线、更换元器件以及故障检査和排除。 6.当实验电路的规模较大时,应注意集成元器件的合理布局,以便得到最 佳布线,布线时,顺便对单个集成元件进行功能测试。这是一种良好的习惯, 实际上这样做不会增加布线工作量
6 进行功能测试。 2.搭接电路时，应遵循正确的布线原则和操作步骤（即要按照先接线后通 电，做完后，先断电再拆线的步骤）。 3.掌握科学的调试方法，有效地分析并检查故障，以确保电路工作稳定可 靠。 4.仔细观察实验现象，完整准确地记录实验数据并与理论值进行比较分析。 5.实验完毕，经指导教师同意后，可关断电源拆除连线，整理好放在实验 箱内，并将实验台清理干净、摆放整洁。 布线原则和故障检查时实验操作的重要问题。 (一).布线原则：应便于检查，排除故障和更换器件。 在数字电路实验中，有错误布线引起的故障，常占很大比例。布线错误不 仅会引起电路故障，严重时甚至会损坏器件，因此，注意布线的合理性和科学 性是十分必要的，正确的布线原则大致有以下几点： 1.接插集成电路时，先校准两排引脚，使之与实验底板上的插孔对应，轻 轻用力将电路插上，然后在确定引脚与插孔完全吻合后，再稍用力将其插紧， 以免集成电路的引脚弯曲，折断或者接触不良。 2.不允许将集成电路方向插反，一般 IC 的方向是缺口（或标记）朝左，引 脚序号从左下方的第一个引脚开始，按逆时钟方向依次递增至左上方的第一个 引脚。 3.导线应粗细适当，一般选取直径为 0.6～0.8mm 的单股导线，最好采用各 种色线以区别不同用途，如电源线用红色，地区用黑色笔。 4.布线应有秩序地进行，随意乱接容易造成漏接错接，较好的方法是接好 固定电平点，如电源线、地线、门电路闲置输入端、触发器异步置位复位端等， 其次，在按信号源的顺序从输入到输出依次布线。 5.连线应避免过长，避免从集成元件上方跨接，避免过多的重叠交错，以 利于布线、更换元器件以及故障检查和排除。 6.当实验电路的规模较大时，应注意集成元器件的合理布局，以便得到最 佳布线，布线时，顺便对单个集成元件进行功能测试。这是一种良好的习惯， 实际上这样做不会增加布线工作量
7.应当指出,布线和调试工作是不能截然分开的,往往需要交替进行,对 大型实验元器件很多的,可将总电路按其功能划分为若干相对独立的部分,逐 个布线、调试(分调),然后将各部分连接起来(联调)。 (二).故障检查 实验中,如果电路不能完成预定的逻辑功能时,就称电路有故障,产生 故障的原因大致可以归纳以下四个方面: 1.操作不当(如布线错误等) 2.设计不当(如电路出现险象等) 3.元器件使用不当或功能不正常 4.仪器(主要指数字电路实验箱)和集成元件本身出现故障。 因此,上述四点应作为检查故障的主要线索,以下介绍几种常见的故障检查方 1.查线法 由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的,因此,在故障发生时 复查电路连线为排除故障的有效方法。应着重注意:有无漏线、错线,导线与 插孔接触是否可靠,集成电路是否插牢、集成电路是否插反等。 2.观察法 用万用表直接测量各集成块的V端是否加上电源电压;输入信号,时钟脉 冲等是否加到实验电路上,观察输出端有无反应。重复测试观察故障现象,然 后对某一故障状态,用万用表测试各输入/输出端的直流电平,从而判断出是否 是插座板、集成块引脚连接线等原因造成的故障。 3.信号注入法 在电路的每一级输入端加上特定信号,观察该级输出响应,从而确定该级 是否有故障,必要时可以切断周围连线,避免相互影响 4.信号寻迹法 在电路的输入端加上特定信号,按照信号流向逐线检查是否有响应和是否 正确,必要时可多次输入不同信号。 5.替换法 对于多输入端器件,如有多余端则可调换另一输入端试用。必要时可更换
7 7.应当指出，布线和调试工作是不能截然分开的，往往需要交替进行，对 大型实验元器件很多的，可将总电路按其功能划分为若干相对独立的部分，逐 个布线、调试（分调），然后将各部分连接起来（联调）。 (二).故障检查 实验中，如果电路不能完成预定的逻辑功能时，就称电路有故障，产生 故障的原因大致可以归纳以下四个方面： 1.操作不当（如布线错误等） 2.设计不当（如电路出现险象等） 3.元器件使用不当或功能不正常 4.仪器（主要指数字电路实验箱）和集成元件本身出现故障。 因此，上述四点应作为检查故障的主要线索，以下介绍几种常见的故障检查方 法： 1.查线法： 由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的，因此，在故障发生时， 复查电路连线为排除故障的有效方法。应着重注意：有无漏线、错线，导线与 插孔接触是否可靠，集成电路是否插牢、集成电路是否插反等。 2.观察法： 用万用表直接测量各集成块的 Vcc端是否加上电源电压；输入信号，时钟脉 冲等是否加到实验电路上，观察输出端有无反应。重复测试观察故障现象，然 后对某一故障状态，用万用表测试各输入/输出端的直流电平，从而判断出是否 是插座板、集成块引脚连接线等原因造成的故障。 3.信号注入法 在电路的每一级输入端加上特定信号，观察该级输出响应，从而确定该级 是否有故障，必要时可以切断周围连线，避免相互影响。 4.信号寻迹法 在电路的输入端加上特定信号，按照信号流向逐线检查是否有响应和是否 正确，必要时可多次输入不同信号。 5.替换法 对于多输入端器件，如有多余端则可调换另一输入端试用。必要时可更换
器件,以检查器件功能不正常所引起的故障 6.动态逐线跟踪检查法 对于时序电路,可输入时钟信号按信号流向依次检査各级波形,直到找出 故障点为止。 7.断开反馈线检查法 对于含有反馈线的闭合电路,应该设法断开反馈线进行检查,或进行状态 预置后再进行检查。 以上检査故障的方法,是指在仪器工作正常的前提下进行的,如果实验时 电路功能测不出来,则应首先检查供电情况,若电源电压已加上,便可把有关 输出端直接接到0-1显示器上检查,若逻辑开关无输出,或单次CP无输出 则是开关接触不好或是内部电路坏了,一般就是集成器件坏了 需要强调指出,实验经验对于故障检查是大有帮助的,但只要充分预习 掌握基本理论和实验原理,就不难用逻辑思维的方法较好地判断和排除故障。 三、数字集成电路概述、特点及使用须知 (一).概述: 当今,数字电子电路几乎已完全集成化了。因此,充分掌握和正确使用数 字集成电路,用以构成数字逻辑系统,就成为数字电子技术的核心内容之 集成电路按集成度可分为小规模、中规模、大规模和超大规模等。小规模 集成电路(SSI)是在一块硅片上制成约1~10个门,通常为逻辑单元电路,如 逻辑门、触发器等。中规模集成电路(MSI)的集成度约为10~100门/片,通 常是逻辑功能电路,如译码器、数据选择器、计数器、寄存器等。大规模集成 电路(LSI)的集成度约为100门/片以上,超大规模(ⅥLSI)约为1000门/片 以上,通常是一个小的数字逻辑系统。现已制成规模更大的极大规模集成电路。 数字集成电路还可分为双极型电路和单极型电路两种。双极型电路中有代 表性的是TL电路:单极型电路中有代表性的是CMOS电路。国产TL集成电路 的标准系列为CT54/74系列或CT0000系列,其功能和外引线排列与国际54/74 系列相同。国产CMOS集成电路主要为CC(CH)4000系列,其功能和外引线排 列与国际CD4000系列相对应。高速CMOS系列中,74HC和74HCT系列与TTL74 系列相对应,74HC4000系列与CC4000系列相对应
8 器件，以检查器件功能不正常所引起的故障。 6.动态逐线跟踪检查法 对于时序电路，可输入时钟信号按信号流向依次检查各级波形，直到找出 故障点为止。 7.断开反馈线检查法 对于含有反馈线的闭合电路，应该设法断开反馈线进行检查，或进行状态 预置后再进行检查。 以上检查故障的方法，是指在仪器工作正常的前提下进行的，如果实验时 电路功能测不出来，则应首先检查供电情况，若电源电压已加上，便可把有关 输出端直接接到 0—1 显示器上检查，若逻辑开关无输出，或单次 CP 无输出， 则是开关接触不好或是内部电路坏了，一般就是集成器件坏了。 需要强调指出，实验经验对于故障检查是大有帮助的，但只要充分预习， 掌握基本理论和实验原理，就不难用逻辑思维的方法较好地判断和排除故障。 三、数字集成电路概述、特点及使用须知 (一).概述： 当今，数字电子电路几乎已完全集成化了。因此，充分掌握和正确使用数 字集成电路，用以构成数字逻辑系统，就成为数字电子技术的核心内容之一。 集成电路按集成度可分为小规模、中规模、大规模和超大规模等。小规模 集成电路（SSI）是在一块硅片上制成约 1～10 个门，通常为逻辑单元电路，如 逻辑门、触发器等。中规模集成电路（MSI）的集成度约为 10～100 门/片，通 常是逻辑功能电路，如译码器、数据选择器、计数器、寄存器等。大规模集成 电路（LSI）的集成度约为 100 门/片以上，超大规模（VLSI）约为 1000 门/片 以上，通常是一个小的数字逻辑系统。现已制成规模更大的极大规模集成电路。 数字集成电路还可分为双极型电路和单极型电路两种。双极型电路中有代 表性的是 TTL 电路；单极型电路中有代表性的是 CMOS 电路。国产 TTL 集成电路 的标准系列为 CT54/74 系列或 CT0000 系列，其功能和外引线排列与国际 54/74 系列相同。国产 CMOS 集成电路主要为 CC（CH）4000 系列，其功能和外引线排 列与国际 CD4000 系列相对应。高速 CMOS 系列中，74HC 和 74HCT 系列与 TTL74 系列相对应，74HC4000 系列与 CC4000 系列相对应
部分数字集成电路的逻辑表达式、外引线排列图列于附录中。逻辑表达式 或功能表描述了集成电路的功能以及输出与输入之间的逻辑关系。为了正确使 用集成电路,应该对它们进行认真研究,深入理解,充分掌握。还应对使能端 的功能和连接方法给以充分的注意。 必须正确了解集成电路参数的意义和数值,并按规定使用。特别是必须严 格遵守极限参数的限定,因为即使瞬间超出,也会使器件遭受损坏。 下面具体说明集成电路的特点和使用须知 (二).TTL器件的特点: 1.输入端一般有钳位二极管,减少了反射干扰的影响 2.输出电阻低,增强了带容性负载的能力 3.有较大的噪声容限; 采用+5V的电源供电 为了正常发挥器件的功能,应使器件在推荐的条件下工作,对CT0000系列 (74LS系列)器件,主要有:(1)电源电压应475~5.25V的范围内。(2)环 境温度在0C~70℃之间。(3)高电平输入电压Vm>2V,低电平输入电压Va<0.8V (4)输出电流应小于最大推荐值(查手册)。 (5)工作频率不能高,一般的门和触发器的最高工作频率约30MHZ左右。 TTL器件使用须知 1.电源电压应严格保持在5V±10%的范围内,过高易损坏器件,过低则不 能正常工作,实验中一般采用稳定性好、内阻小的直流稳压电源。使用时,应 特别注意电源与地线不能错接,否则会因过大电流而造成器件损坏。 2.多余输入端最好不要悬空,虽然悬空相当于高电平,并不能影响与门(与 非门)的逻辑功能,但悬空时易受干扰,为此,与门、与非门多余输入端可直 接接到Va上,或通过一个公用电阻(几千欧)连到Ⅴ上。若前级驱动能力强 则可将多余输入端与使用端并接,不用的或门、或非门输入端直接接地,与或 非门不用的与门输入端至少有一个要直接接地,带有扩展端的门电路,其扩展 端不允许直接接电源。 3.输出端不允许直接接电源或接地(但可以通过电阻与电源相连);不允 许直接并联使用(集电极开路门和三态门除外)
9 部分数字集成电路的逻辑表达式、外引线排列图列于附录中。逻辑表达式 或功能表描述了集成电路的功能以及输出与输入之间的逻辑关系。为了正确使 用集成电路，应该对它们进行认真研究，深入理解，充分掌握。还应对使能端 的功能和连接方法给以充分的注意。 必须正确了解集成电路参数的意义和数值，并按规定使用。特别是必须严 格遵守极限参数的限定，因为即使瞬间超出，也会使器件遭受损坏。 下面具体说明集成电路的特点和使用须知。 (二).TTL 器件的特点： 1．输入端一般有钳位二极管，减少了反射干扰的影响； 2．输出电阻低，增强了带容性负载的能力； 3．有较大的噪声容限； 4．采用+5V 的电源供电。 为了正常发挥器件的功能，应使器件在推荐的条件下工作，对 CT0000 系列 （74LS 系列）器件，主要有：（1）电源电压应 4.75～5.25V 的范围内。（2）环 境温度在 0 0 C～700 C 之间。（3）高电平输入电压 VIH >2V，低电平输入电压 VSL <0.8V。 （4）输出电流应小于最大推荐值（查手册）。 （5）工作频率不能高，一般的门和触发器的最高工作频率约 30MHZ 左右。 TTL 器件使用须知： 1．电源电压应严格保持在 5V±10%的范围内，过高易损坏器件，过低则不 能正常工作，实验中一般采用稳定性好、内阻小的直流稳压电源。使用时，应 特别注意电源与地线不能错接，否则会因过大电流而造成器件损坏。 2．多余输入端最好不要悬空，虽然悬空相当于高电平，并不能影响与门（与 非门）的逻辑功能，但悬空时易受干扰，为此，与门、与非门多余输入端可直 接接到 Vcc上，或通过一个公用电阻（几千欧）连到 Vcc上。若前级驱动能力强， 则可将多余输入端与使用端并接，不用的或门、或非门输入端直接接地，与或 非门不用的与门输入端至少有一个要直接接地，带有扩展端的门电路，其扩展 端不允许直接接电源。 3．输出端不允许直接接电源或接地（但可以通过电阻与电源相连）；不允 许直接并联使用（集电极开路门和三态门除外）
4.应考虑电路的负载能力(即扇出系数)。要留有余地,以免影响电路的 正常工作,扇出系数可通过查阅器件手册或计算获得。 在高频工作时,应通过缩短引线、屏蔽干扰源等措施,抑制电流的尖峰 干扰 (三).CMOS数字集成电路的特点 1.静态功耗低:电源电压V=5V的中规模电路的静态功耗小于100μW,从 而有利于提髙集成度和封装密度,降低成本,减小电源功耗 2.电源电压范围宽:4000系列CMOS电路的电源电压范围为3~18V,从而 使选择电源的余地大,电源设计要求低 3.输入阻抗髙:正常工作的CMS集成电路,其输入端保护二极管处于反 偏状态,直流输入阻抗可大于100Mg,在工作频率较高时,应考虑输入电容的 影响。 4.扇出能力强:在低频工作时,一个输出端可驱动50个以上的CMOS器 件的输入端,这主要因为CMOS器件的输入电阻高的缘故。 5.抗干扰能力强:CMOS集成电路的电压噪声容限可达电源电压的45%,而 且高电平和低电平的噪声容限值基本相等。 6.逻辑摆幅大:空载时,输出高电平Ⅷ>Vm-0.05V,输出低电平V< Vs+0.05V。 oMOS集成电路还有较好的温度稳定性和较强的抗辐射能力。不足之处是 一般oMoS器件的工作速度比TIL集成电路低,功耗随工作频率的升高而显著增 大。 oMoS器件的输入端和Vs之间接有保护二极管,除了电平变换器等一些接口 电路外,输入端和正电源V之间也接有保护二极管,因此,在正常运转和焊接 oMoS器件时,一般不会因感应电荷而损坏器件。但是,在使用CMOS数字集成电 路时,输入信号的低电平不能低于(Vs-0.5V),除某些接口电路外,输入信号 的高电平不得高于(Vυ+0.5V),否则可能引起保护二极管导通,甚至损坏进而 可能使输入级损坏。 CMOS器件使用须知: 1.电源连接和选择:Ⅷ端接电源正极,s端接电源负极(地)。绝对不许
10 4．应考虑电路的负载能力（即扇出系数）。要留有余地，以免影响电路的 正常工作，扇出系数可通过查阅器件手册或计算获得。 5．在高频工作时，应通过缩短引线、屏蔽干扰源等措施，抑制电流的尖峰 干扰。 （三）.CMOS 数字集成电路的特点 1．静态功耗低：电源电压 VDD=5V 的中规模电路的静态功耗小于 100μW，从 而有利于提高集成度和封装密度，降低成本，减小电源功耗。 2．电源电压范围宽：4000 系列 CMOS 电路的电源电压范围为 3～18V，从而 使选择电源的余地大，电源设计要求低。 3．输入阻抗高：正常工作的 CMOS 集成电路，其输入端保护二极管处于反 偏状态，直流输入阻抗可大于 100MΩ，在工作频率较高时，应考虑输入电容的 影响。 4． 扇出能力强：在低频工作时，一个输出端可驱动 50 个以上的 CMOS 器 件的输入端，这主要因为 CMOS 器件的输入电阻高的缘故。 5．抗干扰能力强：CMOS 集成电路的电压噪声容限可达电源电压的 45%，而 且高电平和低电平的噪声容限值基本相等。 6．逻辑摆幅大：空载时，输出高电平 VOH＞VDD -0.05V,输出低电平 VOL＜ VSS+0.05V。 CMOS 集成电路还有较好的温度稳定性和较强的抗辐射能力。不足之处是， 一般 CMOS 器件的工作速度比 TTL 集成电路低，功耗随工作频率的升高而显著增 大。 CMOS 器件的输入端和 VSS 之间接有保护二极管，除了电平变换器等一些接口 电路外，输入端和正电源 VDD 之间也接有保护二极管，因此，在正常运转和焊接 CMOS 器件时，一般不会因感应电荷而损坏器件。但是，在使用 CMOS 数字集成电 路时，输入信号的低电平不能低于（VS S-0.5V），除某些接口电路外，输入信号 的高电平不得高于（VD D +0.5V），否则可能引起保护二极管导通，甚至损坏进而 可能使输入级损坏。 CMOS 器件使用须知： 1．电源连接和选择：VDD 端接电源正极，VSS 端接电源负极（地）。绝对不许