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  1. 本教材主要内容可分为“模拟电子技术实验”、“数字电子技术实验”两大部分，其编写体系为“基本性实验”和“综合设计与仿真性实验”两个模块。本教材在实验项目选题上，即注重学生的基本能力培养，同时关注学生的综合能力、设计与创新实践能力的培养；即注重实际操作与排除故障能力的培养，同时关注应用新技术实践的能力培养。
  2. 前  言
    创新型国家建设中，人才的培养是根本，技术基础学科则是人才培养的关键。随着科学技术的发展，电子技术已不再仅仅是电类各专业的重点技术基础课程，它已成为大多数工科类各专业所要求的内容。新的工业革命和信息时代的到来，无疑对工程实践能力要求越来越高，学生不仅要掌握理论知识，还要努力提高自身的工程能力，电子技术实验课程正是电子技术理论与电子工程实践能力间的桥梁，引导学生一步步的成长，启发学生去实现自己的梦想，从实践中成长为具有时代特色的工程师。
    电子技术实验是电子技术课程的重要实践性教学环节。实验的目的不仅是要巩固和加深理解所学的理论知识，更重要的是要提高实验技能，提高分析、设计电子电路的工程实践能力。
    本实验教材是国家级实验教学示范中心-“电气工程基础实验中心”系列实验教材；是国家级“十一五”、“十二五”规划教材《电子技术基础》(电工学II)的配套实验教材；是四川省精品课程“电工学”建设教材；是西南交通大学重点教材建设项目；是在总结和积累了《电子技术实验》讲义15年的教学应用与实践经验的基础上撰写而成的。
    本教材根据电子技术理论知识的认识规律，展开各章节实验项目的设立，项目内容主要包含模拟电子技术和数字电子技术两部分，并分为五个章节进行分层次的展开论述。第1章“电子技术实验的基础知识”，重点介绍电子技术实验的基础知识，电子电路的测量方法及实验操作的安全规则；第2章“模拟电子技术实验”，其实验项目主要是围绕模拟电子技术的基本电子元器件特性和基本应用展开，重点掌握电子器件特性和参数的测试，掌握基本的应用模块电路的技术指标参数的确定与测试，如直流稳压电源电路、基本的放大电路和运算放大电路等；第3章“数字电子技术实验”，其实验项目主要是围绕数字逻辑电路的分析、设计及应用展开，重点掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路基本应用和逻辑分析，掌握数字逻辑电路的基本调试方法，如逻辑门电路的应用，编码器、译码器、选择器、比较器和加法器等组合器件的应用，触发器、计数器和555定时器等时序器件的应用；第4章“电子电路综合设计与仿真实验”，重点是将几个基本的功能模块电路组合在一起，形成一个功能上较为复杂的综合性实验，其项目给学生提供了更大的拓展与发挥空间。如“稳压源与耦合放大电路的综合设计仿真实验”中，综合了直流稳压电源模块与基本的电压放大电路模块，是二极管、稳压管和三极管等器件的综合应用；又如“数字钟系统仿真”实验项目是组合逻辑电路与时序逻辑电路的综合，其实验电路图的方案不是唯一的；第5章“附录”，重点介绍电子器件型号命名方法、器件使用规则、常见故障排除方法、集成器件的外引线排列次序和EE2010电子综合实践装置的使用说明书等，为实验项目提供辅助资料，为实验操作提供实践装置平台。
    本教材的实验项目难易程度适中，内容覆盖了不同层次、不同专业的教学要求，各实验教学课程可灵活组合实验教学项目。本教材可作为高等工科院校大学本科非电类各专业“电子技术基础”课程的实验教材；作为各电气、电子专业的电子技术实验的参考教材；作为职业大学、成人教育大学、电视大学和网络教育等同类专业的实验教材；还可作为从事电子技术工作的工程技术员的参考资料。
    本教材由西南交通大学王英执笔主编，另：曾欣荣参编第4章和第5章；谢美俊执笔编写第3章的“基本逻辑门芯片的参数与功能测试”实验项目，参编第5章；陈曾川参编第2章和第4章；赵舵参编第3章，曹保江参编第4章。在教材编写过程中，参考了众多优秀教材，受益匪浅，另外，很多“电子技术基础”课程的前辈和同行也给予了大量的支持，在此编者表示衷心的感谢。
    由于编者水平有限，书中错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。




    编 者
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  1. 第3章  数字电子技术实验
    3.1  实验一  基本逻辑门芯片的参数与功能测试 
    3.1.1  实验目的
    （1）熟悉TTL中、小规模集成电路的封装、管脚排列方式及使用方法。
    （2）掌握TTL逻辑门电路的主要参数与功能测试方法。
    （3）掌握数字系统综合实验箱的基本结构、功能和使用方法。
    3.1.2  实验原理
    随着科学技术的日益发展和对数字电路不断增长的应用技术要求，集成电路生产厂家积极采用新技术、改进设计方案和生产工艺，沿着提高速度、降低功耗、缩小体积的方向不懈努力，不断推出各种型号的新产品。仅几十年间，数字电路的集成度就从小规模、中规模、大规模发展到超大规模、巨大规模。目前应用最广泛的数字电路是TTL和CMOS电路，而集成逻辑门是数字电子技术的基本单元部件，对基本逻辑门电路的研究和学习，是进一步认识复杂集成逻辑电路的关键。
    1. TTL与非门
    1）TTL与非门电路的电压传输特性
     
    图3-1-1  74LS00芯片管脚排列图
    本实验采用的与非门芯片是74LS00，其管脚排列如图3-1-1所示。TTL与非门电路的电压传输特性是与非门的输出电压与输入电压之间的关系，是使用TTL与非门电路时必须要了解的基本特性曲线。如图3-1-2所示，把与非门的其中一个输入端连接一个可调的直流信号源，另一输入端接高电平，当输入电压Ui从0逐渐增加到高电平，输出电压便会作出相应的变化，就可以得到如图3-1-3所示的与非门电压传输特性。由图3-1-3可见，当Ui从0开始增加时，在一定范围内输出的高电平基本不变，当Ui上升到一定数值后，其输出很快下降为低电平。如果Ui继续增加，输出的低电平基本不变。
       
    图3-1-2  TTL与非门的电压传输特性测量电路 图3-1-3  TTL与非门的电压传输特性
    2）TTL与非门的主要参数
    ① 输出高电平UOH：输出高电平是指输入至少有一个低电平时的输出电平。
    ② 输出低电平UOL：输出低电平是指输入端全为高电平时的输出电平。在实际的应用中，通常规定了高电平的下限电压和低电平的上限电压。如TTL与非门，当VCC＝5 V时，UOH≥2.4 V，UOL≤0.4 V。
    ③ 开门电平UON与关门电平UOFF：开门电平UON是指输出电平刚刚下降到输出低电平的上限值时的输入电平，它是保证与非门的输出为标准低电平时的输入高电平下限值。关门电平UOFF是指输出电平刚刚上升到输出高电平的下限值时的输入电平，它是保证与非门的输出为标准高电平的输入低电平上限值。对于TTL与非门，一般规定UON＝1.8 V，UOFF＝0.8 V。
    ④ 低电平噪声容限UNL和高电平噪声容限UNH：噪声容限表征了与非门电路的抗干扰能力。UNL越大，表示输入低电平时的抗干扰能力越强。UNH越大则表示输入高电平时的抗干扰能力越强。
    ⑤ 扇出系数N：是指一个与非门能驱动同类门电路的最大数目，是用来衡量与非门的带负载的能力。对于TTL与非门而言，一般N≥8才被认为是合格的。
    3.1.3  预习内容
    （1）了解数字系统综合实验箱的基本结构及使用方法。
    （2）复习与非门相关电路知识。
    （3）熟悉各测试电路，了解测试的原理及测试方法。
    （4）了解TTL与非门芯片74LS00的管脚排列方式。
    3.1.4  实验装置
    将实验中所使用的仪器和设备情况记录在表3-1-1中。
    表3-1-1  实验仪器、仪表和装置记录表
    设备名称 型号或规格 精度 数量 备注
    直流稳压电源
    数字系统综合实验箱
    数字万用表
    六反相器
    二输入四与非门
    3.1.5  实验步骤
    1. TTL二输入端四与非门芯片74LS00的参数及功能测试
    （1）将74LS00芯片电源端和地线端连接数字系统综合实验箱的电源和地。
    （2）根据二输入与非门的真值表，测试其逻辑功能，并将结果记入表3-1-2中。
    表3-1-2  TTL与非门真值表
    A B Y
    0 0
    0 1
    1 0
    1 1
    （3）按图3-1-2连接实验电路，调节输入电压，测量并记录与非门的输出电压，并将结果记入表3-1-3中。
    表3-1-3  与非门的输出电压实验数据表
    Ui/V 0 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30
    UO/V
    Ui/V 1.35 1.50 1.80 2.00 2.20 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 1.50
    UO/V
    2. TTL六反相器芯片74LS04的参数及功能测试
    （1）将74LS04芯片电源端和地线端连接数字系统综合实验箱的电源和地。
    （2）根据六反相器的真值表，测试其逻辑功能，并将结果记入表3-1-4中。
    表3-1-4  反相器真值表
    A Y
    0
    1
    （3）按图3-1-4连接实验电路，调节输入电压，测量并记录与非门的输出电压，并将结果记入表3-1-5中。
     
    图3-1-4  反相器的电压传输特性测量电路
    表3-1-5  反相器的电压传输特性测量表
    Ui/V 0 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30
    Uo/V
    Ui/V 1.35 1.50 1.80 2.00 2.20 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00
    Uo/V
    3.1.6  实验数据分析及报告要求
    （1）整理表3-1-3中的实验数据。根据实验数据，在坐标纸上画出与非门的电压传输特性曲线，并分析其特性曲线。注意：在坐标纸上标出相关参数。
    （2）整理表3-1-5中的实验数据。根据实验数据，在坐标纸上画出反相器的电压传输特性曲线，并分析其特性曲线。注意：在坐标纸上标出相关参数。
    （3）总结并分析实验所测得与非门与反相器的真值表（即表3-1-2和表3-1-4），写出与非门与六反相器的逻辑表达式。
    （4）记录实验过程中出现的故障现象，分析其原因，说明解决的办法。
    3.2  实验二  与非门组成故障报警电路
    3.2.1  实验目的
    （1）掌握非门、与门、或非门等集成逻辑电路的检测。
    （2）通过实验原理的学习，掌握组合逻辑电路的功能及特点，了解综合分析逻辑电路的方法。
    （3）掌握与非门组成故障报警电路的基本设计思路及实施原理。
    （4）提高检查及排除电路故障的能力。
    3.2.2  实验原理
    1. 模  块
    用与非门组成故障报警控制实验原理电路如图3-2-1所示。
    1）故障模拟电路
    图3-2-1中电源UCC、三个开关（即开关J1、J2、J3）构成故障电路。当三个开关连接电源UCC端时，非门（即非门F1、F2、F3）输入的逻辑信号为“1”，反之，输入的逻辑信号为“0”。例如图3-2-1中，开关J1、J2连接在电源UCC端，而开关J3连接于接地端，则非门F1、F2输入的逻辑信号为“1”，而非门F3输入的逻辑信号为“0”。
    用开关接地来模拟电路的发生故障，即开关接在电源UCC端时，表示电路工作正常，开关接地则表示电路发生了故障。
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