一、实验目的
1、熟悉集成译码器。
2、了解集成译码器应用。
二、实验原理
译码器是将给定代码译成相应状态的电路。双2-4线集成变量译码器74LS139如图10-1所示。每个2-4线译码器有两个输入端(A、B)和四个输出端(Y0、Y1、Y2、Y3)。两个输入端可以输入四种数码,即00、01、10、11,对应的四种输出状态 是0111、1011、1101、1110。G为使能端,当G=0时,译码器能正常工作,当G=1时,不能工作,输出端全部为高电平(即“1”)。 数据选择器有多个输入,一个输出。其功能类似单刀多掷开关,故又称多路开关(MUX)。在控制端的作用下可从多路并行数据中选择一路送输出端。
双4选1数据选择器74LS153如图10-2所示。以其中的一个数据选择器为例,C0、C1、C2、C3为输入端,可同时输入四种不同的数据(信号),Y为被选中的数据的输出端,G为使能端(低电平时工作),A、B为选择控制端。设四个输入端的输入信号分别为C0、C1、C2、C3则其功能如表10-1所示。
表10-1 74LS153功能表
控制 | 使 能 | 输 出 |
B | A | G | Y |
X | X | H | L |
L | L | L | C0 |
L | H | L | C1 |
H | L | L | C2 |
H | 施密特触发器芯片H | L | C3 |
| | | |
三、实验仪器及材料
1、双踪示波器
2、器件
74LS139 双2—4线译码器 1片
74LS153 双4选1数据器 1片
74LS00 二输入端四与非门 1片
四、实验预习要求
1、复习有关译码器和数据选择器的原理。
2、根据实验任务,画出所需的实验线路及记录表格。
五、实验内容及步骤
1、译码器功能测试
将74LS139译码器按图10-1,接线,按表10-2输入电平分别置位,填写输出状态表
图10-1 74LS139译码器 表10-2
2、译码器转换
将双2—4线译码器转换为3—8线译码器。
(1)画出转换电路图。
(2)在实验仪上接线并验证设计是否正确。
(3)设计并填写该3—8线译码器功能表,画出输入、输出波形。
3、数据选择器的测试及应用
将双4选1数据选择器74LS153参照图10-2接线,测试其功能并填写功能表。
(1)将选择端1(G)、2(B)、14(A)脚接逻辑电平开关;
(2)将实验仪脉冲信号源中固定连续脉冲4个不同频率的信号接到数据选择器4个输入端:3(250KHz)、4(100KHz)、5(10KHz)、6(1KHz);将选择端置位,使输出端7(1Y)接示波器,可分别观察到4种不同频率脉冲信号。
(3)分析上述实验结果并总结数据选择器作用。
图10-2 表10-3
六、实验报告
1、画出实验要求的波形图。
2、画出实验内容2、3的接线图。
3、总结译码器和数据选择器的使用体会。
实验十二 555时基电路
一、实验目的
1、掌握555时基电路的结构和工作原理,学会对此芯片的正确使用。
2、学会分析和测试用555时基电路构成的多谐振荡器、单稳态触发器、R-S触发器等三种典型电路。
二、实验原理
实验所用的555时基电路芯片为NE556,同一芯片上集成了二个各自独立的555时基电路,
各管脚的功能简述如下(参见图12-1和图12-2):
TH:高电平触发端,当TH端电压大于2/3VCC,输出端OUT端呈低电平,DIS端导通。 :低电平触发端,当端电平小于1/3VCC时,输出端OUT端呈高电平,DIS端开断。
DIS:放电端,其导通或关断,可为外接的RC回路提供放电或充电的通路。
:复位端,=0时,OUT端输出低电平,DIS端导通。该端不用时接高电平。
VC:控制电压端,VC接不同的电压值可改变TH、的触发电平值,其外接电压值范围是0~VCC,该端不用时,一般应在该端与地之间接一个电容。
OUT:输出端。电路的输出带有缓冲器,因而有较强的带负载能力,可直接推动TTL、CMOS电路中的各种电路和蜂鸣器等。
VCC:电源端。电源电压范围较宽,TTL型为+5V~+16V,CMOS型为+3~+18V,本实验所用电压VCC = +5V。
芯片的功能如表12-1所示,管脚如图12-1所示,功能简图如图12-2所示。
表12-1
图12-1 时基电路芯NE556管脚图 图12-2 时基电路功能简图
图12-3 测试接线图 图12-4 多谐振荡电路
555时基电路的应用十分广泛,在波形产生、变换、测量仪表、控制设备等方面经常用到。采用555时基电路构成的多谐振荡器、单稳态触发器和R-S触发器的电路分别见图12-4、图12-6和图12-7。
由555时基电路构成的多谐振荡器的工作原理是:利用电容充放电过程中电容电压的变化来改变加在高低电平触发端的电平的变化,使555时基电路内RS触发器的状态置“1”、置“0”,从而在输出端获得矩形波。
当电路接通电源时,由于电容C1为低电位,也为低电位,OUT输出高电平。同时DIS断开,电源通过R1、R2向C1充电,电容电压和TH、电位随之升高,升高至TH的触发电平时,OUT输出低电平。同时DIS接通,电容C1通过R2、DIS放电,电容电压和、TH电位随之降低,降低到TR的触发电平时,OUT输出高电平。DIS断开,电容C1又开始充电,重复上述过程,从而形成振荡。
至于单稳态电路和R-S触发器的工作过程,读者可仿照上述步骤自行分析。
四、实验预习要求
1、 复习有关555定时器的工作原理及其应用。
2、 拟定实验中所需的数据、表格等。
3、 如何用示波器测定施密特触发器的电压传输特性曲线?
4、 拟定各次实验的步骤和方法。
五、实验内容及步骤
1、555时基电路功能测试
(1)按图12-3接线,可调电压取自电位器分压器。
(2)按表12-1逐项测试其功能并记录。
2、555时基电路构成的多谐振荡器
电路如图12-4所示。
(1)按图接线。图中元件参数如下:
R1=15KΩ R2=5KΩ
C1=0.033μF C2=0.1μF
(2)用示波器观察并测量OUT端波形的频率和理论估算值比较,算出频率的相对误差值。
(3)若将电阻值改为R1=15KΩ,R2=10KΩ,电容C不变,上述的数据有何变化?
(4)根据上述电路的原理,充电回路的支路是R1R2C1,放电回路的支路是R2C1,将电路略作修改,增加一个是电位器RP和两个引导二极管,构成图12-5所示的占空比可调的多谐振荡器。
其占空比q为
改变RP的位置,可调节q值。合理选择元件参数(电位器选用22KΩ),使电路的占空比q=0.2,调试正脉冲宽度为0.2ms。
调试电路,测出所用元件的数值,估算电路的误差。
3、555构成的单稳态触发器(实验如图12-6所示)
图12-5 占空比可调的多谐振荡器电路图 图12-6 单稳态触发器电路
(1)按如图12-6接线,图中R=10KΩ,C1=0.01μF、V1是频率约为10KHz左右的方波时,用双踪示波器观察OUT端相对于V1的波形,并测出输出脉冲的宽度TW。
(2)调节V1的频率,分析并记录观察到的OUT端波形的变化。
(3)若想使TW=10μS,怎样调整电路?测出此时各有关的参数值。
4、555时基电路构成的R-S触发器
实验如图12-7所示
图12-7 R-S触发器电路
(1)先令VC端悬空,调节R-S端的输入电平值,观察V0的状态在什么时刻由0变1,或
由1变0?
测出V0的状态切换时,R,S端的电平值。