¿Qué es un circuito lógico digital?
En los circuitos digitales, el "1" lógico y el "0" lógico pueden representar dos niveles diferentes de valor. Dependiendo del valor real, existen lógica positiva y negativa. En lógica positiva, los niveles altos están representados por el "1" lógico y los niveles bajos están representados por el "0" lógico; en lógica negativa, los niveles altos están representados por el "0" lógico y los niveles bajos están representados por el "1" lógico; 2. Las funciones básicas de los circuitos de compuerta Las cuatro operaciones básicas en los circuitos digitales son AND, OR, NOT y operaciones flip-flop. Las tres primeras son circuitos combinacionales y las últimas son circuitos secuenciales. Las operaciones de NAND, OR NOT y XOR siguen siendo las operaciones básicas de AND, OR y NOT. Los circuitos de puerta lógica básicos como AND, OR, NOT, NAND, OR NOT y XOR son circuitos de puerta de uso común. Sus símbolos lógicos, expresiones lógicas y tablas de verdad se enumeran en la Tabla 1 y deben dominarse con soltura. |
Tabla 1 Símbolos lógicos y funciones lógicas del circuito de compuerta de uso común 3. Identificación de pines e identificación de modelos de circuitos integrados digitales (1) Identificación de pines Cada pin de un circuito integrado corresponde a un código pin El número arábigo representado por cada código pin (como 1, 2, 3, ...) es el. Orden en el que están dispuestos los pines físicos de un circuito integrado. Al utilizar el dispositivo, debe comprender la función de cada pin y la ubicación física de cada pin en el manual para garantizar el uso y el cableado correctos. Cada circuito integrado doble en línea tiene una marca de identificación para ayudar a los usuarios a identificar el pin con el código pin 1. Como se puede ver en la Figura 1, la marca de posicionamiento tiene dos formas de expresión: semicírculo y punto. El pin más cercano a la marca de posicionamiento se especifica como el primer pin del pin físico y el código del pin es 1. El orden de disposición y el pin. El código de otros pines está en orden inverso. La dirección en el sentido de las agujas del reloj aumenta en 1.
Figura 1 Código PIN y modelo de circuito integrado digital (2) Identificación del modelo Como se muestra en la Figura 1, cada circuito integrado digital TTL tiene impreso el número de modelo del dispositivo. Ejemplos de denominación TTL estándar nacional. son los siguientes. Ejemplo de icono: C T 74LS04 C (o M) J (o D o P o F) ① ② ③ ④ ⑤ Explicación: ①C: China ②T: circuito integrado TTL ③74: serie 74 internacional (si es 54, significa internacional; Serie Universal 54), LS: circuito Schottky de bajo consumo, 04: número de serie del dispositivo (04 es un seis inversores ④C: grado comercial (temperatura de funcionamiento 0~70＇C), M: -55~125°C ( Solo aparece en la serie 54); paquete plano de cerámica. Si CT en el número de modelo se reemplaza con la abreviatura de un fabricante extranjero, significa que el dispositivo es un modelo similar del producto extranjero correspondiente. Por ejemplo, SN representa a la American Texas Company, DM representa a la American Semiconductor Company, MC representa a la American Motorola Company y HD representa a la Japanese Hitachi Company. Debajo del modelo de componente del circuito integrado, hay un conjunto de números arábigos que indican el año y la semana de la fecha de producción. Tenga cuidado de no confundir el modelo del componente con la fecha de producción. 4. El diagrama de pines del circuito de puerta utilizado en el experimento es 74LS00 (⊥Puerta Gongchangbu), 74LS02 (Puerta Douge Piao), 74LS04 (Puerta Xiongbu), 74LS08 (⊥Gongmen), 74LS32 (Xiagemen), 74LS86 (para los pines externos de puerta XOR), consulte el apéndice "Diagrama de pines del circuito integrado parcial". 5. Método de verificación de la función del circuito de puerta: para verificar la función de un determinado circuito de puerta, primero seleccione el modelo del componente y conecte correctamente el terminal de voltaje de trabajo del componente. Seleccione un determinado circuito de "salida de nivel lógico", que debe tener múltiples terminales de salida, cada terminal puede proporcionar de forma independiente dos estados lógicos "0" y "1", y conecte cada terminal de entrada del circuito de compuerta bajo prueba Conéctelo individualmente a cada salida del circuito "Salida de nivel lógico". Seleccione un circuito que pueda mostrar un estado lógico de "0" o "1" y conecte la salida del circuito de puerta bajo prueba a la entrada de este circuito. Después de confirmar que la conexión es correcta, puede encender el experimento, registrar los datos experimentales y analizar los resultados. Tomando la prueba de la función de puerta AND 74LS08 como ejemplo en el "Banco de experimentos integral de tecnología electrónica RTDZ-4", probar la función de puerta AND 74LS08 es verificar la tabla de verdad del circuito de puerta. El circuito de prueba se muestra en la Figura 2.
Primero, conecte los terminales "+5 V" y "⊥" de la placa RTDZ05 en el banco experimental de tecnología electrónica a los terminales "+5V" y "⊥" de la salida de potencia de 5 V CC del banco experimental, respectivamente, para garantizar que el circuito de la placa RTDZ05 reciba una tensión de funcionamiento de 5 V.
Figura 2 Diagrama de conexión de verificación de función del circuito de puerta Los pines 14 y 7 del 74LS08 también están conectados a los terminales "+5V" y "⊥" de la salida de alimentación de 5V DC del banco experimental respectivamente, y al El circuito integrado está conectado correctamente. El voltaje de funcionamiento del circuito integrado digital TTL es de 5 V (se permite que el error experimental sea de ± 5 %). ¿Qué pin debe conectarse a la fuente de alimentación? Debe consultar el manual del dispositivo o el diagrama de pines externo del dispositivo. A y B son los dos terminales de entrada de la puerta AND probada, que están conectados respectivamente al terminal de "salida de nivel lógico de 16 bits" de la placa RTDZ-5. La placa tiene 16 terminales de salida de nivel lógico, y cada terminal puede ser. Salida por separado. Lógica TTL de nivel alto o bajo, puedes elegir dos terminales de salida al usarlo. Y es el terminal de salida de la puerta AND, que está conectado al terminal de entrada de "entrada de nivel lógico de 16 bits y visualización de alto nivel" y se utiliza para mostrar el estado de salida del circuito de la puerta. La conexión experimental se muestra en la Figura ⒋2. Cuando S está conectado a "⊥", el terminal A es "0" lógico; cuando S está conectado a "+5 V", el terminal A es "1" lógico; Dado que S1 y S2*** tienen cuatro combinaciones de posiciones de interruptor, que corresponden a los cuatro estados lógicos de entrada del circuito bajo prueba, es decir, 00, 01, 10, II, las posiciones de los interruptores S, S se pueden cambiar. , observe "El LED en el circuito "Entrada de nivel lógico de dieciséis bits y visualización de nivel alto" está encendido (que representa "I") y apagado (que representa "0"), y registra el estado lógico de salida del circuito de puerta bajo prueba en la forma de una tabla de verdad. La forma tabular es como se muestra en la tabla.
Tabla 74LS08 Y registro de prueba de función de puerta Compare el valor medido real y el valor teórico. Los resultados de la comparación son consistentes, lo que indica que la función de la puerta bajo prueba es correcta y el circuito de la puerta está intacto. Si el valor medido real no coincide con el valor teórico, debe verificar si el voltaje de funcionamiento del circuito integrado es normal, si el cableado experimental es correcto y determinar si el circuito de la puerta está dañado. 6． Método de resolución de problemas: en un circuito combinacional compuesto por circuitos de compuerta, si se ingresa un conjunto de estados lógicos fijos, el extremo de salida del circuito debe generar un conjunto de resultados correctos de acuerdo con la relación lógica del circuito. Si el estado de salida no coincide con el valor teórico, debe encontrar y solucionar la falla. El método es el siguiente: Primero, use un multímetro (rango de voltaje de CC) para medir el voltaje de funcionamiento del circuito integrado utilizado para determinar si funciona. El voltaje es una fuente de alimentación normal (el voltaje de funcionamiento del circuito integrado TTL es de 5 V, y 4,15 ~ 5,25 V se considera normal en el experimento. Una vez que el voltaje de funcionamiento sea normal, continúe con el siguiente paso). Según la cantidad de variables de entrada del circuito, dado un conjunto de estados de entrada fijos, use el conocimiento que ha aprendido para juzgar correctamente el estado de salida del circuito en este momento y use un multímetro para medir el voltaje de cada entrada y punto de salida uno por uno. El nivel de "1" lógico o "0" lógico debe estar dentro del rango de nivel lógico especificado para que se considere correcto. De lo contrario, se puede determinar la falla. Las fallas comunes incluyen circuitos integrados que no tienen voltaje de trabajo, cableado en la posición incorrecta, cortocircuitos o circuitos abiertos. 7. Precauciones para el uso de circuitos integrados TTL: (1) Al enchufar bloques integrados, reconozca claramente las marcas de posicionamiento y no permita una inserción incorrecta. (2) El voltaje de funcionamiento es de 5 V y no se permite invertir la polaridad de la fuente de alimentación. (3) Procesamiento del terminal de entrada inactivo. ①Dejar en el aire. Equivalente a la lógica positiva "1", se permite dejar flotante el extremo inactivo del circuito de compuerta TTL. No se permite dejar flotando circuitos de escala superior a media y circuitos CMOS. ②De acuerdo con los requisitos de estado del extremo inactivo de entrada, se puede conectar una resistencia de 1 ~ 10 kΩ en serie entre Ucc y el extremo inactivo o conectarse directamente a Ucc. En este caso, es equivalente a conectar la lógica "1". También se puede conectar directamente a tierra, lo que equivale a conectar un "0" lógico. ③El terminal de entrada está conectado a tierra a través de una resistencia y el valor de la resistencia afectará directamente el estado del circuito. Cuando R≤680Ω (resistencia de cierre), el terminal de entrada equivale a conectar el "0" lógico; cuando R≥4,7 kΩ (resistencia de apertura), el terminal de entrada equivale a conectar el "1" lógico; Para diferentes series de dispositivos, los valores de resistencia de apertura de puerta RON y resistencia de cierre de puerta ROFF son diferentes.
④A excepción de las puertas de tres estados (TS) y las puertas de colector abierto (OC), no se permite el uso de terminales de salida en paralelo. ⑤No se permite que la salida se conecte directamente a tierra o a la fuente de alimentación, pero se permite pasar a través de una resistencia R y luego conectarse a DC +5V. R debe ser de 3~5,1 kΩ.