1、電工電子實驗電工電子實驗TEL：85866146(辦公室辦公室) 159505331311（手機）（手機）E-MAIL：任課教師：劉艷任課教師：劉艷本次課的教學內容本次課的教學內容n實驗箱簡介實驗箱簡介n數字數字單元電路實驗基礎知識數字數字單元電路實驗基礎知識 基礎知識基礎知識 繪圖要求繪圖要求 測試方法測試方法 故障分析故障分析 n預習報告和實驗報告的寫法預習報告和實驗報告的寫法n儀表使用（儀表使用（信號發生器、示波器信號發生器、示波器）一、實驗箱數電實驗部分一、實驗箱數電實驗部分實實 驗驗 箱箱 電電 源源單電源加單電源加“+12V+12V”，雙電源加，雙電源加“12V12V”以萬用表測量

2、值為準！以萬用表測量值為準！電源電源輸出輸出接口接口電源電源開關開關如果電源指示燈滅，可能的原因有：如果電源指示燈滅，可能的原因有：A A、外接電源錯誤；、外接電源錯誤；B B、電源輸出短路；、電源輸出短路；C C、內部電源損壞。、內部電源損壞。左上左上角角實實 驗驗 箱箱 電電 源源標注標注“+5V”+5V”的插孔已經和電源的的插孔已經和電源的“+5V”+5V”連接。連接。標注標注“GND”GND”和和“地地”的插孔已的插孔已經和電源的經和電源的“GND”GND”連接。連接。右半部分布右半部分布實驗箱信號源：實驗箱信號源：使用前使用前需短接需短接邏輯電平顯示：邏輯電平顯示：邏輯電平邏輯電平顯

3、示顯示：輸入高電平：發光二極管亮：輸入高電平：發光二極管亮 輸入低電平：發光二極管滅。輸入低電平：發光二極管滅。不能用于測量電路中電平的高低！不能用于測量電路中電平的高低！需要測量時請用萬用表或示波器。需要測量時請用萬用表或示波器。數碼管顯示：數碼管顯示：4 4位動態顯示：位動態顯示：數據信號數據信號“DCBA”DCBA”高電平有效，高電平有效， 數碼管從左到右依次為數碼管從左到右依次為W1W1W4 W4 ， 低電平有效。低電平有效。使用前使用前需短接需短接1位靜態顯示：位靜態顯示：數據端高電平有效，數據端高電平有效， 公共端已連接。公共端已連接。點陣顯示：點陣顯示：57點陣顯示：點陣顯示：L

4、1L5，H1H7輸入高電平有效。輸入高電平有效。使用前使用前需短接需短接數字電路接線區：數字電路接線區：數字集成電路接線區提供：數字集成電路接線區提供：4040腳鎖緊座腳鎖緊座1 1個，個，2020腳腳DIPDIP插座插座1 1個，個，1616腳腳DIPDIP插座插座4 4個，個，1414腳腳DIPDIP插座插座3 3個。個?！?5V”“+5V”和和“GND”GND”之間接有之間接有0.1uF0.1uF電容。電容。外接儀器接線柱：外接儀器接線柱：連接外部儀器：連接外部儀器： 信號發生器信號發生器 示波器示波器 毫伏表毫伏表 等等返回實驗箱使用注意事項實驗箱使用注意事項（1）外部）外部12V直流

5、電源接入實驗箱時，直流電源接入實驗箱時，必須檢查電壓值和極性無誤。實驗中必須檢查電壓值和極性無誤。實驗中暫不用電源時，只需將實驗箱上的暫不用電源時，只需將實驗箱上的“電源開關電源開關”關斷，不必關斷外部的關斷，不必關斷外部的直流電源。直流電源。（2）合上）合上“電源開關電源開關”后應檢查電后應檢查電源指標燈是否點亮，如果使用了負電源指標燈是否點亮，如果使用了負電源則還應檢查負電源的指標燈，當電源則還應檢查負電源的指標燈，當電源指示燈不亮時，應查明原因。源指示燈不亮時，應查明原因。（3）將集成電路插入插座時，必須將將）將集成電路插入插座時，必須將將集成電路的集成電路的缺口朝左缺口朝左且管腳與插座

6、對準，且管腳與插座對準，如果管腳出現歪斜則應先將管腳用鑷子如果管腳出現歪斜則應先將管腳用鑷子校正，然后再插入插座。否則，將造成校正，然后再插入插座。否則，將造成集成電路管腳與接線插座旁的管腳號標集成電路管腳與接線插座旁的管腳號標注不一致或遺漏管腳。注不一致或遺漏管腳。（4）起拔集成電路時，應該用起子或鑷）起拔集成電路時，應該用起子或鑷子從集成器件與插座之間插入，將器件子從集成器件與插座之間插入，將器件輕輕地并保持輕輕地并保持平衡撬出平衡撬出。否則，極易將。否則，極易將集成電路的管腳弄彎或損壞。集成電路的管腳弄彎或損壞。實驗箱使用注意事項實驗箱使用注意事項返回數字單元電路實驗基礎知識數字單元電路

7、實驗基礎知識TTLTTL集成電路使用常識集成電路使用常識（一）實驗室使用的（一）實驗室使用的TTL集成電路集成電路 TTL：晶體管晶體管邏輯電路：晶體管晶體管邏輯電路 74LS 或或 74HC l74：民品：民品 54：軍品：軍品 l 數字序號數字序號lLS：低功耗肖特基：低功耗肖特基TTL，靜態功耗大，扇出能，靜態功耗大，扇出能力較強。力較強。lHC：高速：高速CMOS系列，靜態功耗低，扇出能系列，靜態功耗低，扇出能力較弱。力較弱。n教材教材電工電子實驗技術（上冊）電工電子實驗技術（上冊）P88P90有詳細介紹有詳細介紹（二）（二）TTL數字集成電路使用規則數字集成電路使用規則 1、管腳、管

8、腳常用常用TTL數字集成電路的管腳排列可查數字集成電路的管腳排列可查電工電工電子實驗手冊電子實驗手冊P84P94，并附有功能表。，并附有功能表。使用時請注意：使用時請注意：A管腳圖中半圓形符號在左側，必須將集成電路背管腳圖中半圓形符號在左側，必須將集成電路背部（印有字符）的缺口也朝左時管腳圖中的管腳編部（印有字符）的缺口也朝左時管腳圖中的管腳編號才與集成電路實際管腳編號一致，否則，將造成號才與集成電路實際管腳編號一致，否則，將造成兩種管腳號標注不一致。兩種管腳號標注不一致。16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8 74LS161B通常集成電路背部（印有字符）通

9、常集成電路背部（印有字符）的缺口朝左時，左下腳為的缺口朝左時，左下腳為1腳、左腳、左上腳為最大腳號（也是接電源的上腳為最大腳號（也是接電源的Vcc腳）、右下腳為接電源腳）、右下腳為接電源GND腳。腳。在大多數電路原理圖中不畫出在大多數電路原理圖中不畫出Vcc腳和腳和GND腳，實際使用時，必須在腳，實際使用時，必須在左上腳與右下腳間接入左上腳與右下腳間接入5V直流電源，直流電源，且不可接錯極性。且不可接錯極性。TTLTTL數字集成電路使用規則數字集成電路使用規則2、 TTL工作電源工作電源TTL器件對電源電壓要求很嚴，電源器件對電源電壓要求很嚴，電源電壓電壓(Vcc與與GND之間之間)為為+50

10、.5 V，超過這個范圍將損壞器件或功能不正超過這個范圍將損壞器件或功能不正常。常。TTL電路的靜態電流相當可觀，電路的靜態電流相當可觀，應使用穩定的、內阻小的穩壓電源，應使用穩定的、內阻小的穩壓電源，并要求有良好的接地。并要求有良好的接地。TTL器件的浪涌電流流進電源，其電器件的浪涌電流流進電源，其電源內阻會產生電壓尖峰，這在電路系源內阻會產生電壓尖峰，這在電路系統中可以產生較大的干擾。因此有必統中可以產生較大的干擾。因此有必要在電源接入端接幾十要在電源接入端接幾十F的電容作低的電容作低頻濾波，每隔頻濾波，每隔510個集成電路在電源個集成電路在電源和地之間加一個和地之間加一個0.01F0.1F

11、的電容的電容作高頻濾波。作高頻濾波。 3、管腳連接中須注意的問題、管腳連接中須注意的問題輸出腳輸出腳輸出端決輸出端決不允許直接接不允許直接接+5V電源或接地電源或接地。除集。除集電極開路輸出和三態輸出電路外，輸出端電極開路輸出和三態輸出電路外，輸出端不不允許并聯使用允許并聯使用，否則引起邏輯混亂，甚至損，否則引起邏輯混亂，甚至損壞器件。壞器件。輸出高電平輸出高電平VOH2.5V，輸出低電平，輸出低電平VOLVIH2.5V，輸入低電平輸入低電平0VVIL0.8V所有輸入端應按邏輯要求接入電路，所有輸入端應按邏輯要求接入電路，不要不要懸空處理懸空處理，否則易受干擾，破壞邏輯功能。，否則易受干擾，破

12、壞邏輯功能。與門和與非門的多余輸入端應接高電平或與門和與非門的多余輸入端應接高電平或并聯使用（當前級驅動能力較強）?；蜷T、并聯使用（當前級驅動能力較強）?；蜷T、或非門，多余輸入端應接低電平或接地?；蚍情T，多余輸入端應接低電平或接地?？刂颇_控制腳（置（置“0”、置、置“1”、使能等）、使能等）控制腳控制腳不能懸空不能懸空不用，都應根據功能要求不用，都應根據功能要求連接相應電平連接相應電平/管腳管腳/信號。信號。管腳連接中須注意的問題管腳連接中須注意的問題返回數字電路的原理圖繪制要求數字電路的原理圖繪制要求n電路圖有兩種基本形式：純原理圖和工程用的電路圖電路圖有兩種基本形式：純原理圖和工程用的電路

13、圖n純原理圖不涉及具體型號的元器件，以表述工作原理純原理圖不涉及具體型號的元器件，以表述工作原理為目的。邏輯電路中的純原理圖一般稱為純邏輯圖。為目的。邏輯電路中的純原理圖一般稱為純邏輯圖。n如果電路圖中的符號有具體型號的元器件與之對應，如果電路圖中的符號有具體型號的元器件與之對應，電路圖中不但要表述工作原理，還要表述使用的是哪電路圖中不但要表述工作原理，還要表述使用的是哪些器件。這種圖主要用于工程技術領域，故稱之為工些器件。這種圖主要用于工程技術領域，故稱之為工程電路圖，簡稱電路圖。邏輯電路中稱其為工程邏輯程電路圖，簡稱電路圖。邏輯電路中稱其為工程邏輯圖。圖。n以后實驗所說的電路圖均指工程電路

14、圖。以后實驗所說的電路圖均指工程電路圖。 n1.1.布局要求布局要求n2.2.電路符號繪制要求：電路符號繪制要求：n符號方向符號方向n內含多個單元電路的小規模集成電路符號畫法內含多個單元電路的小規模集成電路符號畫法n中、大規模集成電路符號的畫法中、大規模集成電路符號的畫法n管腳標號方法及其重要性管腳標號方法及其重要性n元件的編號和型號的標注元件的編號和型號的標注n3.3.導線的畫法：導線的畫法：n方向方向n交點交點n端點端點n4.4.電路圖繪制注意事項：電路圖繪制注意事項：n不可畫成不可畫成連線圖連線圖，否則無法表述邏輯關系，無可，否則無法表述邏輯關系，無可讀性讀性n電源和地線管腳和連線可以略

15、去電源和地線管腳和連線可以略去n必須注明管腳號、元件編號和元件型號否則無法必須注明管腳號、元件編號和元件型號否則無法裝配裝配電路原理圖的正確畫法電路原理圖的正確畫法原理圖原理圖電路原理圖的電路原理圖的錯誤畫法錯誤畫法連線圖連線圖返回測試方法測試方法n靜態測試靜態測試n動態測試動態測試數字電路調測數字電路調測 教材教材電工電子實驗技術（上冊）電工電子實驗技術（上冊） P115P127有詳細介紹有詳細介紹1、靜態測試、靜態測試n靜態測試就是靜態測試就是用人工的方法逐步改變用人工的方法逐步改變輸入變量，同時測試相應的輸出輸入變量，同時測試相應的輸出。這。這種方法速度慢，一旦送入輸入并保持種方法速度慢

16、，一旦送入輸入并保持變量后，被測電路在測試過程中不發變量后，被測電路在測試過程中不發生變化，故稱其為靜態測試法。這種生變化，故稱其為靜態測試法。這種測試方法適用于驗證中、小規模集成測試方法適用于驗證中、小規模集成電路的好壞和測試輸出輸入變量不多、電路的好壞和測試輸出輸入變量不多、狀態不多的邏輯電路。狀態不多的邏輯電路。（1）組合電路的靜態測試）組合電路的靜態測試用靜態法測試組合電路時，實驗箱的用靜態法測試組合電路時，實驗箱的K1K8提供所需輸入邏輯電平提供所需輸入邏輯電平，分別由，分別由K1K8自復鍵控制，每按一次鍵，輸出自復鍵控制，每按一次鍵，輸出電平在電平在“1”或或“0”之間轉換一次。之

17、間轉換一次。電路的電路的輸出信號送實驗箱上輸出信號送實驗箱上L1L8，與它們對應連接的與它們對應連接的8個發光二極管（被個發光二極管（被測輸出信號為高電平）或不亮（被測輸測輸出信號為高電平）或不亮（被測輸出信號為出信號為“0”或或“高阻高阻”）。）。按照電路的真值表或功能表依次改變輸按照電路的真值表或功能表依次改變輸入邏輯電平并逐項核實輸出狀況即可完入邏輯電平并逐項核實輸出狀況即可完成靜態測試。成靜態測試。靜態測試時輸入信號是逐個改變的，靜態測試時輸入信號是逐個改變的，輸入變化很慢，顯示的輸出信號是輸輸入變化很慢，顯示的輸出信號是輸入電平穩定后的情況。與實際工作時入電平穩定后的情況。與實際工作

18、時的輸入變化速度不同。所以，靜態測的輸入變化速度不同。所以，靜態測試的條件與實際工作的條件不同，測試的條件與實際工作的條件不同，測試結果與實際情況也可能不同。尤其試結果與實際情況也可能不同。尤其是當輸入信號變化很快時，如果電路是當輸入信號變化很快時，如果電路因器件延遲而產生了因器件延遲而產生了“競爭競爭”或或“冒冒險險”現象，由于現象，由于“競爭競爭”或或“冒險冒險”產生的產生的“毛刺毛刺”是非常窄的脈沖，用是非常窄的脈沖，用發光二極管是無法顯示出來的。發光二極管是無法顯示出來的。靜態靜態測試不能測出電路的測試不能測出電路的“競爭競爭”或或“冒冒險險” 。組合電路的靜態測試組合電路的靜態測試（

19、2）時序電路的靜態測試法）時序電路的靜態測試法時序電路的靜態測試法與組合電路測試時序電路的靜態測試法與組合電路測試相似。但是，時序電路的輸入信號對電相似。但是，時序電路的輸入信號對電路的影響不但有邏輯電平的高低，且很路的影響不但有邏輯電平的高低，且很多時序電路是靠輸入信號的前沿或后沿多時序電路是靠輸入信號的前沿或后沿來觸發的，所以，測試時序電路時，來觸發的，所以，測試時序電路時，對對邊沿有要求的輸入端必須輸入一個脈沖邊沿有要求的輸入端必須輸入一個脈沖信號信號，以便得到需要的前沿或后沿。實，以便得到需要的前沿或后沿。實驗箱上提供了單脈沖信號，驗箱上提供了單脈沖信號，K9為單脈沖為單脈沖輸出信號，

20、靜態輸出為輸出信號，靜態輸出為“0”，每按一次，每按一次K9鍵。對應插孔輸出一個脈寬為鍵。對應插孔輸出一個脈寬為50ms的單個矩形脈沖。一般將此單脈沖信號的單個矩形脈沖。一般將此單脈沖信號作為時序電路的作為時序電路的CP信號。信號。 （3）靜態測試注意事項）靜態測試注意事項由于時序電路的輸出狀態較多，如一個由于時序電路的輸出狀態較多，如一個16位位計數器共有計數器共有21665536種狀態值，若要一一種狀態值，若要一一測試顯然是不可能的。遇到這種情況時，一測試顯然是不可能的。遇到這種情況時，一般可將一個般可將一個16位計數器分為兩個位計數器分為兩個8位計數器分位計數器分別進行測試，每一個別進行

21、測試，每一個8位計數器的輸出狀態有位計數器的輸出狀態有28256個，兩個計數器共有個，兩個計數器共有512個，當兩個個，當兩個計數器測試均正常時再將兩個計數器合為一計數器測試均正常時再將兩個計數器合為一個，這時，主要測試第個，這時，主要測試第8位計數滿后向第位計數滿后向第9位位的進位情況，如果進位正常，則可以認為整的進位情況，如果進位正常，則可以認為整個計數器正常。如果能在設計時就將電路狀個計數器正常。如果能在設計時就將電路狀態進行劃分，則可以給測試帶來很大的方便。態進行劃分，則可以給測試帶來很大的方便。設計時將數字電路劃分為若干模塊，是數字設計時將數字電路劃分為若干模塊，是數字電路可測性設計

22、的一個重要方法。電路可測性設計的一個重要方法。2、動態測試、動態測試靜態測試的測試效率較低，而且電路的靜態測試的測試效率較低，而且電路的某些與動態特性相關的邏輯現象某些與動態特性相關的邏輯現象(如如“冒冒險險”、“競爭競爭”)難以測出。動態測試可難以測出。動態測試可以彌補靜態測試的不足。以彌補靜態測試的不足。動態測試：測試用的輸入信號是一個自動態測試：測試用的輸入信號是一個自動產生并且不斷變化的邏輯電平值，輸動產生并且不斷變化的邏輯電平值，輸出信號也是一個不斷變化的邏輯電平值，出信號也是一個不斷變化的邏輯電平值，整個測試始終處于變動狀態，故稱這種整個測試始終處于變動狀態，故稱這種測試方法為動態

23、測試。測試方法為動態測試。 （1）組合電路的動態測試法）組合電路的動態測試法組合電路動態測試法的思路是采用窮舉組合電路動態測試法的思路是采用窮舉法。即由合適的信號源事先編輯好一組法。即由合適的信號源事先編輯好一組測試碼，該組測試碼涵蓋了輸入信號所測試碼，該組測試碼涵蓋了輸入信號所有狀態組合。實驗時，該信號源自動順有狀態組合。實驗時，該信號源自動順序輸出該組測試碼，同時用示波器觀測序輸出該組測試碼，同時用示波器觀測輸入與輸出波形的關系，兩者的關系應輸入與輸出波形的關系，兩者的關系應該符合真值表要求。該符合真值表要求。 （2）組合電路的動態測試注意事項）組合電路的動態測試注意事項示波器一般只有雙蹤

24、，測試多個波形關系示波器一般只有雙蹤，測試多個波形關系時有一些特定的操作要求，一般需用邏輯時有一些特定的操作要求，一般需用邏輯分析儀。分析儀。如果輸出端如果輸出端F的波形不正常，可以逐個寫出的波形不正常，可以逐個寫出信號傳輸路徑中各個門電路輸出端的真值信號傳輸路徑中各個門電路輸出端的真值表，用示波器測量各點波形并與真值表對表，用示波器測量各點波形并與真值表對照。如果與真值表不符，即可判斷出故障照。如果與真值表不符，即可判斷出故障所在。所在。由于示波器的屏幕較小，分辨率也有限，由于示波器的屏幕較小，分辨率也有限，可顯示的信號長度有限，如果輸入信號數可顯示的信號長度有限，如果輸入信號數量較多，信號

25、序列較長量較多，信號序列較長(如如8個輸入信號的測個輸入信號的測試序列長達試序列長達28256個個)，而示波器上最多能，而示波器上最多能顯示出幾十個信號周期的長度，這種情況顯示出幾十個信號周期的長度，這種情況正是數字電路的測試難點所在。因此，在正是數字電路的測試難點所在。因此，在測試長序列信號時，一般要采用數字式存測試長序列信號時，一般要采用數字式存儲示波器或邏輯分析儀。儲示波器或邏輯分析儀。 （3）時序電路的動態測試）時序電路的動態測試時序電路動態測試一般要求提供一個時時序電路動態測試一般要求提供一個時鐘信號鐘信號CP ， CP由實驗箱上的連續脈沖由實驗箱上的連續脈沖信號提供，用示波器觀測各

26、個被測點的信號提供，用示波器觀測各個被測點的波形。波形。有一些時序電路不但需要時鐘信號，而有一些時序電路不但需要時鐘信號，而且需要多種控制信號。例如，移位寄存且需要多種控制信號。例如，移位寄存器等電路除需要時鐘外還需要置數控制、器等電路除需要時鐘外還需要置數控制、位移控制、加減計數方式控制等多種輸位移控制、加減計數方式控制等多種輸入信號，如果也用窮舉法產生所有控制入信號，如果也用窮舉法產生所有控制功能端的組合測試信號，則會使測試碼功能端的組合測試信號，則會使測試碼非常長，以致用示波器無法觀測一個完非常長，以致用示波器無法觀測一個完整的測試序列信號。整的測試序列信號。 （4）時序電路動態測試的注

27、意事項）時序電路動態測試的注意事項當時序電路的數據控制等外部輸入信號當時序電路的數據控制等外部輸入信號較多時，用窮舉法提供動態測試信號比較多時，用窮舉法提供動態測試信號比較困難。應采用靜態與動態相結合的方較困難。應采用靜態與動態相結合的方法，即用靜態方式給出某些輸入的數據法，即用靜態方式給出某些輸入的數據和控制信號和控制信號(如置數、位移控制等如置數、位移控制等)，在，在給定的各種控制狀態進行動態測試。給定的各種控制狀態進行動態測試。當需要用示波器同時顯示兩個波形時，當需要用示波器同時顯示兩個波形時，應正確選擇示波器的應正確選擇示波器的“觸發信源觸發信源”，應，應選用周期最長的（邊沿最少）一路

28、信號選用周期最長的（邊沿最少）一路信號作為內觸發信源作為內觸發信源，并調節電平旋鈕。通，并調節電平旋鈕。通常這樣就可正確穩定地顯示出兩個被測常這樣就可正確穩定地顯示出兩個被測波形。波形。返回1、斷路故障、斷路故障斷路故障是指連線斷路故障是指連線(包括信號線、傳輸線、包括信號線、傳輸線、測試線、焊點、連接點測試線、焊點、連接點)斷路產生的故障。斷路產生的故障。這類故障產生的現象比較明顯，一般顯這類故障產生的現象比較明顯，一般顯現出相關點無規律的電平，例如：芯片現出相關點無規律的電平，例如：芯片電源連接端無電壓；信號輸入端無脈沖電源連接端無電壓；信號輸入端無脈沖電壓等等。電壓等等。檢查這類故障的方

29、法是用檢查這類故障的方法是用“0”、“1”判判斷法斷法，如設線路通為，如設線路通為“1”，斷為，斷為“0”。操作時可用萬用表、邏輯筆或者示波器操作時可用萬用表、邏輯筆或者示波器(配合測試信號配合測試信號)從源頭沿一定路徑逐段查從源頭沿一定路徑逐段查尋尋，不難發現故障點。，不難發現故障點。 數電實驗常見故障的分析和排除數電實驗常見故障的分析和排除 這里所說的常見故障不包括因設計不這里所說的常見故障不包括因設計不當產生的邏輯功能錯誤當產生的邏輯功能錯誤(因設計不當產因設計不當產生的邏輯功能錯誤應修改設計方案生的邏輯功能錯誤應修改設計方案)。一般數字電路常見故障有：一般數字電路常見故障有：l斷路故障

30、斷路故障l短路故障短路故障l集成電路芯片故障。集成電路芯片故障。 2、短路故障、短路故障短路故障是指連線或連線點短路造成電短路故障是指連線或連線點短路造成電路出現異常的現象。路出現異常的現象。例如：電源正端和地短路會造成電源電例如：電源正端和地短路會造成電源電壓為零；局部邏輯線混連，會出現邏輯壓為零；局部邏輯線混連，會出現邏輯混亂錯誤。有的短路故障比較隱蔽，需混亂錯誤。有的短路故障比較隱蔽，需要耐心仔細分析和耐心尋找才能發現。要耐心仔細分析和耐心尋找才能發現。最常用查找短路故障的方法是：將最常用查找短路故障的方法是：將電路電路斷電后用萬用表的歐姆檔測電阻值斷電后用萬用表的歐姆檔測電阻值，若，若

31、發現電路中無直接電氣連接的兩節點之發現電路中無直接電氣連接的兩節點之間電阻值為零（或極小），可判為短路。間電阻值為零（或極?。?，可判為短路。3、集成電路芯片故障、集成電路芯片故障集成電路芯片故障是指集成電路芯片的功集成電路芯片故障是指集成電路芯片的功能不正常。這類故障的特點或是：能不正常。這類故障的特點或是：l集成電路燙手；集成電路燙手；l集成電路電源端的電壓過低；集成電路電源端的電壓過低；l芯片的輸入端有規定的邏輯電平而輸出沒有正芯片的輸入端有規定的邏輯電平而輸出沒有正確的邏輯電平。確的邏輯電平。通過用手觸摸，或是測量電源管腳的直流通過用手觸摸，或是測量電源管腳的直流電壓，或是輸入邏輯信號進

32、行測試就可發電壓，或是輸入邏輯信號進行測試就可發現故障點或可疑點。之后，更換可疑集成現故障點或可疑點。之后，更換可疑集成電路芯片，再測電路進行判斷。電路芯片，再測電路進行判斷。由于芯片的管腳折斷或折彎而未能插入實由于芯片的管腳折斷或折彎而未能插入實驗板引起的故障往往體現在芯片的邏輯功驗板引起的故障往往體現在芯片的邏輯功能不能實現，這種故障需要進行仔細查找能不能實現，這種故障需要進行仔細查找才能找到。才能找到。當懷疑芯片壞了時，對于當懷疑芯片壞了時，對于SSI或功能簡單的或功能簡單的MSI，可以通過測試它的邏輯功能，迅速做，可以通過測試它的邏輯功能，迅速做出判斷。檢查時，一般需要將被查對象出判斷

33、。檢查時，一般需要將被查對象從電從電路中分離出來路中分離出來，即將其輸入、輸出同其他電，即將其輸入、輸出同其他電路斷開，再根據其邏輯功能進行檢查。路斷開，再根據其邏輯功能進行檢查。l例如，檢查一個多輸入例如，檢查一個多輸入“與非與非”門，當其輸門，當其輸入全入全“1” 時，輸出應為時，輸出應為“0”；如果有一個輸；如果有一個輸入端為入端為“0”，則輸出為，則輸出為“1”。通過檢查如果。通過檢查如果不符合上述情況，就說明該門已經損壞。不符合上述情況，就說明該門已經損壞。l又例如，在檢查又例如，在檢查8選選1數據選擇器時數據選擇器時(使能端確使能端確已接好已接好)，使地址輸入分別為，使地址輸入分別

34、為000111，看輸，看輸出是否分別與出是否分別與D0D7相同，即可做出判斷。相同，即可做出判斷。對于復雜的對于復雜的MSI或或LSI，可以用專用的集成電，可以用專用的集成電路測試儀來進行測試。路測試儀來進行測試。集成電路芯片故障集成電路芯片故障檢查電路的一般方法檢查電路的一般方法對于組合電路，主要檢查輸入、輸出信對于組合電路，主要檢查輸入、輸出信號之間的號之間的邏輯關系邏輯關系是否能得到實現。是否能得到實現。對于時序電路，應首先檢查對于時序電路，應首先檢查時鐘信號時鐘信號是是否加上，以及是否滿足電路對時鐘的要否加上，以及是否滿足電路對時鐘的要求（時鐘脈沖頻率、高低電平、上升下求（時鐘脈沖頻率

35、、高低電平、上升下降時間等）；再查降時間等）；再查使能端使能端、清零端清零端、置置位端位端(不能懸空，避免引入干擾不能懸空，避免引入干擾)是否按要是否按要求接好。然后按照電路的邏輯功能，分求接好。然后按照電路的邏輯功能，分別檢查各級電路的別檢查各級電路的輸入、輸出關系輸入、輸出關系引腳，引腳，用示波器（置用示波器（置DC偶合）看電壓是否正常。偶合）看電壓是否正常。在檢查電路時，應按照電路的邏輯功能在檢查電路時，應按照電路的邏輯功能進行進行推理分析推理分析，一步步縮小故障范圍，一步步縮小故障范圍，最后找出故障加以排除。這樣查錯的方最后找出故障加以排除。這樣查錯的方法，比盲目地反復檢查布線要迅速、

36、可法，比盲目地反復檢查布線要迅速、可靠得多。靠得多。對于有故障的多級電路，為了減少調測對于有故障的多級電路，為了減少調測工作量，可先把可疑的范圍分作兩個區，工作量，可先把可疑的范圍分作兩個區，通過檢測，判定前后兩個部分究竟哪一通過檢測，判定前后兩個部分究竟哪一部分有故障；然后再將有故障的部分繼部分有故障；然后再將有故障的部分繼續進行續進行對分檢測對分檢測，直到找出故障為止。，直到找出故障為止。檢查電路的一般方法檢查電路的一般方法對于對于CMOS電路要預防鎖定效應。電路要預防鎖定效應。CMOS電路特有一種失效模式電路特有一種失效模式鎖定鎖定效應，也稱作可控硅效應，這是器件的效應，也稱作可控硅效應

37、，這是器件的固有的故障現象。其原因是由于器件內固有的故障現象。其原因是由于器件內部存在正反饋。消除了正反饋形成條件，部存在正反饋。消除了正反饋形成條件，即可預防鎖定效應。正反饋形成條件可即可預防鎖定效應。正反饋形成條件可能是下述情況之一：能是下述情況之一：l輸入信號電壓高于輸入信號電壓高于VDD或者低于或者低于VSS；l用手觸摸輸入引腳；用手觸摸輸入引腳；l加直流信號和脈沖信號的順序不正確。加直流信號和脈沖信號的順序不正確。 斷開電源，稍后重加電源并糾正錯誤的斷開電源，稍后重加電源并糾正錯誤的操作方法可消除鎖定效應操作方法可消除鎖定效應檢查電路的一般方法檢查電路的一般方法在實驗中完全不出故障是

38、不可能的。在實驗中完全不出故障是不可能的。要求我們做到：要求我們做到：實驗前準備充分，實驗時操作細心，實驗前準備充分，實驗時操作細心，將故障減少到最低限度。將故障減少到最低限度。出現故障時應開動腦筋，自覺應用出現故障時應開動腦筋，自覺應用所學知識，仔細分析，認真檢查，所學知識，仔細分析，認真檢查，積累經驗，不斷提高解決問題的能積累經驗，不斷提高解決問題的能力。力。檢查電路的一般方法檢查電路的一般方法門電路懸空端的正確處理門電路懸空端的正確處理 n理論上理論上TTLTTL電路輸入端懸空不接等效于為高電電路輸入端懸空不接等效于為高電平，但是實際使用中為了電路不受干擾，通平，但是實際使用中為了電路不

39、受干擾，通常根據邏輯功能把懸空的輸入端都要進行適常根據邏輯功能把懸空的輸入端都要進行適當的處理。具體處理方法如下：當的處理。具體處理方法如下： 與非門的多余輸入端接高電平。與非門的多余輸入端接高電平。 或非門的多余輸入端接低電平。或非門的多余輸入端接低電平。特別注意特別注意n使能端、控制端必須按功能表的要求連接；使能端、控制端必須按功能表的要求連接；n地址端必須全部接，不使用的輸入端根據實地址端必須全部接，不使用的輸入端根據實際情況接際情況接“0”0”或或“1”1”；n不用的輸出端不接。不用的輸出端不接。故障檢測故障檢測 出現故障出現故障n首先檢查整體電路電源。用萬用表測量電源首先檢查整體電路

40、電源。用萬用表測量電源和地是否連接正確。測量方法是負（黑）表和地是否連接正確。測量方法是負（黑）表筆接地；正（紅）表筆接芯片的管腳，千萬筆接地；正（紅）表筆接芯片的管腳，千萬不可測接先柱。；不可測接先柱。；n其次檢查集成芯片電源（地和電源都必須一其次檢查集成芯片電源（地和電源都必須一一檢查）。一檢查）。 根據電路原理進行排查故障根據電路原理進行排查故障n先設置一個固定輸入狀態，用發光二極管顯先設置一個固定輸入狀態，用發光二極管顯示邏輯結果，如不正確根據與非門示邏輯結果，如不正確根據與非門 “ “有低出有低出高，全高出低高，全高出低”的工作原理，用萬用表測量的工作原理，用萬用表測量各個門電路管腳

41、的輸入各個門電路管腳的輸入/ /輸出情況（輸出情況（特別注意：特別注意：萬用表的測量方法，首先把黑表筆接地，紅萬用表的測量方法，首先把黑表筆接地，紅表筆點接在被測芯片的管腳上表筆點接在被測芯片的管腳上），并將測試），并將測試結果進行分析，查找出故障。結果進行分析，查找出故障。 n例如：當例如：當ABC=101ABC=101時，正常條件下時，正常條件下F=1F=1，但此，但此時時F=0F=0。說明電路有故障。檢查故障的方法及。說明電路有故障。檢查故障的方法及示意圖如下：示意圖如下：小結：電路調測的一般順序小結：電路調測的一般順序n檢查電源檢查電源 整體電路電源（電壓值、紋波）整體電路電源（電壓值

42、、紋波） 集成芯片電源（集成芯片電源（地地和電源正都必須檢查）和電源正都必須檢查）n檢查使能端、控制端檢查使能端、控制端 使用的使能端和控制端不能懸空使用的使能端和控制端不能懸空 可對電路進行簡化（舉例，計數器可對電路進行簡化（舉例，計數器LDLD端）端）返回n電子電路實驗電子電路實驗預習報告預習報告格式要求格式要求 n實驗名稱實驗名稱n實驗目的實驗目的n實驗任務實驗任務n設計過程及電路圖（標出管腳號）設計過程及電路圖（標出管腳號）n電子電路實驗電子電路實驗實驗報告實驗報告格式寫作要求格式寫作要求n實驗名稱實驗名稱n實驗目的實驗目的n測試用儀表及型號測試用儀表及型號n實驗任務實驗任務n設計過程

43、設計過程n電路圖電路圖n測試數據及波形測試數據及波形n含進行處理后的數據含進行處理后的數據n數據分析數據分析n實驗小結實驗小結用用7413874138譯碼器設計一個譯碼器設計一個1 1位全減器電路位全減器電路1 1、了解、了解7413874138芯片的管腳圖和功能表芯片的管腳圖和功能表2 2、電路設計、電路設計強調：強調：列真值表時列真值表時要注意要注意減的順序，減的順序，A A B B C C。3 3、管腳標號、管腳標號設計一個用設計一個用3 3個開關控制電燈的數字電路，個開關控制電燈的數字電路，給出設計過程。電路要求：改變任何一個給出設計過程。電路要求：改變任何一個開關的狀態都能控制電燈由

44、亮變暗或者由開關的狀態都能控制電燈由亮變暗或者由暗變亮。試：暗變亮。試：1.1.試用試用74LS13874LS138如何搭建？如何搭建？2.2.若改用若改用8 8選選1 1的數據選擇器的數據選擇器74LS15174LS151電路電路將如何搭建？將如何搭建？解：此題用循環碼解題比較方便。解：此題用循環碼解題比較方便。A B CA B CF F0 0 00 0 00 0 10 0 10 1 10 1 10 1 00 1 01 1 01 1 01 1 11 1 11 0 11 0 11 0 01 0 00 01 10 01 10 01 10 01 1舉例：組合邏輯電路實驗舉例：組合邏輯電路實驗n設計一個由與非門或數據選擇器或設計一個由與非門或數據選擇器或3/