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集成电路功能测试

日期:2019-10-28 11:31 人气:

  院 系: 专业班级: 姓 名: 学 号: 试验名称: 课程名称: 音信院 集成电途功用测试 微电子电途试验 集成门电途功用测试 1.9a.1 试验主意 1. 熟练逻辑值与电压值的联系。 2. 负责常用逻辑门电途逻辑功用及其测试步骤。 3. 熟练硬件底子电途试验箱的基础功用和利用步骤。 1.9a.2 试验仪器修筑与元器件 1.硬件底子电途试验箱,双踪示波器,数字万用表。 2.74LS00, 74LS04,74LS08,74LS32,74LS86 各一块。 1.9a.3 试验概述 1. 请求预习:预习本次试验的一齐实质, 领会各门电途的表部引脚陈列及功用验证方 法;领会所利用的数字试验安装;画出试验电途道理图。 2. 逻辑值与电压值 正在数字电途中,逻辑“1”与逻辑“0”可流露两种差别电平的取值,遵照实质取值的不 同,有正、负逻辑之分。正逻辑中,高电平用逻辑“1”流露,低电平用逻辑“0”流露;负 逻辑中,高电平用逻辑“0”流露,低电平用逻辑“1”流露。 逻辑电途的输入与输出仅流露某种逻辑状况(“1”或“0”),而不流露整体的数值。 因为正在数字电途中只合切信号的有无即电位的相对凹凸,故多少伏以上算为高电平、多少伏 以下算为低电平,差别景象,章程有所差别。 3. 门电途的基础功用 集成门电途是构成各样数字电途的基础单位,它是一种条目开合电途,它的输出信号与 输入信号之间存正在着必定逻辑联系,基础逻辑联系是与门、或门、非门三种。与、或、非、 与非、或非和异或等基础逻辑门电途为常用的门电途,表达它们的逻辑联系用真值表、逻辑 表达式和逻辑符号。图 1.9a.2 是 TTL 与非门 74LS00 的逻辑电途及逻辑符号。A,B 为逻 辑门的输入端,Y 为输出端,当 A,B 中有一个端接低电平 0.2V 时,多发射极三极管 T1 中 必有一个发射结导通,并将 T1 的基级电位箝位正在 UIL+0.7 V=0.9V 上。此时 T2,T5 截止,T3 , T4 导通,输出为高电平 UOH。当 A,B 同时接高电平 UIH 时,T2,T5 导通,T3 ,T4 截止, Tl 的基级电位箝位正在 2.1 V,输出为低电平 UOL。输出与输入的逻辑联系为 Y=AB。 1 (a) 与非门 逻辑符号 (b) 逻辑电途 图 1.9a.2 74LS00 逻辑电途 逻辑符号 4. 数字集成电途的引脚识别及型号识别 集成电途的每一个引脚各对应一个脚码,每个脚码所流露的阿拉伯数字(如 l,2,3,…) 是该集成电途物理引脚的陈列程序。利用器件时,应正在手册中领会每个引脚的影响和每个引 脚的物理地方,以包管精确地利用和连线 可见,双列直插式集成与非门电途 CT74LS00。 图 1.9a.2 数字集成电途的脚码及型号 集成电途有定位标识,帮帮利用者确定脚码为 l 的引脚;定位标识有半圆和圆点两种 表达情势,最亲昵定位标识的引脚章程为物理引脚的第 l 脚,脚码为 l,其他引脚的陈列次 序及脚码按逆时针宗旨次第加 l 递增。 器件的型号: CT74LS00 C(或 M) J (或 D 或 P 或 F) ①②③ ④ ⑤ 阐发:① C:中国; ② T:TTL 集成电途: ③ 74:国际通用 74 系列(假设是 54,则 流露国际通用 54 系列),LS:低功耗肖特基电途,00:器件序号为四 2 输与非门;④ C: 商用级(劳动温度 O~70℃),M:-55~125℃ (只涌现正在 54 系列);⑤ J:黑瓷低熔玻璃双 列直插封装,D:多层陶瓷双列直插封装,P:塑料双列直插封装,F:多层陶瓷扁平封装。 假设将型号中的 CT 换为表洋厂商缩写字母,则流露该器件为国皮毛应产物的同类型号。 比如,SN 流露美国得克萨斯公司,DM 流露美国半导体公司, MC 流露美国摩托罗拉公司, HD 流露日本日立公司。 2 集成电途元件型号的下方有一组流露年、周数出产日期的阿拉伯数字,当心不要将元件 型号与出产日期杂沓。 5. 数字电途的测试 常对组合数字电途举办静态和动态测试,静态测试是正在输入端加固定的电平信号,测 试输出壮态,验证输入输出的逻辑联系。动态测试是正在输入端加周期性信号,测试输入输出 波形,丈量电途的频率呼应。常对时序电途举办单拍和持续劳动测试,验证其状况的转换是 精确。本试验验证集成门电途输入输出的逻辑联系,试验正在由打算机电途底子试验箱和合联 的测试仪器构成的物理平台进取行。 打算机电途底子试验箱普通地利用于以集成电途为要紧器件的数字电途试验中,它的主 要构成个人有: (1) 直流电源:供给固定直电源和可调电源。 (2) 信号源:单脉冲源(正负两种脉冲);持续脉冲。 (3) 逻辑电平输出电途:通过转变逻辑电平开合状况输出两个电平信号:高电平“1” 和低电平“0”。 (4) 逻辑电平显示电途:电平显示电途由发光二极管及其驱动电途构成,用来指示测试 点的逻辑电平。 (5) 数码显示器:数码显示器由七段 LED 数码管及其译码器构成。 (6) 元件库:元件库装有电位器,1 电阻,电容,二极管。 (7) 插座区与管座区:可插入集成电途,分立元件。 6. 集成门电途功用验证步骤 选定器件型号,查阅该器件手册或该器件表部引脚陈列图,遵照器件的封装,贯穿好实 验电途,以测试 74LS00 与非门的功用为例: 图 1.9a.2 74LS00 的封装 精确贯穿好器件劳动电源:74LS00 的 1 4 脚和 7 脚分手接到试验平台的 5 V 直流电源 的“+5 V和“GND”端处,TTL 数字集成电途的劳动电压为 5 V(试验答允±5%的差错)。 贯穿被测门电途的输入信号:74LS00 有四个二输入与非门,可挑选个中一个二输入与 非门举办试验,将输入端 A,B 分手贯穿到试验平台的“十六位逻辑电平输出” 电途的个中 3 两个输出端。 贯穿被测门电途的输出端:将与非门的输出端 Y 贯穿到“十六位逻辑电平显示”电途 的个中一个输入端。 确定连线无误后,可能上电试验,并纪录试验数据,判辨结果。 通过开合转变被测与非门输入端 A,B 的逻辑值,对应输入端的 LED 指示灯亮时为“1”, 不亮时为“0”。 观测输出端的逻辑值,对应输出端的指示灯 LED 亮血色时为“1”,亮绿色时为“0”。 不亮流露输出端不是程序的 TTL 电平。 因为 S1,S2 共有四种开合地方的组合,对应了被测电途的四种输入逻辑状况,即 00, 01,10,11,于是可能转变 S1,S2 开合的地方,考核“十六位逻 辑电平输入及高电平显 示电途中的 LED 的亮(流露“l”)和灭(流露“0”),以真值表的情势纪录被测门电途的输出 逻辑状况。 观测逻辑值时,用万用表丈量出对应的电压值,验正 TTL 电途逻辑值与电压值的联系。 对照实测值与表面值,对照结果相仿,阐发被测门的功用是精确的,门电途完美。如 果实测值与表面值不相仿,应搜检集成电途的劳动电压是否平常,试验连线是否精确,判别 门电途是否损坏。正好彩票网登录 7. 窒碍排出步骤 正在门电途构成的组合电途中,若输入一组固定稳固的逻辑状况,则电途的输出端应按 照电途的逻辑联系输出一组精确结果。若存正在输出状况与表面值不符的处境,则必需举办查 找和排出窒碍的劳动,步骤如下: 起首用万用表(直流电压挡)测所利用的集成电途的劳动电压,确定劳动电压是否为平常 的电源电压(TTL 集成电途的劳动电压为 5 V,试验中 4.75~5.25 V 也算平常),劳动电压 平常后再举办下一步劳动。 遵照电途输入变量的个数,给定一组固定稳固的输入状况,用所学的常识精确判别此时 该电途的输出状况,并用万用表一一丈量输入、输出各点的电压。逻辑“l”或逻辑“0”的 电平必需正在章程的逻辑电平限度内才算精确,假设不符,则可判别窒碍所正在。寻常涌现的故 障有集成电途无劳动电压,连线接错地方,贯穿短途、断途。 8.TTL 集成电途的利用当心事项 (1)接插集成块时,认清定位标识,不答允插错。 (2)劳动电压 5 V,电源极性绝对不答允反接。 (3)闲置输入端处分: ①悬空。相当于正逻辑“l”,TTL 门电途的闲置端答允悬空处分。中范围以上电途和 CMOS 电途不答允悬空。 ②遵照对输入闲置端的状况请求,可能正在 VCC 与闲置端之间串入一个 l~10 kΩ 电阻或 直接接 VCC,此时相当于接逻辑“1”。也可能直接接地,此时相当于接逻辑“0。 ③输入端通过电阻接地,电阻值的巨细将直接影响电途所处的状况。当尺 R≤680 Ω (合门电阻)时,输入端相当于接逻辑“0:当 R≤4.7kΩ (开门电阻)时,输入端相当于接逻 辑“1”。对付差别系列器件,其开门电阻 R 0N 与合门电阻 R 0FF 的阻值是差别的。 4 (4)除三态门(TS)和集电极开途(OC)门以表,输出端不答允并联利用。 (5)输出不答允直接接地和接电源,但答允历程一个电阻 R 后,再接到直流+5 V,R 取 3~ 5.1 kΩ 。 1.9a.4 试验实质 1. 验证 74LS08(与门)、74LS32(或门)、74LS04(非门)、74LS00(与非门) 、74LS86(异或门) 的功用 将被测芯片插入试验区的空插座,贯穿好测试线途,拨动开合,转变输入信号,观测输 入输出端的逻辑值时,并用万用表丈量出输出端对应的电压值,验正 TTL 电途的逻辑功用, 纪录试验数据。 2. 欺骗 74S00 与非门构成非门,2 输入与门,2 输入或门电途,画出试验电途图,并测 试其逻辑功用,验证结果。 3. 测试用“异或”门和“与非”门构成的半加器的逻辑功用 遵照半加器的逻辑表达式可知,半加器的输出的和数 S 是输入 A、B(二进造数)的“异 或”,而进位数 C 是 A、B 的相“与”,故半加器可用一个集成“异或”门和二个“与非” 门构成,如图 1.9a.3 所示。 ⑴ 正在试验箱上用“异或”门(74LS86)和“与非”门贯穿图 1.9a.3 所示逻辑电途。输入端 A、 B 接“逻辑电平”开合,输出端 S、C 接“电平显示”发光二极管。 ⑴ 通过电平开合转变输入 A、B 的逻辑状况置位,观测输出端的逻辑状况,列表纪录。 A =1 B S & & C 图 1.4a.3 半加器的逻辑电途 1.9a.5 试验流程 试验 1 流程 1、将电途如下图电途图贯穿,当心,引脚 7 需接地,引脚 14 接 5V 直流稳压电 源,个中,因试验室条目局限,需将一个 14 引脚电途板接到 16 引脚接口上,注 意,管脚 7 接地,16 接 5V 直流稳压电源。 5 16 位逻辑电平显示 K2 K1 16 位逻辑电平输出 GND + 直流稳压电源 2、个中,74LS04(非门)为单输入单输出,仅将 K1 接到引脚 1 上,并将引脚 2 动作输出连 接到显示器上。 3、个中,试验时,设定 K1 动作输入 A,K2 动作输入 B,考核显示信号灯 黄灯 =1,红灯=0 。 试验数据如下: 输入 AB 00 01 10 11 74LS08 Y U/V 0 0.03 71 0 0.03 694 0 0.03 689 1 5.00 51 74LS32 Y U/V 0 0.20 755 1 3.51 50 1 3.51 51 1 3.51 54 输出 Y 74LS04 Y U/V 1 3.58 72 1 3.58 72 0 0.06 961 0 0.06 961 74LS00 Y U/V 1 3.53 51 1 3.53 54 1 3.53 55 0 0.18 394 74LS86 Y U/V 0 0.15 178 1 3.54 84 1 3548 3 0 0.18 814 试验 2 流程: 安排电途图,由于每一块电途板都可能看做由 4 个基础逻辑门构成,因而须要相似的逻辑门, 6 只需利用另一组相应管脚就行了。(管脚分拨的示意标正在图上) 1 A & 3 B 7474L2S00(与非门) 构成非门 A1 B2 1 A & 2 3 9 B 5 & 10 6 4 7474LS00(与非门)构成或门 4 & 3 & 5 7474LS00(与非门)构成与门 & 8 C 6 C 输入 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 非门 与门 或门 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 7 试验 3 流程 根据如下电途图贯穿电途。(管脚分拨的示意标正在图上) ? ? ? 4 1 6 3 2 5 输入 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 输出 C S 0 0 0 1 0 1 1 0 8 1.9a.4 斟酌题 1. 若何用 74LS32 告竣 4 输入或门功用? 若何用 74LS08 告竣 4 输入与门功用? Y : 输出 =1 =1 =1 =1 AB C D 74LS32 告竣 4 输入或门功用 用 74LS08 告竣 4 输入与门功用与用 74LS32 告竣 4 输入或门功用贯穿图好似。 2. A,B 各是一个 1 位数据,用最纯洁的步骤判别 A 和 B 是否相称,画出逻辑图并说 明道理。 假设请求相似时输出为 1,则利用 异或非门 (如下) A =1 & C B A =1 B 假设不请求相似时输出为 1,则利用 异或门 (如下) A =1 B C 9 试验总结 这回试验实质很底子也很纯洁,贯穿电途也是很容易的。对照花时光的是正在知道第二部 分的标题兴趣的工夫没能立马缓过神来,一个电途板上有 4 个相似的逻辑门,可是很疾就理 解了,并完工了试验。此次试验使我正在教室上学到的道理常识获得开头实质上的实习,加深 了我对逻辑门的知道。 10