实验三数字光接收性能测量
一、实验目的
1.熟悉数字光接收机灵敏度和动态范围的概念；
2.掌握数字光接收机灵敏度和动态范围的测试方法。
3. 了解眼图产生原理，用示波器观测扰码的光纤信道眼图。
二、实验仪器
1.光纤通信实验箱
2.20M数字双踪示波器
3.光功率计（FC-FC单模尾纤）
4.可调衰减器（FC-FC）
5.外置误码测试仪（选用）
三、实验原理
1、光收端机的灵敏度
光收端机的灵敏度是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最小光功率。灵敏度的单位为分贝毫瓦（dBm）。
光传输系统误码率由误码测试仪测量，误码测试仪数据输出接光发送机数据输入端，误码测试仪数据输入端光接收机数据输出端。误码测试仪向光发射机发送作为测试信号伪随机序列，经电光转换后通过光纤传输到光接收机，光电转换后送给误码测试仪和发送的测试信号比较，检测误码，计算出误码率。为了测量接收机灵敏度，在光接收机前的光纤线路上串接可变光衰减器，调整光衰减器使其衰减值逐渐增大，从而使输入光接收机的平均光功率逐步减小，使系统处于误码状态，随着衰减量的增大，误码率也随之增大，当误码率达到最大
允许值（例如：11
?）时，测得此时的光接收机的输入光功率即为此误码率条件下光
1-
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接收机的最小光功率，这也就是光接收机的灵敏度。
光接收机灵敏度主要决定于光接收机内部噪声（光检测噪声和前置放大器噪声）。光接收机内部噪声是伴随光信号的接收检测与放大过程产生的，它使接收机最小可接收平均光功率受到限制，即它决定了光接收机的灵敏度。
本实验系统中包含有简单的误码检测功能。误码检测模块输出1
215-的伪随机码，对输入的数据进行误码检测，当检测到当前误码率达到或大于6
?时，误码状态显示“误
1-
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码”，即由“正常”切换为“误码”；反之，显示为“正常”，可以很方便的用于灵敏度测试实验。
光接收机灵敏度测试实验测量结构示意图如图3－1和3－2所示：
图3－1 利用系统内置误码测试模块的接收机灵敏度的测试结构示意图
图3－2 利用外接误码测试仪的接收机灵敏度的测试结构示意图
2、光接收机的动态范围
光收端机的动态范围是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最大和最小光功率之比的分贝数。其计算公式如下：
m in m ax
10P P Lg D =（dB ） （3.1）
接收动态范围表示了光接收机对输入信号变化时的适应能力。在测试光接收机的动态范围时，其测量方法是：首先用误码测试仪向光发射端机的数字驱动电路发送1215-的伪随机序列作为测试信号，调整光衰减器使其衰减值逐渐减小，从而使输入光收端机的平均光功率逐步增大，使系统处于误码状态，并且使得系统测试得到的误码率为11101-?，测得此时的光功率即为光收端机的最大光功率，这也就是光收端机的动态范围的上限Pmax 。实验测量结构示意图如图3.1所示。光收端机的动态范围的下限Pmin ，测试与灵敏度完全相同。本实验系统中仅要求这里的误码率达到6101-?时作为测量的指标要求。
本实验系统提供的一体化数字光端机在出厂时，已对光发端机功率上限做了限制，以保证理想信道下光接收机的正常工作。所以，在本实验中可以将测得的光发端机最大功率视
为动态范围上限。
3、眼图观测
在通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善传输系统性能。
我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不同程度上存在码间串扰。为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。
什么是眼图?
所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元同步时钟作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。图3－3分别是无失真和失真的二进制信号及其对应的眼图。
图3－3 无失真和失真的二进制信号及其对应的眼图
从图中可以看出，眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。
通常眼图可以用图3－4所示的图形来描述。由此图可以看出：（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。（2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。（3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。（4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。（5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；（6）横轴对应判决门限电平。
衡量眼图质量的几个重要参数有：
1.眼图开启度(U-2ΔU)/U
指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图的开启度应为100%。
其中U=U ++U -
2.“眼皮”厚度2ΔU/U
指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”厚度应
等于0。
3.交叉点发散度ΔT/T
指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散度应为0。
4.正负极性不对称度
指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变眼图的极性不对称度应为0。 最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电平的影响无法在眼图中得到完整的反映，因此，即使在示波器上显示的眼图是张开的，也不能完全保证判决全部正确。不过，原则上总是眼睛张开得越大，误判越小。
(a) 二进制系统 (b) 随机数据输入后的二进制系统
图3－5 实验室理想状态下的眼图
眼图观测的实验结构如图3－6所示。
图3－6 眼图实验电路结构
四、实验步骤
1、数字光收端机灵敏度和动态范围的测试
1.关闭系统电源，按照图3.1将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、法兰式可调衰减器、1310nm光接收端机的RX1310法兰接口连接好。注意收集好器件的防尘帽。
2.信号连接线连接P108、P111两铆孔。
3.打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验—接收灵敏度”，确认。即将误码测试的伪随机码（P108）直接通过信号连接线送入误码检测单元（P111），内部处理单元将对比收发的伪随机码序列得到误码个数，再与接收的码元总数相除，即得出误码率。由信号连接线构成的信道可以认为是理想的，所以不会出现误码，此时误码状态显示为“正常”；若断开信号连接线，此时误码状态将显示为“误码”，说明此时的误码率已超过了门限。
4.用示波器测试P108（P111）点波形，即为误码测试的伪随机码系列，由于采用较长的码型，一般非存储示波器将无法测得其码序列，所以这里不做记录波形要求。
5. 关闭系统电源.信号连接线分别连接P108、P201和P202、P111铆孔。即构成如3.1图示测量结构示意图。
6.打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验—接收灵敏度”，确认。调节W201即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度最大（不超过5V）。慢慢调节可调衰减器（减少衰减量），直至在一定调节范围内，误码状态一直显示为“正常”。保持此时可调衰减器状态。
7. 按“返回”键，选择“光纤测量实验—接收灵敏度”，确认。刷新误码仪，此时误码状态应该一直显示为“正常”。慢慢调节可调衰减器，增加衰减量，即使进入光收端机的光
功率逐渐减小，出现误码率或者误码率逐渐增大。当误码率达到6
?时，误码状态显示
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即由“正常”切换为“误码”。此时可以反调衰减器减少其衰减量，在误码状态切换点停止调节，保持此时可调衰减器状态。
8.如图3.1所示，断开光接收端机，测量可调衰减器的输出光功率Pmin（dBm），即为此光收端机的灵敏度。注意操作过程中，不可改变可调衰减器状态。
9．重按如3.1图示测量结构连接，重复步骤6、7，刷新误码仪。慢慢调节可调衰减器，减小衰减量，使进入光收端机的光功率逐渐增大，出现误码率或者误码率逐渐增大。当误码率达到6
?时，误码状态显示即由“正常”切换为“误码”。此时可以反调衰减器增大其
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1-
衰减量，在误码状态切换点停止调节，保持此时可调衰减器状态。
断开光接收端机，测量可调衰减器的输出光功率Pmax（mW）。
10.代入代入公式3.1，算出此光收端机的动态范围D
11. 关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。
注：本实验也可选择选择工作波长为1550nm的LD光发射端机，或者激光/探测器性能测试扩展模块。如果用外置误码测试仪，其操作请参见其配套说明书。
2、光纤信道眼图观察
1.关闭系统电源，按照图3－6接线。用单模光纤连接1310nm光发射机接口和1310nm 光接收机的RX1310法兰接口。注意收集好器件的防尘帽。
2.打开系统电源，在液晶菜单选择“码型变换实验-扰码PN”的子菜单，确认；示波器观测P101测试点菜单选择的基带数据序列。
3. 用信号连接线连接P103、P201两铆孔，示波器A通道测试TX1310测试点，确认有相应的波形输出，调节W201即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度最大（不超过5V），记录信号电平值。连接P202、P111两铆孔，即将光电转换信号送入数据接收单元。
4.对照加扰规则，观测P103测试点的加扰后序列信号，是否符合其规则。看波形码型是可用其时钟进行同步。P102为数据对应的时钟，P106为扰码数据。
5.示波器B通道测试P202测试点，看是否有与TX1310测试点一样或类似的信号波形。测试P115译码输出测试点，看是否跟发端设置的基带数据P101测试点一样或类似的信号波形。
6. 连接P202和P112，即将1310nm光接收端机光电转换的加扰数据送往均衡滤波器电路。示波器A通道（触发TRTIGGER档）测试P102测试点（与码元同步的时钟T），示波器B 通道测试TP106测试点（均衡滤波器输出波形）
7.调节调整示波器的扫描周期（=nT），使TP106的升余弦波波形的余辉反复重叠（即与码元的周期同步），则可观察到n只并排的眼图波形。眼图上面的一根水平线由连1引起的持续正电平产生，下面的一根水平线由连0码引起的持续的负电平产生，中间部分过零点波形由1、0交替码产生。
8. 调整W901直到TP106点波形出现过零点波形重合、线条细且清晰的眼图波形（即无码间串扰、无噪声时的眼图）。在调整W901过程中，可发现眼图过零点波形重合时W901的位置不是唯一的，它正好验证了无码间串扰的传输特性不唯一。
9.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。
P106：扰码数据序列。
五、实验结果
1.记录数字光接收端机的灵敏度，标上必要的实验说明。
2．记录数字光接收端机的动态范围D，标上必要的实验说明。
3. 简述光接收灵敏度和动态范围的测试方法。
4. 了解误码仪使用方法，写出用误码仪测系统误码率的步骤。
5.叙述眼图的产生原理以及它的作用。
6．写出观察光发送接收扩充板系统眼图的步骤。
实验四 控制系统频率特性的测试 一． 实验目的 认识线性定常系统的频率特性，掌握用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法，根据开环系统的对数频率特性，确定系统组成环节的参数。 二．实验装置 （1）微型计算机。 （2）自动控制实验教学系统软件。 三．实验原理及方法 （1）基本概念 一个稳定的线性定常系统，在正弦信号的作用下，输出稳态与输入信号关系如下： 幅频特性 相频特性 （2）实验方法 设有两个正弦信号： 若以)(t x ω为横轴，以)(y t ω为纵轴，而以t ω作为参变量，则随t ω的变化，)(t x ω和 )(y t ω所确定的点的轨迹，将在 x--y 平面上描绘出一条封闭的曲线（通常是一个椭圆）。这 就是所谓“李沙育图形”。 由李沙育图形可求出Xm ，Ym ，φ，
四．实验步骤 （1）根据前面的实验步骤点击实验七、控制系统频率特性测试菜单。 （2）首先确定被测对象模型的传递函数, 预先设置好参数T1、T2、ξ、K （3）设置好各项参数后，开始仿真分析，首先做幅频测试，按所得的频率范围由低到高，及ω由小到大慢慢改变，特别是在转折频率处更应该多取几个点 五.数据处理 （一）第一种处理方法： （1）得表格如下： （2）作图如下： （二）第二种方法： 由实验模型即，由实验设置模型根据理论计算结果绘制bode图，绘制Bode图。
（三）误差分析 两图形的大体趋势一直，从而验证了理论的正确性。在拐点处有一定的差距，在某些点处也存在较大的误差。 分析： （1）在读取数据上存在较大的误差，而使得理论结果和实验结果之间存在。 （2）在数值应选取上太合适，而使得所画出的bode图形之间存在较大的差距。 （3）在实验计算相角和幅值方面本来就存在着近似，从而使得误差存在，而使得两个图形之间有差异 六.思考讨论 （1）是否可以用“李沙育”图形同时测量幅频特性和想频特性 答：可以。在实验过程中一个频率可同时记录2Xm，2Ym，2y0。 （2）讨论用“李沙育图形”测量频率特性的精度，即误差分析（说明误差的主要来源）答：用“李沙育图形”测量频率特性的精度从上面的分析处理上也可以看出是比较高的，但是在实验结果和理论的结果之间还是存在一定的差距，这些误差主要来自于从“李沙育图形”上读取数据的时候存在的误差，也可能是计算机精度方面的误差。 （3）对用频率特性测试系统数学模型方法的评测 答：用这种方法进行此次实验能够让我们更好地了解其过程，原理及方法。但本次实验的数据量很大，需要读取较多坐标，教学软件可以更智能一些，增加一些自动读取坐标的功能。 七.实验总结 通过本次实验，我加深了对线性定常系统的频率特性的认识，掌握了用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法。使我把书本知识与实际操作联系起来，加深了对课程内容的理解。在处理数据时，需要进行一定量的计算，这要求我们要细心、耐心，作图时要注意不能用普通坐标系，而是半对数坐标系进行作图。
南通大学计算机科学与技术学院计算机数字逻辑设计 实验报告书 实验名组合逻辑电路数据选择器实验 班级_____计嵌151_______________ 姓名_____张耀_____________________ 指导教师顾晖 日期 2016-11-03
目录 实验一组合逻辑电路数据选择器实验 (1) 1.实验目的 (1) 2.实验用器件和仪表 (1) 3.实验内容 (1) 4.电路原理图 (1) 5.实验过程及数据记录 (2) 6.实验数据分析与小结 (9) 7.实验心得体会 (9)
实验三组合逻辑电路数据选择器实验 1 实验目的 1. 熟悉集成数据选择器的逻辑功能及测试方法。 2. 学会用集成数据选择器进行逻辑设计。 2 实验用器件和仪表 1、8 选 1 数据选择器 74HC251 1 片 3 实验内容 1、基本组合逻辑电路的搭建与测量 2、数据选择器的使用 3、利用两个 74HC251 芯片（或 74HC151 芯片）和其他辅助元件，设计搭建 16 路选 1 的电路。 4 电路原理图 1、基本组合逻辑电路的搭建与测量 2、数据选择器的使用
3、利用两个 74HC251 芯片（或 74HC151 芯片）和其他辅助元件，设计搭建 16 路选 1 的 电路。 5 实验过程及数据记录 1、基本组合逻辑电路的搭建与测量 用 2 片 74LS00 组成图 3.1 所示逻辑电路。为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。
图 3.1 组合逻辑电路 （2）先按图 3.1 写出 Y1、Y2 的逻辑表达式并化简。 Y1==A·B ·A =A + A·B=A + B Y2=B·C ·B·A = A · B+ B ·C （3）图中 A、B、C 接逻辑开关，Y1，Y2 接发光管或逻辑终端电平显示。（4）改变 A、B、C 输入的状态，观测并填表写出 Y1，Y2 的输出状态。 表 3.1 组合电路记录
实验四 线性系统的频率特性 一、实验目的： 1． 测量线性系统的幅频特性 2． 复习巩固周期信号的频谱测量 二、实验原理： 我们讨论的确定性输入信号作用下的集总参数线性非时变系统，又简称线性系统。线性系统的基本特性是齐次性与叠加性、时不变性、微分性以及因果性。对线性系统的分析，系统的数学模型的求解，可分为时间域方法和变换域方法。这里主要讨论以频率特性为主要研究对象，通过傅里叶变换以频率为独立变量。 设输入信号)(t v in ，其频谱)(ωj V in ；系统的单位冲激响应)(t h ，系统的频率特性 )(ωj H ；输出信号)(t v out ，其频谱)(ωj V out ，则 时间域中输入与输出的关系 )()()(t h t v t v in out *= 频率域中输入与输出的关系 )()()(ωωωj H j V j V in out ?= 时间域方法和变换域方法并没有本质区别，两种方法都是将输入信号分解为某种基本单元，在这些基本单元的作用下求得系统的响应，然后再叠加。变换域方法可以将时域分析中的微分、积分运算转化为代数运算，将卷积积分变换为乘法；在信号处理时，将输入时间信号用一组变换系数（谱线）来表示，根据信号占有的频带与系统通带间的关系来分析信号传输，判别信号中带有特征性的分量，比时域法简便和直观。 三、实验方法： 1． 输入信号的选取 这里输入信号选取周期矩形信号，并且要求 τ T 不为整数。这是因为周期矩形信号具有丰富的谐波分量，通过观察系统的输入、输出波形的谐波的变化，分析系统滤波特性。周期矩形信号可以分解为直流分量和许多谐波分量；由于测量频率点的数目有限，因此需要排除谐波幅度为零的频率点，周期矩形信号谐波幅度为零的频率点是 Ω KT ，其中1=K 、2、3、… 。 图11.1 输入的周期矩形信号时域波形 t
第八次实验报告 实验六 数据选择器 一、实验目的要求 1、 熟悉中规模集成电路数据选择器的工作原理与逻辑功能 2、 掌握数据选择器的应用 二、实验仪器、设备 直流稳压电源、电子电路调试器、T4153、CC4011 三、实验线路、原理框图 (一)数据选择器的基本原理 数据选择器是常用的组合逻辑部件之一，它有若干个输入端，若干个控制输入端及一个输出端。 数据选择器的地址变量一般的选择方式是： （1） 选用逻辑表达式各乘积项中出现次数最多的变量（包括原变量与反变量），以简 化数据输入端的附加电路。 （2） 选择一组具有一定物理意义的量。 （二）T4153的逻辑符号、逻辑功能及管脚排列图 （1）T4153是一个双4选1数据选择器，其逻辑符号如图1： 图1 （2） T4153的功能表如下表 其中D0、D1、D2、D3为4个数据输入端；Y 为输出端；S 是使能端，在S 是使能端，在 原SJ 符号
S =0时使能，在S =1时Y=0；A1、A0是器件中两个选择器公用的地址输入端。该器件的 逻辑表达式为： Y=S （1A 0A 0D +101D A A +201D A A +301A A A ） （3） T4153的管脚排列图如图2 图2 （三）利用T4153四选一数据选择器设计一个一位二进制全减器的实验原理和实验线路 （1）一位二进制全减器的逻辑功能表见下表： n D =n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C n C =n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C +n A n B 1-n C =n A n B 1-n C +n A n B +n A n B 1-n C （3）根据全减器的逻辑功能表设计出的实验线路图为图3： S 11D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y
东南大学自动化学院课程名称：自动控制原理实验 实验名称：系统频率特性的测试 姓名：学号： 专业：实验室： 实验时间：2013年11月22日同组人员： 评定成绩：审阅教师：
一、实验目的： （1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义； （2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法； （3）利用幅频曲线求出系统的传递函数； 二、实验原理： 在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的重点和难点。如果系统的各个部分都可以拆开，每个物理参数能独立得到，并能用物理公式来表达，这属机理建模方式，通常教材中用的是机理建模方式。如果系统的各个部分无法拆开或不能测量具体的物理量，不能用准确完整的物理关系式表达，真实系统往往是这样。比如“黑盒”，那只能用二端口网络纯的实验方法来建立系统的数学模型，实验建模有多种方法。此次实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数。准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用Bode 图设计控制系统就是其中一种。 幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比，即)()(ωωi o U U A =。测幅频特性时， 改变正弦信号源的频率，测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值。 测相频有两种方法： （1）双踪信号比较法：将正弦信号接系统输入端，同时用双踪示波器的Y1和Y2测量系统的输入端和输出端两个正弦波，示波器触发正确的话，可看到两个不同相位的正弦波，测出波形的周期T 和相位差Δt ，则相位差0360??=ΦT t 。这种方法直观，容易理解。就模拟示波 器而言，这种方法用于高频信号测量比较合适。 （2）李沙育图形法：将系统输入端的正弦信号接示波器的X 轴输入，将系统输出端的正弦信号接示波器的Y 轴输入，两个正弦波将合成一个椭圆。通过椭圆的切、割比值，椭圆所在的象限，椭圆轨迹的旋转方向这三个要素来决定相位差。就模拟示波器而言，这种方法用于低频信号测量比较合适。若用数字示波器或虚拟示波器，建议用双踪信号比较法。 利用幅频和相频的实验数据可以作出系统的波Bode 图和Nyquist 图。 三、预习与回答： （1）实验时，如何确定正弦信号的幅值？幅度太大会出现什么问题，幅度过小又会出现什 么问题？ 答：根据实验参数，计算正弦信号幅值大致的范围，然后进行调节，具体确定调节幅值时，首先要保证输入波形不失真，同时，要保证在频率较大时输出信号衰减后人能够测量出来。如果幅度过大，波形超出线性变化区域，产生失真；如果波形过小，后续测量值过小，无法精确的测量。
深圳大学实验报告 课程名称数字电路与逻辑设计 实验名称数据选择器 学院信息工程学院 专业 指导教师周小安 报告人李城权学号 2015130156 实验时间 2016-10-26 提交时间 2016-11-9 教务处制
一、实验目的与要求 1.了解和正确使用MSI组合逻辑部件； 2.掌握一般组合逻辑电路的特点及分析、设计方法； 3.学会对所设计的电路进行静态功能测试的方法； 4.观察组合逻辑电路的竞争冒险现象。 二、实验内容与方法 数据选择器是常用的组合逻辑电路之一。它有若干个数据输入端，若干个数据控制端和一个输出端。在控制输入端加上适当的信号，即可从多个数据输入源中将所需要的数据信号选择出来，送到输出端。使用时也可以在控制输入端加上一组二进制编码器程序的信号，使电路按要求输出一串信号，所以它也是一钟可编程序的逻辑部件，也可以用来构造逻辑函数发生器。 如74LS153的逻辑表达式为 Y=A A D+A A D+A A D+A A D 1010 00112103 所以任意给定的三输入变量的逻辑函数军可用4选1数据选择器来实现。 用数据选择器实现单输出函数的方法主要有比较法和图表法。 比较法设计步骤如下： （1）选择接到数据选择端的函数变量。 （2）写出数据选择器输出的逻辑表达式。 （3）将要实现的逻辑函数转换为标准与或表达式。 （4）对照数据选择器输出表达式和待实现函数的表达式，确定数据输入端的值。 （5）连接电路。 图表法设计步骤如下： （1）选择接到数据选择端的函数变量。 （2）画出逻辑函数和数据选择器的真值表。 （3）确定各个数据输入端的值。 （4）连接电路。 三、实验步骤与过程 实验仪器： （1）RXB-1B数字电路实验箱； （2）集成电路74LS00（四2输入与非门）1片、74LS153（双4选1数据选择器）1片。
实验2 数据选择器功能测试及设计应用 王玉通信工程 2012117266 一、实验目的 1.掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及测试方法。 2.掌握数据选择器的工作原理及使用方法。 二、实验仪器设备与主要器件 试验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台。 双4选1数据选择器74LS153；8选1数据选择器74LS151和75LS251. 三、实验原理 能够实现从多路数据中选择一路进行传输的电路叫做数据选择器。数据选择器又称多路选择器，是中规模集成电路中应用非常广泛的组合逻辑部件之一。它是一种与分配器过程相反的器件。它有若干个数据输入端，D0，D1，D2，……，若干个控制输入端A0，A1……和一个或两个输出端Q（或Q非）。当控制输入码A0，A1……具有不同数据组合时，将选择组合码所对应的二进制数Dx输出。由于控制输入端的作用是选择数据输入端的地址，故又称为地址码输入端。 目前常用的数据选择器有2选1、4选1、8选1等多种类型。本实验主要熟悉4选1和8选1数据选择器。 四、实验内容与结果 1.测试74LS153的逻辑功能。 电路如下图： 测试结果为： A0 A1 s1s2Q1 Q2 * * 1 1 0 0 0 0 0 0 1D0 2D0 0 1 0 0 1D1 2D1 1 0 0 0 1D 2 2D2 1 1 0 0 1D3 2D3 2.用多路选择器设计实现一个8421-CD非法码检测电路。使得当输入端为非法码组合时输出1，否则为0.二进制数与BCD码的对应关系如下。写出函数Y的表达式，并进行化简，然后画出电路图，接线调试电路，用发光二极管显示输出结果，观察是否与表2-2-5相符。设
实验三 二阶开环系统的频率特性曲线 一．实验要求 1．研究表征系统稳定程度的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω对系统的影响。 2．了解和掌握欠阻尼二阶开环系统中的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω的计算。 3．观察和分析欠阻尼二阶开环系统波德图中的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc ，与计算值作比对。 二．实验内容及步骤 本实验用于观察和分析二阶开环系统的频率特性曲线。 由于Ⅰ型系统含有一个积分环节，它在开环时响应曲线是发散的，因此欲获得其开环频率特性时，还是需构建成闭环系统，测试其闭环频率特性，然后通过公式换算，获得其开环频率特性。 自然频率：T iT K = n ω 阻尼比：KT Ti 2 1= ξ （3-2-1） 谐振频率： 2 21ξωω-=n r 谐振峰值：2 121lg 20)(ξ ξω-=r L （3-2-2） 计算欠阻尼二阶闭环系统中的幅值穿越频率ωc 、相位裕度γ： 幅值穿越频率： 24241ξξωω-+? =n c （3-2-3） 相位裕度： 4 24122arctan )(180ξξξω?γ++-=+=c （3-2-4） γ值越小，Mp%越大，振荡越厉害；γ值越大，Mp%小，调节时间ts 越长，因此为使 二阶闭环系统不致于振荡太厉害及调节时间太长，一般希望： 30°≤γ≤70° （3-2-5） 本实验所构成的二阶系统符合式（3-2-5）要求。 被测系统模拟电路图的构成如图1所示。 图1 实验电路 本实验将数/模转换器（B2）单元作为信号发生器，自动产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化（0.5Hz~16Hz ），OUT2输出施加于被测系统的输入端r (t)，然后分别测量被测系统的输出信号的开环对数幅值和相位，数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。 实验步骤： （1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。 （2）构造模拟电路：安置短路套及测孔联线表同笫3.2.2 节《二阶闭环系统的频率特性曲线测试》。 （3）运行、观察、记录： ① 将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入，运行LABACT 程序，在界面 的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-实验项目，选择二阶系统，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始，实验开始后，实验机将自动产生0.5Hz~16H 等多种频率信号，等待将近十分钟，测试结束后，观察闭环对数幅频、相频曲线和幅相曲线。 ② 待实验机把闭环频率特性测试结束后，再在示波器界面左上角的红色‘开环’或‘闭
实验二数据选择器及其应用 一、实验原理 数据选择器又叫“多路开关”。数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。数据选择器又叫“多路开关”。数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。数据选择器的功能类似一个多掷开关，如图4－1所示，图中有四路数据D0～D3，通过选择控制信号A1、A0（地址码）从四路数据中选中某一路数据送至输出端Q。 图4－1 4选1数据选择器示意图图4－2 74LS151引脚排列 数据选择器为目前逻辑设计中应用十分广泛的逻辑部件，它有2选1、4选1、8选1、16选1等类别。 数据选择器的电路结构一般由与或门阵列组成，也有用传输门开关和门电路混合而成的。
二、实验目的 1、掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法； 2、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。 三、实验设备与器件 1、+5V直流电源 2、逻辑电平开关 3、逻辑电平显示器 4、74LS151(或CC4512) 74LS153(或CC4539) 四、实验内容 1、测试数据选择器74LS151的逻辑功能。 接图4－7接线，地址端A2、A1、A0、数据端D0～D7、使能端S接逻辑开关，输出端Q接逻辑电平显示器，按74LS151功能表逐项进行测试，记录测试结果。 图4－7 74LS151逻辑功能测试
2、测试74LS153的逻辑功能。 测试方法及步骤同上，记录之。 逻辑功能见下表： 3、用8选1数据选择器74LS151设计三输入多数表决电路。 1）写出设计过程 有三个人进行表决，当其中任意两个人赞同时，输出为真，否则输出为假。真值表如下:
实验名称控制系统的频率特性 实验序号实验时间 学生姓名学号 专业班级年级 指导教师实验成绩 一、实验目的： 研究控制系统的频率特性，及频率的变化对被控系统的影响。 二、实验条件： 1、台式计算机 2、控制理论计算机控制技术实验箱系列 3、仿真软件 三、实验原理和内容： ．被测系统的方块图及原理被测系统的方块图及原理： 图—被测系统方块图 系统(或环节)的频率特性(ω)是一个复变量，可以表示成以角频率ω为参数的幅值和相角。 本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特性。 图—所示系统的开环频率特性为： 采用对数幅频特性和相频特性表示，则式(—)表示为： 将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化，并施
加于被测系统的输入端[()]，然后分别测量相应的反馈信号[()]和误差信号[()]的对数 幅值和相位。频率特性测试仪测试数据经相关器件运算后在显示器中显示。 根据式(—)和式(—)分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位，在半对数坐标纸 上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。 根据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再根据渐近线的斜率和转角频确定频率特性(或传递函数)。所确定的频率特性(或传递函数)的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必须与由确定的 频率特性(或传递函数)所画出的理论相频曲线在一定程度上相符。如果测量所得的相位 在高频(相对于转角频率)时不等于－°(－)［式中和分别表示传递函数分子和分母 的阶次］，那么，频率特性(或传递函数)必定是一个非最小相位系统的频率特性。 ．被测系统的模拟电路图被测系统的模拟电路图：见图－ 注意：所测点()、()由于反相器的作用，输出均为负值，若要测其正的输出点， 可分别在()、()之后串接一组的比例环节，比例环节的输出即为()、()的 正输出。 四、实验步骤： 在此实验中，利用型系统中的转换单元将提供频率和幅值均可调的基准正弦信 号源，作为被测对象的输入信号，而型系统中测量单元的通道用来观测被测环节的输出（本实验中请使用频率特性分析示波器），选择不同角频率及幅值的正弦信号源作 为对象的输入，可测得相应的环节输出，并在机屏幕上显示，我们可以根据所测得的 数据正确描述对象的幅频和相频特性图。具体实验步骤如下： ()将转换单元的端接到对象的输入端。 ()将测量单元的(必须拨为乘档)接至对象的输出端。 ()将信号发生器单元的和端断开，用号实验导线将端接至单元中的。 (由于在每次测量前，应对对象进行一次回零操作，即为对象锁零控制端，在这里，我们用的口对进行程序控制) ()在机上输入相应的角频率，并输入合适的幅值，按键后，输入的角频率开始闪烁，直至测量完毕时停止，屏幕即显示所测对象的输出及信号源，移动游标，可得 到相应的幅值和相位。 ()如需重新测试，则按“”键，系统会清除当前的测试结果，并等待输入新的角频率，准备开始进行下次测试。 ()根据测量在不同频率和幅值的信号源作用下系统误差()及反馈()的幅值、相 对于信号源的相角差，用户可自行计算并画出闭环系统的开环幅频和相频曲线。 实验数据处理及被测系统的对数幅频曲线和相频曲线 表实验数据(ωπ)
实验三选数据选择器实 验报告 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
实验三、八选一数据选择器 一、实验目的： 1.熟悉Quartus II6.0软件的使用和FPGA设计流程 2.用VHDL语言进行八选一数据选择器的设计 二、实验步骤： 一．建立文件夹：在D盘“xingming”的文件夹下建立一个名为“choice8”的文件夹。 二．建立新工程 1.双击桌面上Quartus II6.0 的图标，启动该软件。 2.通过File => New Project Wizard… 菜单命令启动新项目向导。在 随后弹出的对话框上点击Next按钮，在 What is the working directory for this project 栏目中设定新项目所使用的路径：D:\xingming\choice8；在 What is the name of this project 栏目中输入新项目的名字:choice8，点击 Next 按钮。在下一个出现的对话框中继续点击Next,跳过这步。 3.为本项目指定目标器件：选择器件系列为ACEX1K ,选择具体器件为 EP1K30TC144-3 1728 24576 ,再点击Next。在弹出的下一对话框中继续点击Next ，最后确认相关设置，点击Finish按钮，完成新项目创建。 三．设计输入 1.建立一个VHDL文件。通过 File => New 菜单命令，在随后弹出的对 话框中选择 VHDL File选项，点击 OK 按钮。通过 File => Save As 命令，将其保存，并加入到项目中。 2.在VHDL界面输入8选1数据选择器程序，然后通过File => Save
实验三-模拟一阶系统频率特性测试实验
实验三模拟一阶系统频率特性测试实验 一、实验目的 学习频率特性的测试方法，根据所测量的数据，绘制一阶惯性环节的开环伯德图，并求取系统的开环传递函数。 二、实验内容 利用频域法的理论，从一阶系统的开关频率特性分析闭环系统的特性。根据给定的一阶频域测试电路，使用所给的元器件搭建实验电路。利用信号发生器所产生的正弦波作为输入信号，用数字存储示波器观察并测量系统在不同频率输入信号的作用下，输出信号的幅值和相位变化情况。 1.频域分析法原理 频率特性的频域分析方法是一种图解分析方法，它根据系统的开环频率特性去判断闭环系统的性能，能够方便地分析系统中的参数对系统暂态响应的影响，从而找到改善系统性能的途径。 实验表明，对于稳定的线性定常系统，输入正弦信号所产生系统输出的稳态分量仍然是与输入信号同频率的信号，而幅值和相位的变化则是频率ω的函数。
因此，定义正弦信号输入下，系统的稳态输出与系统的输入之比为系统的频率特性，并记为 ) ()()(ωωωj U j Y j G = 式中，)(ωj G —系统的频率特性；)(ωj Y —系统的稳态输出；)(ωj U —系统的正弦输入 对一个线性系统来说，在正弦信号的作用下，系统的稳态输出仍然是一个正弦函数，其频率与输入信号的频率相同，一般情况下，输出的幅值小于输入幅值，输出的相位滞后于输入相位。当输入信号的幅值不改变而频率发生变化时，输出信号的幅值一般会随输入正弦信号频率增加而减小；相位滞后角度一般都会随输入正弦信号频率的增加而增加。 一阶模拟环节电路图如下图所示 R610k R710k R3 10k 10k R815k R110k R2 10k C1 1uF U c(t) U r(t) 其中F 1为惯性环节；F 2为放大环节（放大倍数K=5.1）。 这个系统的传递函数为：
实验二 模拟滤波器频率特性测试 一、实验目的 1、掌握低通无源滤波器的设计； 2、学会将无源低通滤波器向带通、高通滤波器的转换； 3、了解常用有源低通滤波器、高通滤器、带通滤波器、带阻滤波器的结构与特性； 二、预备知识 1、 学习“模拟滤波器的逼近”； 2、 系统函数的展开方法； 3、低通滤波器的结构与转换方法； 三、实验原理 模拟滤波器根据其通带的特征可分为： （1）低通滤波器：允许低频信号通过，将高频信号衰减； （2）高通滤波器：允许高频信号通过，将低频信号衰减； （3）带通滤波器：允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号衰减； （4）带阻滤波器：阻止某一频带范围内的信号通过，而允许此频带以外的信号衰减； 各种滤波器的频响特性图： 图2一1低通滤波器 图2一2高通滤波器 图2一3带通滤波器 图2一4带阻滤波器 在这四类滤波器中，又以低通滤波器最为典型，其它几种类型的滤波器均可从它转化而来。 1、系统的频率响应特性是指系统在正弦信号激励下系统的稳态响应随激励信号频率变化的情况。用矢量形式表示： ()()()j H j H j e φωωω= 其中：｜H(j ω)｜为幅频特性，表示输出信号与输入信号的幅度比随输入信号频率的变化关系；φ(ω)为相频特性，表示输出信号与输入信号的相位差随输入信号频率的变化关系。
2、H(j ω)可根据系统函数H(s)求得：H(j ω)= H(s)︱s=j ω因此，对于给定的电路可根椐S 域模型先求出系统函数H(s)，再求H(j ω)，然后讨论系统的频响特性。 3、频响特性的测量可分别测量幅频特性和相频特性，幅频特性的测试采用改变激励信号的频率逐点测出响应的幅度，然后用描图法描出幅频特性曲线；相频特性的测量方法亦可改变激励信号的频率用双踪示波器逐点测出输出信号与输入信号的延时τ，根椐下面的公式推算出相位差 ()2T τφωπ = 当响应超前激励时为 ()φω正，当响应落后激励时()φω为负。 四、实验原理图 图2一5实验电路 图中：R=38k Ω，C=3900pF ，红色框内为实验板上的电路。 五、实验内容及步骤： 将信号源CH1的信号波形调为正弦波，信号的幅度调为Vpp=10V 。 1、RC 高通滤波器的频响特性的测量： 将信号源的输出端(A)接实验板的IN1端，滤波后的信号OUT1接示波器的输入(B) 。根据被测电路的参数及系统的频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vopp)及输出信号与输入信号的相位差 ，并将测量数据填入表一： 表一 2．RC 低通滤波器的频响特性的测量： 将信号源的输出(A)接实验板的IN2，滤波后的输出信号OUT2接示波器的输入(B) 。根据被测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vopp) 及Φ(ω)，并将测量数据填入表二： 表二 Vi(V) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 f(Hz) 150 200 300 350 400 450 500 550 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Vo(v) 1.44 1.2 1.26 2.96 3.28 3.60 4 4.24 6.60 7.44 8.00 8.40 8.72 8.76 8.88 φ(ω)（10 -2 ） 5.024 3.768 1.884 1.6328 1.5072 1.256 1.1304 1.0048 0.3768 0.1884 0.11304 0.08792 0.05024 0.04396 0.03768 Vi(V) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
课程名称：_________控制理论（甲）实验_______指导老师：_____ ____成绩：__________________ 实验名称：___典型环节和系统频率特性的测量___实验类型：________________同组学生：__________ 一、实验目的 二、实验原理 三、实验接线图 四、实验设备 五、实验步骤 六、实验数据记录 七、实验数据分析 八、实验结果或结论 一、实验目的 1．了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法； 2．根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。 二、实验原理 1．系统（环节）的频率特性 设G(S)为一最小相位系统（环节）的传递函数。如在它的输入端施加一幅值为X m 、频率为ω的正弦信号，则系统的稳态输出为 )sin()()sin(?ωω?ω+=+=t j G Xm t Y y m 由式①得出系统输出，输入信号的幅值比相位差 )() (ωωj G Xm j G Xm Xm Ym == (幅频特性) )()(ωωφj G ∠= (相频特性) 式中)(ωj G 和)(ωφ都是输入信号ω的函数。 2．频率特性的测试方法 2.1 沙育图形法测试 2.1.1幅频特性的测试 由于 m m m m X Y X Y j G 22)(= = ω 改变输入信号的频率，即可测出相应的幅值比，并计算 m m X Y A L 22log 20)(log 20)(==ωω （d B ） 其测试框图如下所示：
图5-1 幅频特性的测试图(沙育图形法) 注：示波器同一时刻只输入一个通道，即系统（环节）的输入或输出。 2.1.2相频特性的测试 图5-2 相频特性的测试图(沙育图形法) 令系统（环节）的输入信号为：t X t X m ωsin )(= (5-1) 则其输出为 )sin()(φω+=t Y t Y m (5-2) 对应的沙育图形如图5-2所示。若以t 为参变量，则)(t X 与)(t Y 所确定点的轨迹将在示波器的屏幕上形成一条封闭的曲线(通常为椭圆)，当t=0时，0)0(=X 由式(5-2)得 )sin()0(φm Y Y = 于是有 m m Y Y Y Y 2) 0(2sin )0(sin )(1 1--==ωφ (5-3) 同理可得 m X X 2) 0(2sin )(1 -=ωφ (5-4) 其中： )0(2Y 为椭圆与Y 轴相交点间的长度； )0(2X 为椭圆与X 轴相交点间的长度。 式(5-3)、(5-4)适用于椭圆的长轴在一、三象限；当椭圆的长轴在二、四时相位φ的计算公式变为 m Y Y 2) 0(2sin 180)(1 0--=ωφ 或 m X X 2)0(2sin 180)(10--=ωφ
实验四数据选择器及其应用 一、实验目的 1.掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法 2.学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法 二、实验设备与器件 1.+5V直流电源 2.逻辑电平开关 3.逻辑电平显示器 4.74LS151 三、实验原理 数据选择器又叫“多路开关”。数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。数据选择器的功能类似一个多掷开关，如图7-1所示，图中有四路数据D0~D3，通过选择控制信号A1、A0（地址码）从四路数据中选中某一路数据送至输出端Q。 数据选择器为目前逻辑设计中应用十分广泛的逻辑部件，它有2选1、4选1、8选1、16选1等类别。 数据选择器的电路结构一般由与或门阵列组成，也有用传输们开关和门电路混合而成的。 八选一数据选择器74LS151 74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图4-2，功能如表4-1。 选择控制端（地址端）为A2~A0，按二进制姨妈，从8个输入数据D0~D7中，选择一个需要的数据送到输出端A, S为使能端，低电平有效。
1）使能端?S=1时，无论A2~A0状态如何，均无输出（Q=0，?Q=1）,多路开关被禁止。2）使能端S=0时，多路开关正常工作。根据地址码A1、A2、A3的状态选择D0~D7中某一个通道的数据输送到输出端Q。 此处以A2A1A0=010为例，则选择D2数据到输出端，即Q=D2。 D2为0，?Q亮。D2为1，Q亮。 使能端为1，D2为1，?Q亮。使能端为1，D2变为0，?Q仍然亮。
74LS151功能测试结果表4-1 实现逻辑函数F(AB)=A?B+?AB+A B 设计过程：逻辑表
实验报告 课程名称： 自动控制理论实验 指导老师： 吴越 成绩： 实验名称： 频率特性测量 实验类型： 同组学生姓名： 鲍婷婷 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1. 掌握用超低频信号发生器和示波器测定系统或环节频率特性的方法； 2. 了解用TD4010型频率响应分析测试仪测定系统或环节的频率特性方法。 二、主要仪器设备 1.超低频信号发生器 2.电子模拟实验装置 3.超低频慢扫描示波器 三、实验步骤 1．测量微分积分环节的频率特性； (1)相频特性 相频特性的测试线路如图4-3-1所示，其中R 1=10k Ω、C 1=1uF 、R 2=2k Ω、C 2=50uF 。测量时，示波器的扫描旋钮指向X-Y 档。把超低频信号发生器的正弦信号同时送入被测系统和X 轴，被测系统的输出信号送入示波器Y 轴，此时在示波器上可得到一李沙育图形。 然后将椭圆移至示波器屏幕中间，椭圆与X 轴两交点的间的距离即为2X 0，将 Y 输入接地，此时得到的延X 轴光线长度 即为2X m ，因此求得θ=sin -1 (2X 0/2X m )，变化输入信号频率ω(rad/s)，即可得到一 组θ(ω)。测量时必须注意椭圆光点的转动方向，以判别相频特性是超前还是迟后。当系统或环节的相频特性是迟后时，光点为逆时针转动；反之超前时，光点为顺时针转动。测试时，ω取值应匀称，否则会影响曲线的准确度。 (2) 幅频特性：示波器选择停止扫描档，超低频信号发生的正弦信号同时送入X 轴和被测系统；被测环节的输出信号仍送入Y 轴；分别将X 通道和Y 通道接地，示波器上出现的两条光线对应的两条光线长度为2X m 、2Y m ，改变频率ω，则可得一组L(ω)。
实验三译码器及其应用、数据选择器及其应用 一、实验目的 1 ?掌握采用中规模集成器件进行组合逻辑电路设计、电路连接及测试的方法. 2 ?用实验验证所设计电路的逻辑功能. 二、实验设备与器件 1.电子学实验装置 2.集成块74LS20、74LS00、74LS138、74LS151、74LS153。 三、实验原理 中规模集成器件多数是专用的功能器件，具有某种特定的逻辑功能，采用这些功能器件实现组合逻辑函数，基本 方法是采用逻辑函数对比法. 中规模集成器件多数都带有控制端（片选端），例如译码器74LS138有三个附加控制端S B、S C和S A,当S A=1、 S B= S C =0时，译码器才被选通工作，否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平?利用片选可将多片连接 起来以扩展译码器的功能. 在一般情况下，使用译码器和附加的门电路实现多输出逻辑函数较方便，使用数据选择器实现单输出逻辑函数较方便，当逻辑函数输出为输入变量相加时，则采用全加器实现较为方便. 1 ?译码器 一个n变量的译码器的输出包含了n变量的所有最小项.例如3线/8线译码器（74LS138）的8个输出包含了3个变 量的全部最小项的译码?参见模拟电子技术基础教材中3线/8线译码器功能表. 用n变量译码器加上输出与非门电路，就能获得任何形式的输入变量不大于n的组合逻辑电路. 2 ?数据选择器 一个n个地址端的数据选择器, 具有2n个数据选择的功能.例如，数据选择器74LS151, n=3，可完成八选一的功能?参见附录中八选一数据选择器（74LS151）的真值表.由真值表可写出： 丫A2AA0D0 A2AA0D1A 2 Al A o D 2 A? A1A0D 3 A2A A0D 4 A2A A0D 5 A2 A A) A2AA0D7 数据选择器又称多路开关，其功能是把多路并行传输数据选通一路送到输出线上. 四、实验内容 1 ?三输入变量译码器功能测试 地址输入端AA1A0是一组三位二进制代码，其中A权最高，A o权最低，按实验电路图3-1接线，将实验结果填入
实验二数据选择器 院系：信息科学与技术学院 专业：电子信息工程 姓名：刘晓旭 学号：2011117147
一．实验目的 1.掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及测试方法。 2.学习数据选择器的使用方法。 二．实验仪器及器材 稳压电源，数字多用表，四选一数据选择器74LS153，八选一数据选择器74LS151。 三 .实验原理 数据选择器又称多路选择器，是中规模集成电路中应用非常广泛的组合逻辑部件之一。它有若干个数据输入端D0 ,D1......，若干个控制输入端A0 ,A1 ......和一个两个输出Q,Q’。当A0，A1......数据不同时，将选择与其相应的输入控制端D X输出，由于控制输入端的作用是选择数据输入端的地址，故又称为地址输入端。 四．实验内容 1．利用逻辑电平产生电路和逻辑电平指示电路测试74LS153的逻辑功能，验证是否和功能表一致。 实验目的：利用逻辑电平产生电路和逻辑电平指示电路测试74LS153的逻辑功能，验证是否和功能表一致。 实验器材：直流电压源，开关，74LS153，电灯，逻辑控制开关 实验内容：测试74LS153的逻辑功能 74LS153为两个四选一数据选择器，S1’,S2’是每一个选择器的选通输入端，低电平有效。 A0，A1为公共的控制输入信号。1D0，1D1....1D3，2D0，2D1...2D3分别是每一选择器的数据输入端。 电路如图1 图1
74LS153的逻辑功能表2.1 注：测试过程中1G,2G 始终接地。当A,B 为00.01,10,11不同情况时，分别对应于1C 0, 2C 0; 1C 1,, 2C 1; 1C 2, 2C 2; 1C 3, 2C 3;的开关接上高电平，灯泡会发光，从真值表所列的功能来看，74LS153符合其逻辑功能。 2．设计一位二进制数A 和B 的比较器。 实验目的：用74LS153设计出一位二进制数A 和B 的比较器。 实验器材：74LS153，单刀双掷开关，直流电源，灯泡。 实验内容：当接至高电平时代表1，接至低电平时代表0； A>B 时，x1亮；AB I ,则地址码为 01，根据电路图看出Y 1Y 2=10;若A I 实验三译码器及其应用、数据选择器及其应用
实验三 译码器及其应用、数据选择器及其应用 一、实验目的 1．掌握采用中规模集成器件进行组合逻辑电路设计、电路连接及测试的方法． 2．用实验验证所设计电路的逻辑功能． 二、实验设备与器件 1.电子学实验装置 2.集成块74LS20、74LS00、74LS138、74LS151、74LS153。 三、实验原理 中规模集成器件多数是专用的功能器件，具有某种特定的逻辑功能，采用这些功能器件实现组合逻辑函数，基本方法是采用逻辑函数对比法． 中规模集成器件多数都带有控制端（片选端），例如译码器74LS138有三个附加控制端B S 、C S 和A S ，当A S =1、 B S = C S =0时，译码器才被选通工作，否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平．利用片选可将多片连接 起来以扩展译码器的功能． 在一般情况下，使用译码器和附加的门电路实现多输出逻辑函数较方便，使用数据选择器实现单输出逻辑函数较方便，当逻辑函数输出为输入变量相加时，则采用全加器实现较为方便． 1．译码器 一个n 变量的译码器的输出包含了n 变量的所有最小项．例如3线/8线译码器(74LS138)的8个输出包含了3个变量的全部最小项的译码．参见模拟电子技术基础教材中3线/8线译码器功能表． 用n 变量译码器加上输出与非门电路，就能获得任何形式的输入变量不大于n 的组合逻辑电路． 2．数据选择器 一个n 个地址端的数据选择器，具有2n 个数据选择的功能．例如，数据选择器74LS151，n=3，可完成八选一的功能．参见附录中八选一数据选择器(74LS151)的真值表．由真值表可写出： 21002101210221032104210521062107Y A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D A A A D =+++++++ 数据选择器又称多路开关，其功能是把多路并行传输数据选通一路送到输出线上． 四、实验内容 1．三输入变量译码器功能测试 地址输入端A 2A 1A 0是一组三位二进制代码，其中A 2权最高，A 0权最低，按实验电路图3-1接线，将实验结果填入功能表3-1中．