數(shù)字集成電路實驗板是一種學(xué)生用來進(jìn)行數(shù)字集成電路基本實驗的學(xué)具。它借鑒面包板插接電路的特點，并帶有基本數(shù)字部件，能簡化實驗步驟，突出實驗主體，提高插接電路的可靠性、速效性。是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電路的一款很好的工具。

　　一、數(shù)字集成電路實驗板電路

　　下圖為數(shù)字集成電路實驗板電路，它由操作平臺和工具包兩大部分組成。圖中虛線框內(nèi)為數(shù)字集成電路實驗板主體，是學(xué)生進(jìn)行實驗的操作平臺它模擬面包板的構(gòu)造，為4行13列，在第2、3行中焊接有16腳插座，插入所需的數(shù)字集成電路塊，操作方法同面包板實驗。工具包提供實驗所需的、已經(jīng)焊接好的基本數(shù)字部件，包括4位邏輯電平顯示器、4位邏輯電平控制器、日CD同步累加計數(shù)器、BCD口七段譯碼器和一位數(shù)碼管顯示器。此外還包括電源部分。

　　二、電路工作原理

　　4位邏輯電平顯示器由三極管VTI~VT4、紅色、綠色、黃色和藍(lán)色發(fā)光二極管等組成，X1~X4為電平顯示器輸入插座。當(dāng)被測電平測試點通過插接導(dǎo)線與插口X1相通時，電平信號通過基極偏置電阻器R5輸入到VTI的基極，當(dāng)輸入信號為高電平時，VTI導(dǎo)通，電平顯示紅色發(fā)光二極管點亮，輸入信號為低電平(≤0.6V)時，紅色發(fā)光二極管熄滅，R1為限流電阻器。X2~X4為電平顯示器余下3個獨立的輸入插口。

　　4位邏輯電平控制器由單刀雙擲開關(guān)S1~S4、上拉電阻器R9~Rl2和邏輯電平輸出信號插座X5~X8組成。當(dāng)X5輸出端與被測數(shù)字集成電路輸入端連通，單刀雙擲開關(guān)S1端擲向1a時，S1通過上拉電阻器R9接通VDD，插口座X5輸出高電平邏輯信號。反之，S1端接通lb時，S1接地，X5輸出低電平邏輯信號，完成邏輯電平的控制作用。同理，X6~X8為其余3個獨立的邏輯電平信號輸出插口BCD同步累加計數(shù)器由計數(shù)器4518、自動復(fù)位電路、時鐘信號輸入端插口和BCD碼輸出插座Q1~Q4組成。接通電源瞬間，電源向由電阻器Rl4、電容器C所組成的RC定時電路充電，在Rl4上產(chǎn)生上升沿脈沖信號壓降，4518第7腳復(fù)位端CR被施加高電平復(fù)位有效，計數(shù)器輸出端第3~6腳Q1~Q4處于0000狀態(tài)。當(dāng)電容器C充電結(jié)束后，Rl4上壓降為零，CR通過下拉電阻器Rl4接地，4518自動轉(zhuǎn)到加計數(shù)器工作狀態(tài)。時鐘信號由插座CP輸入時，上升沿脈沖信號加到4518第1腳時鐘端，觸發(fā)計數(shù)器進(jìn)行加計數(shù)。為避免4518第1腳時鐘端懸空，通過下拉電阻器Rl3接地o4518笫2腳EN按邏輯要求接Vdd，其余空閑的輸入端接Vdd或Vss。

　　BCD七段譯碼器由譯碼器4511和BCD碼輸入插座A~D組成。當(dāng)BCD碼信號接入A~D時，譯碼器4511將BCD碼轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管所需的驅(qū)動信號，由輸出端a～g經(jīng)過限流電阻器接到數(shù)碼營對應(yīng)筆劃段。燈測試反相輸入端-LT、燈消隱反相輸入端-BT接Vdd，鎖存輸入端LE接Vss時，這時燈測試、消隱和鎖存功能失效，4511驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字。當(dāng)4511數(shù)據(jù)輸入端A~D空閑時，通過下拉電阻器R23~R26接地。

　　數(shù)碼管顯示器由共陰極七段數(shù)碼管IG5011AH、限流電阻器R15~R21和小數(shù)點段電源指示燈電路組成。數(shù)碼管的共陰極第3腳或笫8腳接地，各筆劃端通過限流電阻器與4511輸出端相連，數(shù)碼管顯示出O~9阿拉伯?dāng)?shù)字，小數(shù)點段發(fā)光二極管通過限流電阻器R22直接電源正極，作為電源指示燈使用電源部分由低壓直流電源插座XSI、電池插座XS2、電源開關(guān)S5和開關(guān)二極管VD組成。電池電源用4節(jié)五號電池卡供電，正極引線插入XS2“+”，負(fù)極插入XS2“-”插口。

　　用交流電供電的低壓直流電源接入XSI，當(dāng)插頭芯片與J1相通時，接通機(jī)內(nèi)電源正端，與此同時J2與地端斷開，這時電池負(fù)極與地端斷開，切斷電池供電，改由低壓直流電源供電。電源開關(guān)S5接通5b時，電源通過開關(guān)二極管VD向數(shù)字集成電路實驗板供電，VD具有電源接反時阻斷供電及降壓(約0.7V)的作用，后者滿足操作平臺使用74LS系列集成電路時對電壓(5.0±0.5V)的要求。

　　三、印刷電路板

　　下圖為數(shù)字集成電路實驗板印刷電路板，將元件面和焊接面繪制在同一板面上，元器件連接關(guān)系一目了然，元件面為俯視圖。元件面上元器件序號、參數(shù)與電路一一對應(yīng)。

　　印刷電路板尺寸為109.2×76.2mm，可以在31行44列通用矩陣實驗電路板(焊盤孔間距為2.54mm)上完成電路的焊接。

　　圖中實心圓點為焊接元器件的焊盤，在條形框中空心圓圈為連接導(dǎo)線插孔。插孔座采用上面為插孔、下面為插針的單列插件排，插孔(插針)間距為2.54mm，這個距離即為數(shù)宇集成電路插座管腳標(biāo)準(zhǔn)間距。用桃形鉗剪出所需插孔數(shù)目的單列插件，按照電路要求插針穿過元件面上小圓孔后與焊接面上的焊盤焊牢，插孔座中能夠插入帶有插針的軟導(dǎo)線，不僅松緊合適，還能保證觸點接觸良好。在焊完實驗電路板操作平臺插件后，就會發(fā)現(xiàn)插孔之間距離和排列方式與面包板一致。印刷電路板上單刀雙擲開關(guān)、低壓直流電源插座選用小型元件，數(shù)字集成電路4518、4511采用管座與電路連接，便于實驗操作和維修。

　　四、實驗板使用方法

　　接通電源開關(guān)S5，數(shù)碼管小數(shù)點段點亮，說明電源已接通。用4條帶插針的軟導(dǎo)線，將邏輯電平控制器輸出端X5~X8與邏輯電平顯示器輸入插口X1~X4對位相連，再將邏輯電平控制單刀雙擲開關(guān)S1~S4先后擲向la~4a，紅色、綠色、黃色和藍(lán)色電平顯示發(fā)光二極管先后點亮，說明邏輯電平控制器和顯示器工作正常。

　　在實驗操作平臺上測試與非門邏輯功能實驗時，集成電路插座靠右的第8腳和第9腳空閑不用，改作14腳插座使用，插入四2輸入端與非門74LSOO，接好Vdd和GND連線，連線方法同常規(guī)的面包板實驗。與非門輸入端1、2腳分別與邏輯電平控制器輸出端X5、X6相連，X5、X6又與邏輯電平顯示器輸入插口X1、X2相連，來控制和顯示輸入端邏輯電平高低情況，與非門輸出端第3腳與邏輯電平顯示器X3相連，以顯示輸出端電平。然后，向上撥動S1、S2，X5、X6輸出高電平邏輯信號，電平顯示器紅色、綠色發(fā)光二極管點亮，與非門的兩個輸入端都為高電平，輸出端為低電平，電平顯示器黃色發(fā)光二極管熄滅，反映出與非邏輯關(guān)系。在實驗操作中只需插接幾條導(dǎo)線和撥動邏輯電平控制開關(guān)，就可以完成與非門邏輯關(guān)系測試，體驗到數(shù)字集成電路實驗板的操作簡單、實驗快捷的特點。

　　在實驗與非門自激多諧振蕩器時，與非門1、3腳之間插接1kΩ電阻器，連通第3、4腳，在第1、6腳之間插接220UF電容器，其正極接第6腳，完成與非門自激多諧振蕩器電路的連接。與非門1、3腳分別與電平顯示器X1、X2相連，輸出端第6腳與X3相連，接通電源，就可同時觀看到自激多諧振蕩器各測試點電平的變化。

　　將BCD同步加計數(shù)器4518輸出端Q1~Q4分別與邏輯電平顯示器輸入插口X1~X4相連，接通電源，4個顯示發(fā)光二極管熄滅，說明計數(shù)器4518處于復(fù)位狀態(tài)。再將操作平臺上已經(jīng)連接好的與非門自激多諧振蕩器輸出端第6腳與4518時鐘信號輸入端CP插孔相連，用振蕩器脈沖信號觸發(fā)4518自動進(jìn)行加計數(shù)，4位邏輯電平顯示器顯示出二進(jìn)制碼，完成BCD同步加計數(shù)器功能實驗。最后，再將同步加計數(shù)器4518輸出端插口Q1~Q4與譯碼器4511數(shù)據(jù)輸入端插口A~D對位相連，完成一位數(shù)碼管顯示器電路的連接，觀看到O~9阿拉伯?dāng)?shù)字的變換。

　　在操作平臺上實驗BCD加計數(shù)器時，可以不用實驗板上加計數(shù)器部件，將4518插在操作平臺數(shù)字集成電路插座上，按照通常面包板實驗步驟搭接電路，4511輸出端Q1~Q4與電平顯示器插口X1~X4以及譯碼器數(shù)據(jù)輸入插口A~D相連，測試其功能。同樣，在實驗譯碼器時，將4511從原來的插座上取下來，插在操作平臺數(shù)字集成電路插座上搭接電路，并用帶有插針的軟導(dǎo)線把4511輸出端a～g與原集成電路插座上相應(yīng)的第9~15管腳插孔連通，把數(shù)碼管(帶限流電阻器)接入測試電路，用來實驗4511功能。

　　下圖為數(shù)字集成電路實驗板一位數(shù)碼顯示器示范連接。

　　時鐘電路采用TTL數(shù)字集成電路74LSOO(1/2)，定時電阻器選用2.2kΩ，定時電容器選用220μF，時鐘電平顯示器選用白色發(fā)光二極管，限流電阻器為390Ω。時鐘信號由74LSOO笫6腳輸出端通過兩端帶有插針的軟導(dǎo)線與CD4518時鐘端CP相連，CD4518輸出端Q1~Q4通過導(dǎo)線分別與電平顯示器X1~X4相連，Q1~Q4還通過導(dǎo)線分別與CD4511數(shù)據(jù)輸入端ABCD相連。接通電源開關(guān)S5，時鐘端白色發(fā)光二極管閃亮，與此同步的4位電平顯示器紅色、綠色、黃色和藍(lán)色發(fā)光二極管顯示出BCD碼，數(shù)碼管顯示出O~9阿拉伯?dāng)?shù)字。

　　數(shù)字集成電路實驗板需要配備實驗所用的元器件插件，其數(shù)量和規(guī)格可以參照數(shù)字集成電路基本實驗元器件明細(xì)表。實驗板采用面包板連接電路的模式與基本數(shù)字部件相結(jié)合的方法進(jìn)行數(shù)字集成電路基本實驗，既能保證搭接電路的直觀性、靈活性，又能保證搭接電路的可靠性、便捷性;實驗電路不需要焊接，無污染，可以不用交流電源，操作安全，采用一體化電路實驗板，管理方便，特別適用于數(shù)字集成電路課堂教學(xué)。

　　五、數(shù)字集成電路實驗板坐標(biāo)圖

　　下圖為數(shù)字集成電路實驗板坐標(biāo)圖，每一個格的間距為2.54mm，供繪制印刷電路板圖時參考。