第三章实验

实验二TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试一、实验目的l．掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法2．掌握TTL器件的使用规则3．进一步熟悉数字电路实验箱的结构，基本功能和使用方法二、实验原理在数字电路设计时，要使用各种门电路。门电路的参数的好坏，在很大程度上影响整机的性能和可靠性。本实验通过测试TTL型74LS00与非门的主要参数，掌握两类常用门电路的主要参数和测试方法。74LS00和CD4011集成电路外引脚排列图如图3-1(a)（b）所示。1．与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”。)其逻辑表达式为Y=AB…。2．电源电流包括输出低电平时电源电流ICCL、输出高电平时电源电流ICCH。与非门处于不同的工作状态时，电源提供的电流是不同的。ICCL是指输入全部高电平，输出为低电平且空载时，电源提供给器件的电流。ICCH是指每个门各有一个以上输入端为低电平（或接地），输出为高电平和空载时，电源提供给器件的电流。通常ICCL＞ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。器件的最大功耗为PCC＝VCC·ICCL（PCC—空载导通功耗指输入全部为高电平、输出为低电平且不带负载时的功耗，VCC—电源电压）。手册提供的电源电流和功耗值是指整个器件的电源电流和总的功耗。ICCL和ICCH测试电路如图所示。３．低电平输入电流IIL与高电平输入电流IIHIIL是被测输入端接低电平0.2V、其余输入端悬空时，流经此输入端的电流值。（注：实验中可将输入端接地，这时测得为输入短路电流IIS，IIS≈IIL。实际IIS的数值比IIL的数值约大一点）。在多级门电路中，IIL为前级门输出低电平时，后级门的输入端向前级门灌入的电流，它会影响到前级门输出的低电平值（使输出低电平升高）。IIH是被测输入端接高电平，其余输入端接地，流入被测输入端的电流值（也称输入漏电流IIH）。在多级门电路中，IIH是前级门输出为高电平时，流入后级门输入端的电流，它会影响到前级门输出的高电平值（使高电平降低）。由于IIH较小（IIH为μA级，而IIＬ为mA级），用一般万用表难以测出。IIH、IIＬ的测量电路如图3-3(b)、(c)所示。输入电流的值越小越好，可使输出门带动较多的同类门电路。4．高电平输出电流IOH、低电平输出电流IOL由生产厂规定的额定输出电流值。对74LS型门电路，IOH=-400μA（由输出端流出），IOL=8mA（由外部灌入）5．扇出系数NONO是指门电路能正常驱动同类门的个数，它是衡量门电路带负载能力的一个参数。TTL与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数，即低电平扇出系数NOL和高电平扇出系数NOH。应选择两者中小的为电路的扇出系数NO。74LS00以NOL作为门的扇出系数。ILOLOLIIN通常NOL≥８6．电压传输特性门电路的输出电压VO随输入电压Vi的变化用曲线描绘出来，称为门电路的电压传输特性，通过它可读得门电路的一些重要参数，如输出高电平电压VOH、输出低电平电压VOL、关门电压Voff、开门电压Von、阈值电压VT及抗干扰噪声容限VNL、VNH等值。测试电路如图3-3(e)所示，采用逐点测试法，调节RW逐点测Vi及Vo，然后绘成曲线。其中：①阀值电压VT：指传输特性曲线的转折区所对应的输入电压，也称门槛电压。VT是决定与非门电路工作状态的关键值。Vi＞VT时，门输出低电平VOL，Vi＜VT时门输出高电平VOH。②关门电压Voff：在保证输出为额定高电平的90％条件下，允许的最大输入低电平值。③开门电压VON：在保证输出为额定低电平时，所允许的最小输入高电平值。Voff和VOn表明了在正常工作情况下，输入电平的极限值。即如果与非门可靠输出高电平，则必Vi＜Voff，而要可靠输出低电平则必Vi＞Von。五、实验器材1.数字实验箱：＋5V直流电源、逻辑开关、0-1指示器2.双踪波示波器3.低频信号发生器4.万用表:直流电压表、直流毫安表、直流微安表5.74LS00、1K电位器、10K电位器、200Ω电阻器（0.5W）以上全各一只六、实验报告要求1.验证TTL集成与非门74LS20的逻辑功能门的四个输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”。门的输出端接由LED发光二极管组成的0-1指示器的显示插口，LED亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。按表2—1的真值表逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。2.用方格纸画出电压传输特性曲线。3.计算门电路的平均传输延迟时间tpd。ICC(mA)ICCH(mA)IiLμAIOL(mA)iLOLOIIN测试条件Vcc＝？测量表的名称、编号参考表1Vi(V)00.40.80.911.11.21.31.41.622.53Vo(V)参考表2