实验一_TTL集成逻辑与非门参数的测试

1、实验九实验九 TTLTTL集成逻辑与非门集成逻辑与非门 参数的测试实验参数的测试实验 实验目的实验目的实验原理实验原理实验参考电路实验参考电路实验预习要求实验预习要求实验内容和步骤实验内容和步骤实验注意事项实验注意事项TTLTTL使用注意事项使用注意事项实验设备与器材实验设备与器材实验思考题实验思考题 实验报告要求实验报告要求 一一 实验目的实验目的 了解TTL与非门各参数的意义。 掌握TTL集成与非门主要参数的测试方法。 掌握TTL器件的使用规则。 二二 实验原理实验原理 随着现代电子技术的飞速发展，集成电路具有体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、功耗小、成本低和工作速度快等优点，因此它在数字

2、电路领域中，几乎取代所有分立元件电路。集成逻辑门是构成各种数字电路的基本逻辑单元，而TTL与非门是目前使用较普遍的一种基本逻辑门电路。与非门主要参数的测量是选择器件与设计逻辑电路时必须掌握的。 本实验采用74系列双列直插式四2输入TTL与非门74LS00集成芯片进行参数测试，其外形引脚排列及逻辑符号如图2-1-1所示。 图2-1-1 74LS00外形引脚排列和TTL与非门逻辑符号 （1）平均功耗PTTL与非门工作于开态（输出低电平）和关态（输出高电平）时，电源电流值是不同的。电路处于稳定开态时的空载功耗称为空载导通功耗PL：PL =IEL VCC式中，IEL 空载导通电源电流；VCC 电源电压

3、。测试条件：与非门的输入端悬空，输出空载，VCC=5V。电路处于稳定关态时的空载功耗称为空载截止功耗PH：PH =IEHVCC式中，IEH 空载截止电源电流；VCC 电源电压。测试条件：与非门的输入端至少有一个接地，输出空载，VCC=5V。平均功耗：P为电路空载导通功耗PL与空载截止功耗PH的平均值。即：2HLPPP2HLPPP (2) 输入短路电流IIS输入短路电流是在输入端接地时流经输入端的电流IIS。由于输入端接地，因此又称它为低电平输入电流，以IIL表示。它是与非门的一个重要参数，因为入端电流就是前级门电路的负载电流，其大小直接影响前级电路带动负载的个数，因此IIL越小越好。测试条件：

4、被测某个输入端通过电流表接地，其余各输入端悬空，输出空载，VCC=5V。 （3）电压传输特性TTL与非门电压传输特性是指输出电压UO随输入电压Ui变化的关系曲线：UO =f(Ui )电压传输特性的测试方法可采用逐点测试法，即利用电位器调节被测输入电压Ui，按表212 的要求逐点测出输出电压UO，将数据填入表 212 中，根据测量的结果画出电压传输特性曲线。电压传输特性曲线可以反映出TTL与非门UOH，UOL，UON，UOFF等主要特性参数。 输出逻辑高电平UOH和输出逻辑低电平UOL在电压传输特性曲线截止区的输出电压为输出逻辑高电平UOH ;饱和区的输出电压为输出逻辑低电平UOL。 开门电平U

5、ON、关门电平UOFF及阈值电压UTH通常规定TTL与非门额定输出逻辑高、低电平分别为UOH =3V和UOL = 0.35V。在保证输出为额定高电平(3V)的90(2.7V)的条件下，允许输入的低电平最大值称为关门电平UOFF；在保证输出为额定低电平(0.35v)的条件下，允许输入的高电平最小值，称为开门电平UON。一般情况UOFF0.8V，Uon1.8V。 在转折区内，TTL与非门状态发生急剧的变化，通常将转折区中点对应的输入电压称为TTL门的阈值电压UTH 。一般UTH 1.4V。 （4）扇出系数NO 扇出系数NO是指输出端最多能带同类门的个数。它反映门电路输出端驱动负载的能力。NO=式中

6、，IOlmax UOL不大于0.35V时允许灌入的最大灌入负载电流；IIS TTL与非门的输入短路电流。测试方法：通过调节电位器RL的阻值，使输出电压UO=0.35V，测出此时的负载电流IOLmax，这就是允许灌入的最大负载电流。（5）平均传输延迟时间tpd在集成门电路中由于晶体管开关时间的影响，使得输出和输入之间存在延迟，即存在导通延迟时间tPHL和截止延迟时间tPLH。平均传输延迟时间为tpd=tpd的大小反映了TTL门的开关特性，主要说明TTL门的工作速度。 SOLmaxIII2PLHPHLtt如图2-1-2所示。图 212 延迟时间 由于TTL门电路的延迟时间较短，直接测量时对函数发生

7、器和示波器的性能要求较高，所以一般采用环形振荡器法进行测量。测量方法：由奇数个门首尾相连组成环形振荡器进行测量：tpd=式中，N为门电路的个数，T为环形振荡器的振荡周期。 NT2Nf21三三 实验参考电路实验参考电路 与非门主要参数IEL，IEH，IIS，NO，tpd测试电路图2-1-3 IEH测试电路原理 图2-1-4 NO测试电路原理 图2-1-5 电压传输特性测试电路原理 图2-1-3 IEH测试电路原理 图2-1-4 NO测试电路原理 图2-1-5 电压传输特性测试电路原理 图2-1-6 用环形振荡器测tpd电原理图 图2-1-7 IEL测试电路原理 图2-1-8 IIS测试电原理路

8、四四 实验预习要求实验预习要求 预习有关TTL与非门电路原理，逻辑功能。 了解与非门参数的测试方法及参数定义。五五 实验内容和步骤实验内容和步骤 （1）验证与非门74LS00的逻辑功能将与非门的两输入端分别接到数字逻辑实验箱的逻辑开关k1和k2上，输出端接发光二极管LED。按图2-1-9连接,并将输出结果添入表2-1-1中表表 211 A接K1B接K2Y(LED)图2-1-9 与非门逻辑功能测试ABY00011011表2-1-1 与非门逻辑功能表（2）分别按图217，图213，图218，图214，图216接线，测出与非门的主要参数IEL ，IEH，IIS，NO，tpd ，并将测试结果填入表21

9、2中。表表 212 与非门主要参数的测试与非门主要参数的测试（3）测试与非门的电压传输特性 按图215接线，调节电位器RL，使I从0V向高电平变化，逐点测量Ui和 UO对应值，将数据填入表213 中。表213 与非门的电压传输特性 根据测量结果，在坐标纸上画出与非门的电压传输特性曲线。可以从该曲线上读取UOH,UOL,UON, UOFF 等参数。脉冲参数IELIEHIILIIHNOtpd测量值Vi(V)0 0.20.3 0.6 0.8 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.82 2.53 3.5 44.55Vo(V)六六 实验注意事项实验注意事项 （1）双列直插式集成芯片

10、插入方法要正确，一般要将有定位标记（缺口）的往左边，无缺口边往右，插入实验板上。（2）根据不同的实验内容连接实验电路图，正确地连接电阻、电压表、电流表和示波器等，注意具体的布线原则和方法，器件和连线都要插牢不能松动，否则实验无法进行。（3）测量时，最大不要超过20mA，否则将损坏器件。（4）在测量平均功耗P时，由于1片74LS00器件上有4个与非门，所以测试值必须除以4。maxOLI七七 TTLTTL集成电路使用注意事项集成电路使用注意事项 （1）正确选择电源电压TTL集成电路的电源电压允许变化范围一般在4.55.5V之间。在使用时，不能将电源与地颠倒接反。否则TTL集成电路将会因为过大电流而

11、造成器件损坏。（2）不要在输入端施加超过电源电压的信号。（3）对输入端的处理虽然TTL逻辑门的输入端悬空相当于输入“1”，但悬空的输入端比较容易受到外界干扰引起电路的误动作。所以，多输入逻辑门没有使用的输入端必须妥善处理，按逻辑门的功能特点接至相应的逻辑电位上。（4） 对于输出端的处理一般的TTL电路输出端不允许直接接到一起，只有集电极开路门（OC门）和三态门可以把输出端连在一起实现线与。集成门电路的输出更不允许与电源或地短路，否则可能造成器件损坏。 八八 实验设备与器材实验设备与器材 （1）数字逻辑实验箱 1台（2）双踪示波器 1台（3）函数发生器 1台（4）万用电表 1台（5）集成四-2输入与非门74LS00 1只（6）多圈电位器 1k 1只（7）电阻 若干 九九 实验思考题实验思考题 门电路的带负载能力是什么？ 测量扇出系数NO