实验一 TTL与非门的参数测试

实验一实验一 TTLTTL 与非门的参数测试与非门的参数测试 一 实验目的一 实验目的 掌握TTL与非门主要参数的测试方法 掌握TTL与非门电压传输特性的测试方法 熟悉集成元器件管脚排列特点 二 实验原理二 实验原理 TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种基本逻辑门 使用时必须对它的 逻辑功能 主要参数和特性曲线进行测试 以确定其性能好坏 本实验采用TTL集成元器件74LS00与非门进行测试 它是一个2输人端4与非门 形状为双列直插式 逻辑表达式为F A B 其逻辑符号及外引线排列图如图1 1 a b c d 所示 图 1 1 与非门逻辑符号及 74LS00 外引线排列图 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 d 74LS00 引脚排列 VCC GND 74LS00 a 国内常用符号 A B Y b 国外常用符号 A B Y C 国际标准符号 A B Y 1 TTL与非门主要参数 1 输出高电平VOH和输出低电平VOL VOH是指与非门一个以上的输入端接低电平或接地时 输出电压的大小 此时 门电路处于截止状态 如输出空载 VOH必须大于标准高电平 VSH 2 4V 一般 在3 6V左右 当输出端接有拉电流负载时 VOH将降低 VOL是指与非门的所有输人端均接高电平时 输出电压的大小 此时门电路处 于导通状态 如输出空载 VOL必须低于标准低电平 VSL 0 4V 约为0 1V左右 接有灌电流负载时 VOL将上升 2 低电平输入电流IIL IIL是指当一个输入端接地 而其他输入端悬空时 输入端流向接地端的电流 又称为输入短路电流 IIL的大小关系到前一级门电路能带动负载的个数 3 高电平输入电流IIH IIH是指当一个输入端接高电平 而其他输入端接地时 流过接高电平输入端 的电流 又称为交叉漏电流 它主要作为前级门输出为高电平时的拉电流 当IIH 太大时 就会因为 拉出 电流太大 而使前级门输出高电平降低 4 输入开门电平VON和关门电平VOFF VON是指与非门输出端接额定负载时 使输出处于低电平状态时所允许的最小 输入电压 换句话说 为了使与非门处于导通状态 输入电平必须大于VON VOFF是指使与非门输出处于高电平状态所允许的最大输人电压 5 扇出系数N0 N0是说明输出端负载能力的一项参数 它表示驱动同类型门电路的数目 N0 的大小主要受输出低电平时 输出端允许灌人的最大电流的限制 如灌人负载电 流超出该数值 输出低电平将显著抬高 造成下一级逻辑电路的错误动作 6 空载导通功耗PON 静态工作 输出为低电平时的功耗 即电源电压VCC和导通电源电流ICCL的乘 积 2 TTL与非门的电压传输特性 TTL与非门电路的电压传输特性 表示输入电压从零电平逐渐升到高电平时 输出电压的变化 利用电压传输特性曲线不仅可直接读出其主要静态参数 如 VOH VOL VON VOFF VNH和VNL 如图1 2所示 还可以检查和判断TTL与非门 的好坏 如若VON和VOFF 两个数值越靠近 越接近同一数值 阈值电平VT 就说明 与非门电路的特性曲线愈陡 抗干扰能力越强 高电平噪声容限VNH VNH VSH VON 2 4V VON 低电平噪声容限VNL VNL VOFF VSL VOFF 0 4V 3 平均传输延迟时间tpd tpd是衡量门电路开关速度的参数 原因是输出电压对输入电压有一定的时间 延迟 tpd等于导通时间和截止时间的平均值 由于TTL门电路的延迟时间较小 直接测量时对信号发生器和示波器的性能要 求较高 故实验一般采用测量由奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期T来求 得 其工作原理是 假设电路在接通电源后某一瞬间 电路中A点为逻辑 1 经过三级门的延时后 使A点由原来的逻辑 1 变为逻辑 0 再经过三级门的 延时后 A点电平有重新变为逻辑 1 电路的其它各点的电平也跟随变化 说 明使A点发生一个周期的振荡 必须经过6级门的延迟时间 因此平均传输延迟时 间为 tpd T 6 1 三 实验仪器及器件三 实验仪器及器件 DZX 2B型电子学综合实验装置 YB4320A双踪四迹示波器 集成2输入端四与 非门74LS00 1片 电阻 电位器导线若干 四 实验内容四 实验内容 1 测试TTL与非门的各项参数分别列表记录所测得数据 1 分别测量TTL与非门74LS00在带负载和开路两种情况下的输出高电平VOH和 输出低电平VOL 表一 带负载开路 VOH V VOL V VOH V VOL V 3 590 2964 040 08 VCC 5 1K VOH RL 1 4 74LS00 图 1 3 VOH的测试电路 VCC RL 500 VOL 1 4 74LS00 图 1 4 VOL的测试电路 2 测量输入开门电平 VON和关门电平 VOFF 表二 VOH V VOFF V VOL V VON V 3 591 140 2961 92 3 测量低电平输入电流IIL和高电平输入电流IIH 表三 IIL mA IIH mA 0 270 4 测量扇出系数N0 VCC 1 4 74LS00 图 1 7 IIL的测试电路 mA VCC A 1 4 74LS00 图 1 8IIH的测试电路 VCC 1 4 74LS00 VOH VI0 RL 10K 0 8V 10K 图 1 5VOFF和 VOH的测试电 路 VCC RL IL 500 V 3 2V 1 4 74LS00 10K 图 1 6 VON和 VOL的测试电 路 VCC 10K V 100 IIL R RPL 1 4 74LS00 图 1 9 扇出系数 N0的测试电路 mA VCC ICCL 1 4 74LS00 图 1 10 空载导通功耗 PON测试电路 表四 VOL V I0L mA IIL mA No 0 39 580 2735 5 测量空载导通功耗PON 表五 VCC V ICCL mA PON VCC ICCL mW 53 2816 4 2 测试电压传输特性 表六 VI V 0 10 20 30 40 50 60 70 80 91 01 1 V0 V 4 034 034 034 034 034 034 034 034 024 024 024 024 024 023 983 983 983 983 983 983 353 35 VI V 1 151 201 221 241 261 281 301 351 401 451 50 VI V 3 073 070 910 910 600 600 500 500 310 310 260 260 1020 1020 0090 0090 090 090 090 090 090 09 V0 V 1 601 701 801 902 002 53 03 54 04 55 0 V0 V 0 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 090 09 3 测量平均传输延迟时间tpd 表七 T ns tpd ns 30305 5 五 实验报告要求五 实验报告要求 VCC 1 4 74LS00 V0 VVVI RP 1K 图 1 11 与非门电压传输特性测 试电路 T 3 4 74LS00 图 1 12 tpd测试电路 1 列表记录 整理数据 并对结果进行分析 见表一至表七 2 根据实验数据画出传输特性曲线 试在曲线上标出 VOH VOL VON VOFF 计算VNH和VNL 六 思考题六 思考题 1 TTL电路多余的输入端应如何处理 为什么