电子技术实验-实验十四

实验名称实验十四TTL，CMOS门电路参数及逻辑特性的测试系别电子科学系班号11级电子科学系实验日期2013年10月22日实验报告完成日期2013年10月25日1、实验目的1掌握TTL，CMOS与非门参数的测量方法；2掌握TTL，CMOS与非门逻辑特性的测量方法；3掌握TTL与CMOS门电路接口设计方法2、实验原理（1）TTL门电路TTL门电路是标准的集成数字电路，其输入和输出端均采用双极型三极管结构7400与非门管脚图1TTL与非门的主要参数1输入短路电流IIS与非门某输入端接地（其他输入端悬空）时，该输入端流入地的电流。2输入高电平电流IIH与非门某输入端接VCC（5V），其他输入端悬空或接VCC时，流入该输入端的电流。VIIIMA3开门电平VON使输出端维持低电平VOL所需的最小输入高电平，通常以VO04V时的VI的定义。4关门电平VOFF是输出端保持高电平VOH所允许的最大输入低电平，通常以VO09VON时VI的定义。阙值电平VTVTVOFFVON/25开门电阻RON某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端维持低电平所需的最小电阻值。6关门电阻ROFF某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端保持高电平所允许的最大电阻值。IIHIISTTL与非门输入特性曲线VIRVONVOFFRONROFF7输出低电平负载电流IOL输出保持低电平VO04V时允许的最大灌流8输出高电平负载电流IOH输出保持高电平VO09VOH时所允许的最大拉流9平均传输延迟时间TPDTPDTONTOFF/22TTL与非门的电压传输特性TTL与非门的电压传输特性是描述输出电压VO随输入电压VI变化的曲线。TTL与非门电压传输特性（2）CMOS门电路CMOS门电路是另一种常用的标准数字集成电路，其输入，输出结构采用单极型三极管结构C4011与非门管脚图VOH09VOHVOLVILVOFFVONVIVO1CMOS门电路的主要参数1CMOS门电路输入端具有保护电路和输入缓冲，而输入缓冲为CMOS反相器，为电压控制器件，故当输入信号介于0VDD时，II0多余输入端不允许悬空2输出低电平负载电流IOL输出保持低电平VO005V时允许的最大灌流3输出高电平负载电流IOH输出保持高电平VO09VOH时所允许的最大拉流4平均传输延迟时间TYTYTONTOFF/22CMOS门电路的电压传输特性VOVTNVTPVI1/2VDDVDDCMOS电压传输特性CMOS与非门的电压传输特性是描述输出电压VO随输入电压VI变化的曲线。3与非门的逻辑特性ABQ0101110VDD1/2VDD3）TTL电路与CMOS电路的接口设计1接口条件驱动门负载门VOHMINVIHMINVOLMAXVILMAXIOHMAXNIIHMAXIOLMAXMIILMAX3、实验仪器示波器，函数信号发生器，四位半数字多用表，多功能电路实验箱4、实验内容1TTL，CMOS与非门主要参数的测量1测量IIS,IIHVOL,VOH电路如下所示，将输入端2串接电流表到地，此时电流表的指示值为IIS,电压表指示值为VOH。另一图将输入端2串接电流表到电源，此时的电流表指示值为IIH，电压表的指示值为VOLTTL参数测试图TTL灌流负载能力测量图CMOS参数测试图CMOS灌流能力测量图2TTL与非门平均传输延迟时间的测量如下所示，三个与非门首尾相接便构成环形振荡器，用示波器观测输出波形，并测出振荡周期T，计算出平均传输延迟时间TYT/6TTL平均传输时间测量图CMOS平均传输时间测量图参数IISVOHVOLTPDTTL09497A3468V18022MV83NSCMOS5053V062MV75NS2TTL与非门传输特性的测量测量图如下所示，输入正弦波信号VI（F200HZ,VIPP05V,示波器置于XY扫描，观测并画出与非门电压性曲线，用示波器测量VOH，VOLVON，VOFFTTL门电路电压传输特性测量图器件TTL器件CMOS参数VOHVOLVONVOFFVOHVOLVT测量值406V00133V1419V963MV49V012524253观测CMOS门电路带TTL门电路（当电源电压均为5V时）1CMOS输出带一个TTL门时，当CMOS门输入端分别为高电平（5V）或低电平（0V）时，测量CMOS与非门输出端电平。2CMOS输出带四个TTL门时（四个TTL门输入并接），在CMOS输入端分别输入高电平5V，或低电平（0V）时，测量CMOS与非门输出端的相应电平。CMOS输出带一个TTL门CMOS输出带四个TTL门CMOSTTLCMOSTTLCMOS带一个TTLVOVOCMOS带四个TTLVOVOVIL0V5043V5742MVVIL0V5054V6311MVVIH5V242MV4041VVIH5V1033V3985V4观测TTL门电路带CMOS门电路（当电源电压分别为5V,12V）的情况测量电路如下，在A端加入TTL信号F10KHZ用示波器观察记录A,B,D各点