TTL与非门参数测试

1、数字电路实验数字电路实验 课程类别：专业基础课课程类别：专业基础课适用专业与学时学分：适用专业与学时学分：适用专业适用专业实验课学时实验课学时总学分总学分自动化自动化32322 2测控技术测控技术 32322 2通信工程通信工程 32322 2电子信息电子信息32322 2网络工程网络工程16161 1计算机计算机16161 1光电光电16161 1实验教学目的实验教学目的实验方式与基本要求实验方式与基本要求实验课程内容实验课程内容实验成绩与考核实验成绩与考核实验中应注意的问题实验中应注意的问题故障检测与排除故障检测与排除实验教学目的实验教学目的 本实验课本实验课是大学有关理工类专业一门重要基

2、础实践教是大学有关理工类专业一门重要基础实践教学课。学课。该实验课重在培养学生数字电路的实践技能，不仅该实验课重在培养学生数字电路的实践技能，不仅要求学生完成基本实验、综合实验，还要学会设计中小型要求学生完成基本实验、综合实验，还要学会设计中小型数字系统的工程方法，并能独立完成调试过程。数字系统的工程方法，并能独立完成调试过程。 目的目的是使学生更好地巩固和加深对理论知识的理解，是使学生更好地巩固和加深对理论知识的理解，增强学生理论联系实际的能力，提高学生的工程素质，通增强学生理论联系实际的能力，提高学生的工程素质，通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的过实践教学引导学生在理论指

3、导下有所创新，为专业课的学习和今后工作打下良好的基础。学习和今后工作打下良好的基础。实验方式实验方式（1 1）完成）完成实验预习实验预习，进入实验室时必须提交本次，进入实验室时必须提交本次 实验的实验的预习报告预习报告。（2 2）由指导教师讲解实验的基本要求、任务、操作）由指导教师讲解实验的基本要求、任务、操作 步骤及注意事项。步骤及注意事项。 （3 3） 在教师的指导下，完成本专业必修的实验项目在教师的指导下，完成本专业必修的实验项目 和选修的实验项目。和选修的实验项目。（4 4） 一人一组独立完成实验项目。一人一组独立完成实验项目。实验基本要求实验基本要求（1 1）掌握数字逻辑实验箱等常用

4、仪器的基本原理、功能）掌握数字逻辑实验箱等常用仪器的基本原理、功能及其及其 使用方法。使用方法。 （2 2）掌握常用数字集成电路的主要参数及逻辑功能）掌握常用数字集成电路的主要参数及逻辑功能 的基本测试方法、器件优劣的判断。的基本测试方法、器件优劣的判断。 （3 3）具有使用仪器查找和排除电路故障的能力，）具有使用仪器查找和排除电路故障的能力， 能根据电路原理对故障现象进行分析，能根据电路原理对故障现象进行分析， 借助相关仪器，逐步缩小故障范围，排除故障。借助相关仪器，逐步缩小故障范围，排除故障。 （4 4）通过实验，进一步掌握数字电路的综合分析与设计通过实验，进一步掌握数字电路的综合分析与设

5、计方法。方法。 序号序号实验项目名称实验项目名称内容提要内容提要实验实验要求要求实验实验类型类型1 1电子仪器的使用，电子仪器的使用，TTLTTL芯片性能和参芯片性能和参数的测定数的测定TTL与非门逻辑功能、主要参数的测试方法与使与非门逻辑功能、主要参数的测试方法与使用；用；数字电路实验箱；数字电路实验箱；进一步熟悉示波器；进一步熟悉示波器；数字万用表的使用数字万用表的使用 必修必修验证验证2 2组合逻辑电路一组合逻辑电路一SSI/MSISSI/MSI组合逻辑电路的功能测试与设计：组合逻辑电路的功能测试与设计：原码原码/ /反码发生器；反码发生器； 全加器的逻辑功能测试及全加器的逻辑功能测试及

6、应用；应用； 码制转换；码制转换； 数据选择器的逻辑功能的数据选择器的逻辑功能的测试及其应用；测试及其应用；（74LS15374LS153）双四选一数据选择）双四选一数据选择器实现一个四变量组合逻辑函数。器实现一个四变量组合逻辑函数。 必修必修验证验证3 3组合逻辑电路二组合逻辑电路二译码器的逻辑功能的测试及其应用：译码器的逻辑功能的测试及其应用：双二双二-四线译码器（四线译码器（74LS13974LS139）；）； 三三-八线译八线译码器（码器（74LS13874LS138）；）； 用译码器实现数据分配器；用译码器实现数据分配器； 用数据分配器和数据选择器构成多路信号传输电用数据分配器和数据

7、选择器构成多路信号传输电路；路； 用用74LS13974LS139实现三实现三六或三六或三七线译码。七线译码。 必修必修综合综合4 4集电极开路集电极开路OCOC门门与三态门的应用与三态门的应用集电极开路集电极开路OCOC门与三态门的逻辑功能与应用；门与三态门的逻辑功能与应用； OCOC门的线与、驱动和电平转换；门的线与、驱动和电平转换；三态门构成的总三态门构成的总线应用。线应用。必修必修综合综合 实验内容安排实验内容安排 （自动化（自动化 、测控、测控通信工程、电子专业适用通信工程、电子专业适用. 32. 32学时）学时）5 5触发器及其应用触发器及其应用触发器逻辑功能的测试；触发器逻辑功能

8、的测试；触发器逻辑功能触发器逻辑功能的相互转换和应用；的相互转换和应用；采用边沿采用边沿JKJK（74LS11274LS112）、）、D D（74LS7474LS74）触发器和三）触发器和三-八线译码器构成一个八线译码器构成一个流水灯电路。流水灯电路。必修必修综合综合6 6计数器和译码显示器的计数器和译码显示器的设计与应用；移位寄存设计与应用；移位寄存器及其应用器及其应用计数器和移位寄存器逻辑功能的测试；计数器和移位寄存器逻辑功能的测试；利利用给定计数器（用给定计数器（74LS16174LS161、74LS19174LS191）实现任意）实现任意模值计数器；模值计数器； 通过数码管或通过数码管

9、或LEDLED显示计数器显示计数器的状态；的状态；采用双向移位寄存器（采用双向移位寄存器（74LS19474LS194）设）设计任意模值的环形和扭环形计数器。计任意模值的环形和扭环形计数器。必修必修综合综合7 7波形产生及整形：波形产生及整形：555555定时电路应用定时电路应用1 1）晶体多谐振荡器电路参数测试。）晶体多谐振荡器电路参数测试。2 2）用）用555555定时电路设计：定时电路设计：多谐振荡器；多谐振荡器；单单稳态触发器；稳态触发器； 施密特触发器。施密特触发器。 必修必修综合综合8 8基于基于EWBEWB软件的数字电软件的数字电路仿真实验一路仿真实验一熟悉熟悉Electroni

10、cs Workbench 5.0Electronics Workbench 5.0软件的使用，软件的使用，设计一个交通灯控制电路。设计一个交通灯控制电路。选修选修设计设计9 9基于基于EWBEWB软件的数字电软件的数字电路仿真实验二路仿真实验二设计一个数字时钟控制电路。具有时、分、秒设计一个数字时钟控制电路。具有时、分、秒的校正功能。的校正功能。选修选修设计设计实验成绩与考核实验成绩与考核（1 1）学生第一次进入实验室后，按学号顺序与实验台编号依次）学生第一次进入实验室后，按学号顺序与实验台编号依次 固定座次固定座次，以后每次实验均按该方法固定自己的实验台。，以后每次实验均按该方法固定自己的实

11、验台。 （2 2）学生所记录的实验数据等应符合实验教学要求（经教师认）学生所记录的实验数据等应符合实验教学要求（经教师认 可），评分，记入平时成绩。可），评分，记入平时成绩。 学生学生整理好自己的实验台整理好自己的实验台后方可离开实验室。后方可离开实验室。 （3 3）未完成实验的学生利用该周星期六和星期天另行）未完成实验的学生利用该周星期六和星期天另行补做补做实验。实验。（4 4）指导教师）指导教师检查预习报告检查预习报告和和批改实验报告批改实验报告，评分，记入平时，评分，记入平时 成绩册，平时成绩占该实验课总成绩的成绩册，平时成绩占该实验课总成绩的70%70%。 （5 5）在完成该教学实验后

12、，安排一次综合性实验考试，考试内）在完成该教学实验后，安排一次综合性实验考试，考试内 容由学生抽签确定，考试过程中由指导老师当场评分，该容由学生抽签确定，考试过程中由指导老师当场评分，该 实验考试成绩占实验总成绩的实验考试成绩占实验总成绩的30%30%。 采用教材采用教材 采用教材采用教材 电子技术基础实验电子技术基础实验 电子基础教学实验中心编著电子基础教学实验中心编著 四川大学出版四川大学出版 2005.82005.8参考资料参考资料数字逻辑数字逻辑毛法尧毛法尧 高等教育出版社高等教育出版社 2000.72000.7电子技术基础（数字部分）电子技术基础（数字部分）康华光康华光 高等教育出版

13、社高等教育出版社 2000.6 2000.6数字电子技术基础数字电子技术基础阎石阎石 高等教育出版社高等教育出版社 1998.111998.11电路与电子学电路与电子学刘淑英等刘淑英等 电子工业出版社电子工业出版社 2002.32002.3实验中应注意的问题实验中应注意的问题 电路设计问题电路设计问题 在数字逻辑电路设计时，应根据要求进行设计。在数字逻辑电路设计时，应根据要求进行设计。布线问题布线问题 做到认真、合理地布线：做到认真、合理地布线： 1.1.设计电路，画出逻辑电路图，并标出各管脚号，将所用芯片设计电路，画出逻辑电路图，并标出各管脚号，将所用芯片 所有端（数据输入，使能、清零、置位

14、等端子）预先标记：接所有端（数据输入，使能、清零、置位等端子）预先标记：接电源、地或外部输入信号等，为实验布线打好基础。电源、地或外部输入信号等，为实验布线打好基础。2. 2. 布线时，先将电源和地线接好（包括使能端、清零端等），再布线时，先将电源和地线接好（包括使能端、清零端等），再 按信号的输入输出关系连好电路，需要经常变换的信号线最后接。按信号的输入输出关系连好电路，需要经常变换的信号线最后接。3. 3. 接好后，对照电路图仔细核对后，再打开电源，开始实验测试。接好后，对照电路图仔细核对后，再打开电源，开始实验测试。故障检测与排除故障检测与排除用设计好的数字电路进行实验，电路达不到预期的

15、逻辑功能时，如果是组用设计好的数字电路进行实验，电路达不到预期的逻辑功能时，如果是组合电路，说明电路没能按真值表工作；如是时序电路，说明电路没能按状合电路，说明电路没能按真值表工作；如是时序电路，说明电路没能按状态表工作，均表明电路存在故障。态表工作，均表明电路存在故障。发现和排除故障主要掌握数字电路是一个二元系统（只用发现和排除故障主要掌握数字电路是一个二元系统（只用“0”0”和和“1”1”两两种状态）的特点，利用种状态）的特点，利用“逻辑判断逻辑判断”方法：方法：1. 1. 完成布线后应检查一遍，以查出漏接和错接的导线。完成布线后应检查一遍，以查出漏接和错接的导线。2.2. 检查电源是否正

16、常，芯片是否发烫，如是，则立即断电。检查电源是否正常，芯片是否发烫，如是，则立即断电。3.3. 用逻辑笔查出断线、引线虚接等。按照电路的逻辑功能，分别检查用逻辑笔查出断线、引线虚接等。按照电路的逻辑功能，分别检查各级电路的输入输出是否正常。各级电路的输入输出是否正常。4.4. 对于有故障的多级电路，为减少调测工作量，可将可疑范围分成两对于有故障的多级电路，为减少调测工作量，可将可疑范围分成两个区，分别检测。个区，分别检测。5.5. 如果怀疑芯片坏了，对于如果怀疑芯片坏了，对于SSISSI或简单功能的或简单功能的MSIMSI，可以通过测试它，可以通过测试它的逻辑功能，迅速判断芯片的好坏。的逻辑功

17、能，迅速判断芯片的好坏。实验箱面板介绍实验箱面板介绍电电源源开开关关LED发光二极管发光二极管 显示区（共显示区（共12个）个）连线区连线区逻辑开关区（逻辑开关区（12个）个）单脉冲单脉冲连续脉冲连续脉冲逻辑笔逻辑笔七段数码管显示区七段数码管显示区BCD码输入码输入（1 1）熟悉数字电路实验箱的基本功能和使用方法，进一）熟悉数字电路实验箱的基本功能和使用方法，进一 步熟悉示波器和数字万用表的使用。步熟悉示波器和数字万用表的使用。（2 2）掌握）掌握TTL与非门基本电参数的测试方法，了解与非门基本电参数的测试方法，了解 TTL集成电路的参数规范。集成电路的参数规范。1. 1. 实验目的实验目的（

18、1 1）实验器件）实验器件:TTL:TTL芯片芯片74LS0074LS00。（2 2）实验设备：数字电子技术实验箱）实验设备：数字电子技术实验箱1 1台，双踪示波器台，双踪示波器1 1 台，台式万用表。台，台式万用表。2. 2. 实验仪器及器件实验仪器及器件实验一实验一 电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片3. 3. 实验原理实验原理门电路特性参数的好坏，在很大程度上影响整个电路工门电路特性参数的好坏，在很大程度上影响整个电路工作的可靠性。作的可靠性。选用选用TTL74LS00二输入端四与非门进行参数的实验测试，二输入端四与非门进行参数的实验测试，以掌握门电路主要参数的意义和测试方法。以掌

19、握门电路主要参数的意义和测试方法。参数按时间特性分两种：静态参数和动态参数。参数按时间特性分两种：静态参数和动态参数。静态参数：静态参数：指电路处于稳定的逻辑状态下测得的各项技术参数，指电路处于稳定的逻辑状态下测得的各项技术参数， 如门电路的低电平输入电流等；如门电路的低电平输入电流等；动态参数：动态参数：指逻辑状态转换过程中与时间有关的参数，如门电路的指逻辑状态转换过程中与时间有关的参数，如门电路的 平均传输时间等。平均传输时间等。实验一 电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片实验一 电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片（1 1）空载导通功耗）空载导通功耗 Pon Pon 和和 空载截

20、止空载截止 功耗功耗 PoffPoff。 PonPon：与非门输入端全为高电平：与非门输入端全为高电平时，输出端为低电平且不接负载时，输出端为低电平且不接负载时的功率损耗，即时的功率损耗，即 Pon = Vcc Iccl PoffPoff ：与非门输入端至少有一：与非门输入端至少有一个为低电平时，输出端为高电平个为低电平时，输出端为高电平且不接负载时的功率损耗，即且不接负载时的功率损耗，即 Poff = Vcc IcchVcc Vcc 电源电压；电源电压；Iccl Iccl 导通电源电流；导通电源电流； Icch Icch 截止电源电流。截止电源电流。 mA逻辑开关K1K2123V+-+-Vc

21、cIcc&147图图1 1 空载导通功耗空载导通功耗PonPon和空载和空载 截止功耗截止功耗PoffPoff的测试电路图的测试电路图实验一 电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片（2 2）输入短路电流）输入短路电流 IIS又称低电平输入电流又称低电平输入电流IILIIL指：一个输入端接地，其他输入端指：一个输入端接地，其他输入端悬空时，流过该接地输入端的电流。悬空时，流过该接地输入端的电流。测试电路如图所示。测试电路如图所示。（3 3）输入高电平电流）输入高电平电流 IIH指：一个输入端接高电平，其余输入端指：一个输入端接高电平，其余输入端接地时，流过该高电平输入端的电流。接地时，

22、流过该高电平输入端的电流。测试电路如图所示。测试电路如图所示。实验一 电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片（4 4）输出高电平）输出高电平 V VOHOHV VOHOH 指：输出不接负载，当与非门有一个以上输入指：输出不接负载，当与非门有一个以上输入端为低电平时的电路输出电压值。端为低电平时的电路输出电压值。测试电路如图所示。测试电路如图所示。（5 5）输出低电平）输出低电平 V VOLOL指：与非门所有输入端均接指：与非门所有输入端均接高电平时的输出电压值。高电平时的输出电压值。测试电路如图所示。测试电路如图所示。&12逻辑开关K1K2Vcc147V+-VO3输出高电平输出高电平

23、 VOH VOH 和和 输出低电平输出低电平 VOL VOL的测试电路图的测试电路图实验一 电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片（6 6）电压传输特性曲线、开门电平）电压传输特性曲线、开门电平 Von Von 和和 关门电平关门电平 VoffVoff 保证输出保证输出不高于不高于标准低电平标准低电平U USLSL 时时, ,允许的输入高电平的最小值。称允许的输入高电平的最小值。称为为开门电平开门电平VonVon。保证输出保证输出不小于不小于标准高电平标准高电平U USH SH 时时, ,允许的输入低电平的最大值。允许的输入低电平的最大值。称称为为关门电平关门电平V VOFFOFF。实验一

24、电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片（7 7）平均传输延迟时间）平均传输延迟时间 tpd 平均传输延迟时间是衡量器件开关速度的重要指标。一般情况下，平均传输延迟时间是衡量器件开关速度的重要指标。一般情况下，低速组件约为低速组件约为4040160ns160ns，中速组件，中速组件tpd tpd 约为约为151540ns40ns，高速组件，高速组件t tpd pd 约为约为8 815ns15ns，超高速组件，超高速组件 tpd tpd 8ns8ns。组件平均传输延迟时间的近似计算方法：组件平均传输延迟时间的近似计算方法：tpd tpd T/6 T/6 ，其中，其中T T为用为用三个门电路组成振

25、荡器的周期。三个门电路组成振荡器的周期。 平均传输延迟时间平均传输延迟时间tpdtpd的测试电路如图所示。的测试电路如图所示。1273&4 56&1098&示波器CH174LS00“1”“1”“1”实验一 电子仪器、电子仪器、TTLTTL芯片芯片4.4.实验内容及步骤：实验内容及步骤： TTL TTL与非门参数测试与非门参数测试 （1 1）空载导通功耗）空载导通功耗 Pon Pon 和和 空载截止功耗空载截止功耗 Poff Poff 的测试。的测试。 读出电流值读出电流值 IccL IccL 、 IccHIccH 和电压值和电压值VccVcc，记入，记入 表表1 1 中

26、。中。 （2 2） 高电平输入电流高电平输入电流 IIH IIH 和和 低电平输入电流低电平输入电流 IILIIL 的测试。的测试。 读出电流表上显示电流值记入读出电流表上显示电流值记入 表表1 1 中。中。 （3 3） 输出高电平输出高电平VOHVOH 和和 输出低电平输出低电平VOLVOL 的测试。的测试。 读出电压表上显示电压值记入读出电压表上显示电压值记入表表1 1中。中。 （4 4）电压传输特性曲线，确定开门电平）电压传输特性曲线，确定开门电平 Von Von 和关门电平和关门电平 VoffVoff 。 按测试电路连线，旋转电位器按测试电路连线，旋转电位器RWRW，使，使 Vi Vi 逐渐增大，同时读出逐渐增大，同时读出Vl Vl 和和 V2 V2 值，其中值，其中Vl Vl 值为输入电压，值为输入电压，V2 V2 为输出电压。为输出电压。 将将V1V1和和V2V2记入记入表表2 2中，并绘出中，并绘出V1-V2V1-V2的曲线的曲线，即电压传输特性曲线。，即电压传输特性曲线。 （5 5）平均传输延迟时间）平均传输延迟时间 tpd tpd 的测试。的测试。 从示波器中读出振荡周期从示波器中读出振荡周期T T，用公式算出，用