实训任务4.2常用集成门电路功能和逻辑参数测试

电子技术主编：徐超明李珍2026/7/2314.2常用集成门电路功能和逻辑参数测试实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试4.2.1基本逻辑门电路4.2.2集成TTL与非门实训4-3：TTL门电路逻辑参数测试4.2.3其它集成逻辑门电路4.2.4集成门电路的使用常识实训4-4：门电路逻辑功能仿真测试实训任务4.2常用集成门电路功能和逻辑参数测试2026/7/232实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试门电路：能实现基本逻辑运算的电路。基本逻辑门电路：与门、或门和非门。复合门电路：与非门、或非门、异或门、同或门等。集成门电路：将这些逻辑电路的元件和连线制作在一块

半导体基片上，然后封装起来。目前使用较多的集成门电路主要有双极型的TTL门电路和单极型的CMOS门电路。3引脚编号方法：引脚半月形缺口相上，从左上角开始，按照逆时针方向进行编号直到右上角。一般一个芯片内有若干个门电路。2026/7/23实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试74系列门电路为TTL电路：74LS08是四2输入与门电路、74LS32是四2输入或门电路、74LS04是六反相器

（非门电路也称反相器）、74LS00为四2输入与非门电路、74LS86是四2输入异或门电路等。4测试门电路的逻辑功能有两种方法：（1）静态测试法：给门电路的输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表或逻辑电平指示（发光二极管）显示门电路的输出响应。

（2）动态测试法：给门电路的输入端加一串脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。2026/7/231.与门电路：74LS08是四2输入与门电路。输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平指示，14脚接＋5V电源，7脚接地。

第一个门电路的逻辑关系测试接线方法实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试52026/7/232、或门电路：74LS32是四2输入或门电路

。输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平指示，14脚接＋5V电源，7脚接地。

第一个门电路的逻辑关系测试接线方法实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试62026/7/233、非门电路：74LS04是六反相器

。输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平指示，14脚接＋5V电源，7脚接地。第一个门电路的逻辑关系测试接线方法实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试72026/7/234、与非门电路：74LS00为四2输入与非门电路。输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平指示，14脚接＋5V电源，7脚接地。第一个门电路的逻辑关系测试接线方法实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试82026/7/235、异或门电路：74LS86为四2输入异或门电路。实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试92026/7/23门电路的逻辑功能测试表输入输出与门或门非门与非门异或门AB00011011实训4-2：TTL门电路逻辑功能测试102026/7/231．二极管与门4.2.1基本逻辑门电路2026/7/2311电路图逻辑符号与门波形图

A、B为两个输入端，Y为输出端，R为限流电阻。设D1、D2为理想二极管，当输入端有低电平输入时，D1、D2至少有一个是导通的，所以Y输出低电平；当输入端都为高电平时，D1、D2均截止，Y输出高电平。输出与输入之间的关系为:“有0出0，全1出1”，电路图完成的是“与”的逻辑关系，逻辑函数表达式为：Y=A·B。2．二极管或门4.2.1基本逻辑门电路2026/7/2312电路图逻辑符号或门波形图

A、B为两个输入端，Y为输出端，R为限流电阻。

设D1、D2为理想二极管，当输入端有高电平输入时，D1、D2至少由一个是导通的，所以Y输出高电平；当输入端都为低电平时，D1、D2均截止，Y输出低电平。

输出与输入之间的关系为:“有1出1，全0出0”，所以电路图完成的是“或”的逻辑关系，逻辑函数表达式为：Y=A+B。3．二极管非门4.2.1基本逻辑门电路2026/7/2313电路图逻辑符号非门波形图

一个输入端A，一个输出端Y。

当输入高电平时，三极管导通，输出低电平；当输入低电平时，三极管截止，输出高电平。

输出与输入之间的关系为:“是1出0，是0出1”，电路图完成的是非的逻辑关系，逻辑函数表达式为：1．电路组成和工作原理4.2.2集成TTL与非门2026/7/2314TTL与非门的基本电路

由VT1和VD1、VD2组成输入级，VT2组成中间级，VT3、VT4和VD3组成输出级。

若任意一个发射极接低电平（如接地），多发射极晶体管VT1一定工作在饱和导通状态，其集电极电位约为0.2V，晶体管VT2必定截止，使VT4截止，而VT3饱和导通，输出Y为高电平。若VT1的所有发射极都接高电平（如接5V），VT1处于倒置工作状态，电源Vcc通过R1和VT1集电极向VT2和VT4提供基极电流，使VT2和VT4饱和，输出为低电平。

倒置工作状态：指三极管的发射极和集电极的作用倒置使用的状态，即三极管的发射极反偏，集电极正偏。电路实现了与非门的逻辑功能：有0出1，全1出0。2．TTL与非门的直流参数4.2.2集成TTL与非门2026/7/2315输入短路电流IIS测试图（1）输入短路电流IIS

指当一个输入端接地，而其它输入端开路或接高电平时，流过该接地输入端的电流。IIS是流入前级与非门的灌电流，它的大小将直接影响前级与非门的工作情况。

对输入短路电流要加以限制，产品规范值IIS≤1.6mA。（2）高电平输入电流IIH

指某一输入端接高电平，而其他输入端接地时，流入高电平输入端的电流，又称为输入漏电流。

当与非门串联运用时，若前级门输出高电平，则后级门的IIH就是前级门的拉电流负载，IIH过大将使前级门输出的高电平下降。一般IIH≤40μA。

高电平输入电流IIH测试图2．TTL与非门的直流参数4.2.2集成TTL与非门2026/7/2316输出高电平UOH测试图（3）输出高电平UOH

指至少有一个输入端接低电平时的输出电平。UOH的典型值是3.6V。

产品规范值为UOH≥2.4V，74LS00的指标:UOH>2.7V。（4）输出低电平UOL

指输入全为高电平时的输出电平。UOL的典型值是0.3V。

产品规范值为UOL≤0.4V，74LS00的指标:UOL<0.5V。输出低电平UOL测试图测试输出低电平UOL时，输出端要带模拟负载RL（RL＝1.5KΩ）,输入端接高电平的下限值1.8V。2．TTL与非门的直流参数4.2.2集成TTL与非门2026/7/2317扇出系数No测试图（5）扇出系数No

指与非门输出端连接同类门负载的个数。反映了与非门的带负载能力。一般No≥8。

改变可变电阻RW的值，由300Ω开始逐渐减小，直到输出端的电压表的读数为额定的低电平0.35V为止，得到电流表的读数IL。

No=IL/IIS3．TTL与非门的电压传输特性4.2.2集成TTL与非门2026/7/2318TTL与非门的电压传输特性曲线电压传输特性：TTL与非门的输出电压随输入电压的变化而变化的关系。电压传输特性曲线：用曲线表示电压传输特性。（6）阈值电压UTHTTL与非门一个输入端接高电平，另一个输入端接输入电压uI，当输入电压uI由小变大时，输出电压由高电平变成低电平时所对应的输入电压值。它是与非门截止与导通的分界点。理论值为1.4V。（1）TTL与非门的逻辑功能的测试

实训4-3：TTL门电路逻辑参数测试2026/7/231974LS00引脚排列图

将74LS00的14管脚(VCC)接＋5V，7管脚接地。将与非门的输入端1、2端接实验箱上的逻辑电平开关，3端接发光二极管。输入不同的逻辑电平值（逻辑0或逻辑1），分别测出输出的逻辑电平值，填在表内。与非门逻辑功能表ABY00011011（2）TTL与非门的直流参数的测试实训4-3：TTL门电路逻辑参数测试2026/7/2320输入短路电流IIS测试图高电平输入电流IIH测试图①输入短路电流IIS输入短路电流IIS＝

。

②高电平输入电流IIH高电平输入电流IIH＝

。③输出高电平UOH输出高电平UOH＝

。④输出低电平UOL输出低电平UOL＝

。

输出高电平UOH测试图输出低电平UOL测试图（2）TTL与非门的直流参数的测试实训4-3：TTL门电路逻辑参数测试2026/7/2321扇出系数No测试图⑤扇出系数No扇出系数No=IL/IIS＝

。（3）TTL与非门的电压传输特性的测试实训4-3：TTL门电路逻辑参数测试2026/7/2322TTL与非门电压传输特性曲线测试图

输入端用直流稳压电源做输入电压（注意：直流稳压电源的输出端不可短路），输入电压由小到大（Vi=0不加信号得到）逐点测出输出电压值，并将测试结果填入表中。74LS00电压传输特性曲线测试表Ui/V00.31.4Uo/VUi/V1.83.64Uo/V实训4-3：TTL门电路逻辑参数测试2026/7/2323（4）画出74LS00电压传输特性曲线。

（5）确定所测试的门电路的阈值电压UTH。

（6）判定你所测试的门电路是否合格？

【想一想】（1）如果测出输出高电平UOH>3.4V说明什么问题？（2）如果测出输出高电平UOH<2.7V说明什么问题？1．TTL门电路4.2.3其它集成逻辑门电路2026/7/2324

目前使用较多的集成门电路主要有两大类：一类是门电路的输入、输出级都采用晶体三极管，称为晶体管－晶体管逻辑电路，简称TTL门电路；另一类是以CMOS管作为开关元件的门电路称为CMOS门电路。

TTL门电路产生于20世纪60年代

特点：开关速度较高，带负载能力较强的优点；功耗大、线路较复杂，使其集成度受到一定的限制。广泛应用于中小规模逻辑电路中。集成TTL门电路除了与非门以外还有与门、或门、非门、或非门、与或非门、异或门等不同功能的集成产品。此外，还有两种特殊门电路--集电极开路门（OC门）和三态门（TS门）。1．TTL门电路4.2.3其它集成逻辑门电路2026/7/2325（1）OC门OC门：一般TTL与非门电路的推拉式输出级改为三极管集电极开路输出，并取消集电极负载电阻RL。集电极开路后，输出端可以直接并联使用的特殊逻辑门，称为集电极开路与非门。

普通与非门电路不允许输出端直接并联使用，因为每个与非门输出级的三极管都带有负载电阻RL，输出电阻较小，若多个与非门的输出端并联，将产生较大的电流，流入输出低电平的与非门，造成功耗较大，甚至损坏门电路。OC门OC门的线与实现的是“与或非”的逻辑功能OC门电路1．TTL门电路4.2.3其它集成逻辑门电路2026/7/2326（2）三态门（TSL门）当EN=1时电路为工作状态，称为控制端高电平有效；当EN=0时电路为工作状态，称为控制端低电平有效。输出除了具有一般与非门的两种状态（高电平、低电平）外，还可以呈现高阻状态，或称开路状态、禁止状态。TSL门控制端高电平有效时：EN为高电平时，三态门为工作状态；EN为低电平时，三态门为高阻状态。三态门的应用比较广泛·作多路开关·信号双向传输·构成数据总线多路开关信号双向传输数据总线2．CMOS集成门电路4.2.3其它集成逻辑门电路2026/7/2327

CMOS电路由N沟道MOS管和P沟道MOS管组合成互补型MOS电路。CMOS电路比TTL电路制造工艺简单，工序少、成本低、集成度高、功耗低、抗干扰能力强，但速度较慢。CMOS反相器CMOS传输门1．TTL集成门电路4.2.4集成门电路的使用常识2026/7/2328（1）电源电压TTL门电路，电源电压正端常用“VCC”表示，负端常用“GND”表示。TTL门电路对电源电压要求较高，要保持+5V(±10%)，过低不能正常工作，过高易损坏器件。（2）TTL门电路多余端（不用端）的处理方法

对于实际应用时，有时门电路的输入端可能会不用，其不用的端子称为多余端（不用端），其处理方法一般可根据门电路的逻辑功能分别接高电平或低电平。TTL门电路多余的输入端要进行合理的处理，实践表明TTL门电路输入端悬空，相当于“1”状态（接高电平），但其抗干扰能力较差。因此，TTL与门、与非门多余的输入端接高电平、悬空或并联使用；而或门、或非门多余的输入端必须接地和并联使用。（3）TTL门电路的门电路的安全问题TTL门电路输出端不允许直接接+5V或地。否则，将损坏器件。2．CMOS集成门电路4.2.4集成门电路的使用常识2026/7/2329（1）电源电压CMOS门电路的电源电压范围比TTL的范围宽。如CC4000系列的集成电路可在3V～18V电压下正常工作；CMOS电路使用的标准电压一般为+5V，+10V，+15V三种。

在使用中注意电源极性不能接反。（2）CMOS门电路的多余端（不用端）的处理方法CMOS门电路的多余端不得悬空，应根据实际情况接上适当的电平值；一般仍可以根据门电路的逻辑功能将多余端接高电平“1”或接低电平“0”。

对于与门、与非门的多余端可