厦大数电实验实验二

实验二TTL与非门的参数测试一、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1413121110981234567(d)74LS00引脚排列VCCGND74LS00&&&&(a)国内常用符号ABY(b)国外常用符号ABY(C)国际标准符号&ABY1．TTL与非门主要参数(1)输出高电平VOH和输出低电平VOLVOH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IILIIL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IIHIIH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VOFFVON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N0N0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。3．平均传输延迟时间tpdtpd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=61T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在带负载下的输出高电平VOH和输出低电平VOL；表一带负载(3.6K)VOH(V)VOL(V)3.4240.1927(2)测量输入开门电平VON和关门电平VOFF表二VOFF(V)VOL(V)VON(V)0.83550.19271.4455表三(3)测量输入电流IIS；IIS(mA)0.9633VCC5.1KVO3.6K1/4图1-3VOH的测试电●&VCCRL390ΩVOL1/474LS00图1-4VOL的测试电路●●●&VCC1/474LS00mA●&2．测试电压传输特性表四与非门电压传输特性测试VOFF(V)VOL(V)VON(V)VoH0.83550.19271.44553.853．测量平均传输延迟时间tpd表五T(ns)tpd(ns)48.28.03五、实验报告分析1．列表记录、整理数据，并对结果进行分析。见表一至表五2.与非门逻辑功能：同时输入两个高电平，则输出低电平，否则输出高电平！3.按相关图链接电路，打开开关，然后再将信号发生器和示波器调至正确参数，信号发生器按输出按键，示波器按自动挡，直流耦合。查看示波器显示图形，正确之后再将标准模式调至所需模式，之后读数！4.优点：图形直观形象；缺点：不准确！VCC1/474LS00V0VVVIRP1K图1-11与非门电压传输特性测试电路●●●●●&T3/474LS00图1-12tpd测试电路●●●●&&&