与非门参数测试与组合逻辑电路测试

1与非门参数测试与组合逻辑电路设计一、逻辑门电路的主要参数及使用规则二、实验目的三、实验内容四、实验的具体要求五、实验注意事项六、实验报告要求2一、逻辑门电路的主要参数及使用规则TTL与非门电路的主要参数TTL器件的使用规则CMOS与非门电路的主要参数CMOS器件的使用规则3TTL与非门电路的主要参数•静态功耗PD:PD50mW•输出高电平VOH:VOH3.5V，为逻辑1•输出低电平VOL:VOL0.4V，为逻辑0•扇出系数NO:NO＞8NO=IOL/IIS&mA+5VIIS1kRP100+VCC（+5V）+–VO≤0.4V为合格mAV&4•平均传输延迟时间tpd:•直流噪声容限VNH和VNL:tPLH50%50%50%50%tPHL输入同相输出tpd=(tPLH+tPHL)/2tpd的数值很小，一般为几纳秒至几十纳秒。指输入端所允许的输入电压变化的极限范围。VNH=VSH–VONVNL=VOFF–VSLTTL与非门电路的主要参数5TTL器件的使用规则•电源电压+VCC:只允许在+5V±10%范围内，超过该范围可能会损坏器件或使逻辑功能混乱。•电源滤波TTL器件的高速切换，会产生电流跳变，其幅度约4mA～5mA。该电流在公共走线上的压降会引起噪声干扰，因此，要尽量缩短地线以减小干扰。可在电源端并接1个100F的电容作为低频滤波及1个0.01F～0.1F的电容作为高频滤波。6•输出端的连接不允许输出端直接接+5V或接地。除OC门和三态(TS)门外，其它门电路的输出端不允许并联使用，否则，会引起逻辑混乱或损坏器件。•输入端的连接输入端串入1只1k～10k电阻与电源连接或直接接电源电压+VCC来获得高电平输入。直接接地为低电平输入。或门、或非门等TTL电路的多余的输入端不能悬空，只能接地；与门、与非门等TTL电路的多余输入端可以悬空(相当于接高电平)，但易受到外界干扰，可将它们接+VCC或与其它输入端并联使用，输入端并联时，从信号获取的电流将增加。TTL器件的使用规则7•电源电压+VDD:+VDD一般在+5V～+15V范围内均可正常工作，并允许波动±10%。•静态功耗PD:约在微瓦量级。•输出高电平VOH:VOH≥VDD–0.5V为逻辑1。•输出低电平VOL:VOL≤VSS+0.5V为逻辑0(VSS=0V)。CMOS与非门电路的主要参数8CMOS器件的使用规则电源电压+VDD:电源电压不能接反，规定+VDD接电源正极，VSS接电源负极(通常接地)。•输出端的连接：输出端不允许直接接+VDD或地，除三态门外，不允许两个器件的输出端连接使用。•输入端的连接：输入信号Vi应为VSS≤Vi≤VDD，超出该范围会损坏器件内部的保护二极管或绝缘栅极，可在输入端串接一只限流电阻(10～100)k；多余的输入端不能悬空，应按逻辑要求直接接+VDD或VSS(地)。9二、实验目的学会使用TTL逻辑电路芯片；掌握组合逻辑电路的功能测试方法；学会简单组合电路的设计方法。10三、实验内容1.测量TTL与非门输出高、低电平;（图5.16.1、图5.16.2）2.测量门传输延迟时间；（图5.16.5）3.测量TTL与非门电压传输特性;（图5.16.7）4.OC门应用实验（选做1分）；5.设计并组装一个“大小比较器”，测试其逻辑功能（静态、动态）。111.测量TTL与非门输出高、低电平74LS00空载下拉负载(拉电流)5.1k下拉负载(拉电流)510上拉负载(灌电流)510VOHVOL四、实验的具体要求510Y105.1k&Y10&Y10&(a)(b)(c)分别测量图a、b、c、d、e五种情况下Y的电压值，其结果说明了什么？Y1510&Y1&(d)(e)+5V1112测试电路---图5.16.5测试方法---光标测量法四、实验的具体要求2.测量门传输延迟时间13示波器光标测量法14示波器光标测量法15示波器光标测量法16示波器光标测量法173.测量TTL与非门电压传输特性（图5.16.7）•在示波器上用X-Y显示方式观察曲线，并用坐标纸描绘出特性曲线，在曲线上标出VOH、VOL、VON、VOFF，计算VNH、VNL。&Y5.1K示波器正三角波CH2CH1500Hz4V•顺时针调节信号发生器面板上的OFFSET旋钮，使之输出正三角波。四、实验的具体要求18vIvOVOHVOL2.4V0.4VVOFFVONO测试要点：•首先：观察CH1、CH2波形（耦合方式为直流）；•然后：按“display”，菜单中选“格式”：“YT”“XY”；•确定坐标原点；•在特性曲线上标出所有参数。测量TTL与非门电压传输特性19测试电路---图5.16.11确定发光二极管的限流电阻RD和上拉电阻R输入端加正方波（1KHz,4V),用示波器观察并记录各点波形。四、实验的具体要求4.OC门应用实验（选做1分）20215.设计并组装一个能判断一位二进制数A与B大小的“大小比较器”，测试其功能•实验报告中，要有设计过程;•画出逻辑电路图（应标上管脚号）;•静态测试：结果记入表5.16.1;•动态测试：A为1kHz正方波,B=1,记录输出波形。问题：只有2片74LS00，能否实现？四、实验的具体要求22五、实验注意事项1．电源（＋5V）核对无误，再接入！2．输出端不能短路、线与；3．多余输入端处理方法：TTL与非门、与门：并联、接+5V、悬空TTL或非门、或门：并联、接地、悬空CMOS电路的任何输入端均不能悬空！！！23芯片管脚图141312111234109856774LS00四2输入与非门VCC4B4A4Y3B3A3Y&&&&1A1B1Y2A2B2YGND141312111234109856774LS04六反相器VCC6A6Y5A5Y4A4Y1A1Y2A2Y3A3YGND111111141312111234109856774LS10三3输入与非门VCC1C1Y3C3B3A3Y&1A1B2A2B2C2YGND&&141312111234109856774LS20双4输入与非门VCC2D2CNC2B2A3Y&1A1BNC1C1D1YGND&241.记录实验所测得TTL与非门的主要参数；2.绘制TTL与非门的传输特性曲线，标出有关参数，算出噪声容限；3.写出比较器的设计过程，画出逻辑电路图，记录测试结果；4.记录实验过程中出现的故障或不正常现象，分析原因，说明解决的办法和过程；5.思考题：P135-136---1~2如何将与非门作为非门使用？TTL或非门（或门）不用的输入端应如何处理？六、实验报告要求25下次实验集成触发器及其应用电路设计（实验十九）验证JK触发器的逻辑功能设计并实现输入输出波形满足如P149图5．19．5所示时序关系的逻辑电路；设计并完成框图如P149图5．19．6所示的同步模4可逆计数器