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1、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1山线进行测试，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=AB,其逻辑符号及外引线排列图如图11 (a) (b) (c) (d)所示。(a)国内常用符号(b)国外常用符号:：Eb(C)国际标准符号141312111098nnnnnnn1234567(d)74LS
2、00引脚排列图1-1与非门逻辑符号及74LS00外引线排列图1. 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), 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In.Iil是指当一个输入端接地，而其他输入
3、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1田Iih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IihA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VowVoff是指使与非门输岀处于高电平状态所允许的最大输人电压。(5) 扇出系数N
4、oNo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。No 的大小主要受输出低电平时，输岀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、输岀为低电平时的功耗，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图1-2 与非门电压传输特性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岀其主要静态参数，如Voh、 Vol、Von、Voff、Vnh和Vnl（如图1-2所示），还可以检查和判
5、断TTL与非门的好坏， 如若Vox和Vcm两个数值越靠近，越接近同一数值（阈值电平VJ,就说明与非门电路 的特性曲线愈陡，抗干扰能力越强。高电平噪声容限Vnh： Vnh=Vsh-Von=2.4V-VOn低电平噪声容限Vnl: Vnl=Voff-Vsl=Voff-0.4V3. 平均传输延迟时间如ipd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，如1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，故实验一般釆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，
6、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” o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 二 g T0三、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74LS00x 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在带负载和开路两种情况下的输岀高电平Voh和 输出低电平Vol；0 V
7、cc图1-4 Vol的测试电路表一带负载开路Voh(V)Vol(V)Voh(V)Vol(V)3.590.2964.040.08测量输入开门电平Von和关门电平Voff图1-5 Voff和Voh的测试电路图1-6 Von和Vol的测试电路表二Voh(V)VoFF(V)Vol(V)Von(V)3.591.140.2961.92测量低电平输入电流Iil和高电平输入电流Inn图17 1圧的测试电路IiL(mA)IiH(niA)0.270表三&)I ,1/4 74LS00图1-10空载导通功耗Pon测试电路图1-9扇岀系数No的测试电路VoL(V)Iol(hiA)Iil(ihA)No0.39.580.2
8、735(5)测量空载导通功耗Pon。 表五Vcc(T)Iccl(iiiA)Pon= Vcc X IccL(mW)53.2816.42 测试电压传输特性表六0 VccVi(V)0. 10.20.30.40. 50.60.70.80.91. 01. 1V0(V)4.034.034.034.034.024.024.023.983.983.983.35Vi(V)1. 151.201. 221. 241.261.281.301.351. 401. 451.50Vi(V)3.070.910.600.500.310.260.1020.0090.090.090.09Vo(V)1.601. 701. 801.9
9、02. 002. 53.03.54.04.55.0Vo(V)0.090.090.090.090.090.090.09a 090.090.090.09图1-11与非门电圧传输特性测试3.测量平均传输延迟时间农表七T(ns)tpd(llS)305五、实验报告要求1.列表记录、整理数据，并对结果进行分析。见表一至表七2.根据实验数据画出传输特性曲线，试在曲线上标出Voh、Vol、Von、Voff， 计算Vnh和Vnl。六、思考题1. TTL电路多余的输入端应如何处理？为什么？与非门多余的输入端：悬空；接高电平；与一个有效端接在一起。或非 门多余的输入端接地与一个有效端接在一起。其原则是无效输入端不能影响输 入和输出之间的逻辑关系。2. 备门的输出端是否可以连起来用，以实现“线与”?如果想实现“线与”应用什 么门电路？各门的输出端一般是不可以连起来用，如果想实现“线与”应用开路门电路。（例 如0C门、0D门）
