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1、数字电子技术实验报告（大数据学院）实验 名称： TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师：实验地点： 2320实验日期： 2019.12.7实验组成员姓名：贵州理工学院实验报告实验项目名称TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试实验目的实验原理A BCDJRi|iIr-21 R.t14 1TVcc3 1；2 11110q982 L卡丄1、掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法2、掌握TTL器件的使用规则3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法本买验米用四输入双与非门4LS20即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个 门有四个输入端
2、。其逻辑框图、符号及引脚排列如图1(a)、(b)、(c)所示。1、与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有 当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”。)其逻辑表达式为Y=图1 1 74LS20逻辑框图、逻辑符号及引脚排列2、TTL与非门的主要参数(1) 低电平输出电源电流I和高电平输出电源电流ICCLCCH与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。ICCL是指所有输入端悬空，输出 端空载时，电源提供器件的电流。I是指输出端空截，每个门各有一个以上的输入端接地，CCH其余输入端悬空，电源提供给器件
3、的电流。通常I 1 ,它们的大小标志着器件静态功耗CCL CCH的大小。器件的最大功耗为P =V I。手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的CCL CC CCL电源电流和总的功耗。I和I测试电路如图12(a)、(b)所示。CCLCCH注意:TTL电路对电源电压要求较严，电源电压V只允许在+5V10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。IN-ol(a)(b)(c)(d)图12 TTL与非门静态参数测试电路图(2) 低电平输入电流I和高电平输入电流I。1是指被测输入端接地，其余输入端悬空，iLiH iL输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。在多级门电路
4、中，I相当于前级门输出低电平 iL时，后级向前级门灌入的电流，因此它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门电 路带负载的个数，因此希望I小些。iLI是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测输入端的电流 iH值。在多级门电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载，其大小关系到前 级门的拉电流负载能力，希望I小些。由于I较小，难以测量，一般免于测试。iHiHI与I的测试电路如图1 2(c)、(d)所示。iLiH(3) 扇出系数N扇出系数N。是指门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL 与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电
5、流负载，因此有两种扇出系数，即低电 平扇出系数N和高电平扇出系数N。通常I VI ,则N N ,故常以N作为门的扇出系OLOHiH 让OH OLOL数。Nol的测试电路如图1 3所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载Rl，调节Rl使 I增大，V随之增高，当V达到V (手册中规定低电平规范值0.4V)时的I就是允许灌入OLOLOLOLmO的最大负载电流，则通常N三8OL(4) 电压传输特性门的输出电压v随输入电压v而变化的曲线v =f(v)称为门的电压传输特性，通过它Oioi可读得门电路的一些重要参数，如输出高电平V、输出低电平V、关门电平V、开门电平OHOLOffV、阈值电平V及抗干扰容
6、限V、V等值。测试电路如图24所示，采用逐点测试法，即ONTNL NH调节R,逐点测得V及V,然后绘成曲线。WiOVcc图1 3扇出系数试测电路图14传输特性测试电路74LS20主要电参数规范如表1 3所示表1 3参数名称和符号规范值单位测试条件直流参数通导电源电流ICCL14mAVcc5V，输入端悬空，输出端空载截止电源电流ICCH7mAVcc=5V,输入端接地，输出端空载低电平输入电流IiLW1.4mAVCC5V,被测输入端接地，其他输入端悬空，输出端空载高电平输入电流IiH50u AV 5V，被测输入端V 2.4V，其CCin他输入端接地，输出端空载。1mAV 5V，被测输入端V 5V，
7、其他CCin输入端接地，输出端空载。输出高电平VOH三3.4VV 5V，被测输入端V 0.8V，其CCin他输入端悬空，I 400uA。OH输出低电平VOL0.3VV 5V，输入端 V 2.0V,CCinI 12.8mA。OL扇出系数NO48V同v和vOHOL交流参数平均传输延迟时间tpdW20nsVcc5V，被测输入端输入信号：V 3.0V, f=2MHz。inTTL集成电路使用规则1、接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。2、电源电压使用范围为4.5V+5.5V之间，实验中要求使用cc=+5V。电源极性绝对不 允许接错。3、闲置输入端处理方法(1) 悬空，相当于正逻辑“1”，对于一般小规
8、模集成电路的数据输入端，实验时允许悬空 处理。但易受外界干扰，导致电路的逻辑功能不正常。因此，对于接有长线的输入端，中规模 以上的集成电路和使用集成电路较多的复杂电路，所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路， 不允许悬空。(2) 直接接电源电压Vcc (也可以串入一只11OKQ的固定电阻)或接至某一固定电压(+ 2.4WVW4.5V)的电源上，或与输入端为接地的多余与非门的输出端相接。(3) 若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。4、输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当RW680Q时， 输入端相当于逻辑“0” ；当R24.7KQ时，输入端相当于逻辑“1”。对于不冋系
9、列的器件， 要求的阻值不同。5、输出端不允许并联使用(集电极开路门(0C)和三态输出门电路(3S)除外)。否则不仅 会使电路逻辑功能混乱，并会导致器件损坏。6、输出端不允许直接接地或直接接+5V电源，否则将损坏器件，有时为了使后级电路获得较 高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至V，般取R = 35.1 KQ。cc实 验 仪 器1、+5V直流电源2、逻辑电平开关3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表5、直流毫安表6、直流微安表7、74LS20：四输入与非门X2、IK、10K电位器，200Q电阻器(0.5W)实 验 步 骤 与 内 容1.在合适的位置选取一个14P插座，按定位标记插好74LS20集
10、成块。(1) .验证TTL集成与非门74LS20的逻辑功能(2) 按图2 6接线，门的四个输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与 “1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”。门的输出端接由LED发光二极管组成的逻辑电平显示器(又称01指示器)的显示插口，LED亮 为逻辑“ 1”，不亮为逻辑“0”。按表2 2的真值表逐个测试集成块中两个与非 门的逻辑功能。74LS20有4个输入端，有16个最小项，在实际测试时，只要通过对输入1111、0111、1011、1101、1110五项进行检测就可判断其逻辑功能是否正 常。cI图卫-&打非门盘耕功倦測试电跻2、74LS20主要参数的测试(
11、1)分别按图1一2、1一3、1 5(b)接线并进行测试，将测试结果记入表1一3中。(2)接图1一4接线，调节电位器R,使v从OV向高电平变化，逐点测量vWii和v的对应值，记入表1一4中。O表1-2实 验 数 据 处 理输入输出AnBnCnDnY1Y211110.030.0301114.44.410114.44.411014.44.411104.44.4表1一3.4ICCL(mA)ICCH(mA)I iL(mA)IOL(mA)1.561.030.2516.35N = I / I =16.35/0. 25=65OLOL让表1-4V (V)100.20.40.60.81.0Vo(V)4.404.4
12、04.404.404.322.961.52.02.53.03.54.0 0.160.160.160.160.160.16实 验 总 结通过本次实验，让我们学习到了与非门的工作状态与逻辑功能，以及主要参数 的测试。掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法，掌握TTL器件 的使用规则，进 步熟悉了数字电路实验装置的结构，在本次实验中，团队分工明 确，每个人的收益都很多。每一次的学习都是一种进步，希望在接下的学习中，我 们能够收获更多，更精！思 考 题1) TTL门电路和CMOS门电路有什么区别？答：TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。TTL电路的速度快， 传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。COMS电路的速度慢，传输延迟时间长 (25-50ns),但功耗低。2) 用与非门实现其他逻辑功能的方法步骤是什么？答： 写出真值表：（输入A、B、C输出：F） 根据真值表画卡诺图得出最简表达式：F=AB+BC+AC 把取简表达式化简成与非-与非式：F= （AB的非）与（BC的非）与（AC的非）的非 根据以上与非-与非表达式画图。指 导 教 师 意 见签名：年 月日
