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1、实验一 TTL集成逻辑门电路参数测试一预习规定1预习TTL与非门关于内容，阅读TTL电路使用规则。2与非门功耗与工作频率和外接负载状况关于吗？为什么？3测量扇出系数原理是什么？为什么一种门扇出系数仅由输出低电平扇出系书来决定？4为什么TTL与非门输入引脚悬空相称于接高电平？5TTL门电路闲置输入端如何解决？二实验目1掌握TTL集成与非门重要参数、特性意义及测试办法。2学会TTL门电路逻辑功能测试办法。三实验原理TTL集成与非门是数字电路中广泛使用一种逻辑门，本实验采用4输入双与非门74LS20，在一片集成块内具有两个互相独立与非门，每个与非门有四个输入端。74LS20内部逻辑图及引脚排列如图1
2、-1(a)、（b）所示。 图1-1（a）1.与非门逻辑功能与非门逻辑功能是：当输入端有一种或一种以上低电平时，输出端为高电平；只有输入端所有为高电平时，输出端才是低电平。（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。）图1-1（b）对与非门进行测试时，门输入端接数据开关，开关向上为逻辑“1”，向下为逻辑“0”。门输出端接电平批示器，发光管亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。基本测试办法是按真值表逐项测试，但有时按真值表逐项进行测试似嫌多余，对于有四个输入端与非门，它有十六个最小项，事实上只要按表1-1所示五项进行测试，便可以判断此门逻辑功能与否正常。 表1-1输入输出AnBnCnDnF1F211110
3、1111011110111102.TTL与非门重要参数（1）导通电源电流ICCL与截止电源电流ICCH图1-2（b）图1-2（a）与非门在不同工作状态，电源提供电流是不同，ICCL是指输出端空载，所有输入端所有悬空，与非门处在导通状态，电源提供器件电流。ICCH是指输出端空载，输入端接地，与非门处在截止状态，电源提供器件电流。测试电路如图1-2(a)、（b）所示。普通ICCLICCH，它们大小标志着与非门在静态状况下功耗大小。导通功耗：PCCL=ICCLUCC截止功耗：PCCH=ICCHUCC由于ICCL较大，普通手册中给出功耗是指PCCL。（2）低电平输入电流IIL与高电平输入电流IIHII
4、L是指被测输入端接地，别的输入端悬空，流出被测输入端电流，如图1-3（a）所示，在多级门电路中它相称于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入电流，因而它大小关系到前级门灌电流负载能力，因而但愿IIL小些。IIH是指被测输入端接高电平，别的输入端接地，流入被测输入端电流，如图1-3（b）所示，在多级门电路中它相称于前级门输出高电平时，前级门拉电流负载，它大小关系到前级门拉电流负载能力，因而但愿IIH小些。由于IIH较小，难以测量，因此普通免于测试此项内容。图1-3 (b)图1-3 (a)（3）扇出系数NO图1-4扇出系数是指门电路能驱动同类门个数，是衡量门电路负载能力一种参数，TTL与非门有两种不
5、同性质负载：灌电流负载和拉电流负载，因而有两种扇出系数：低电平扇出系数NOL、高电平扇出系数NOH。低电平扇出系数NOL测试电路如图1-4所示，门输入端所有悬空，输出端接灌电流负载，调节RW使IOL增大，UOL随之增高，当UOL达到UOLM(手册中规定低电平规范值为0.4V)时IOL就是容许灌入最大负载电流IOLM，则 NOL= NOL大小重要受输出低电平时，输出端容许灌入最大负载电流IOLM限制，如灌入负载电流超过该值，输出低电平将明显升高，以致导致下级门电路误动作。 高电平扇出系数NOH普通IIHNOL,故常以NOL作为门扇出系数。（4）电压传播特性与非门输出电压UO随输入电压UI而变化曲
6、线UO=f(UI)称为电压传播特性，如图1-5所示。它是门电路重要特性之一，通过它可以懂得与非门某些重要参数，如输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UoFF、开门电平UoN、阀值电平UT及抗干扰容限UNL、UNH等。电压传递特性测试办法诸多，最简朴办法是逐点测试法，测试电路如图1-6所示，调节电位器RW，逐点测出输入电压UI及输出电压Uo，绘成曲线。图1-6图1-5（5）平均传播延迟时间tpd图1-7tpd是衡量门电路开关速度参数，是指输出波形边沿0.5Um点相对于输入波形相应边沿0.5Um点时间延迟，如图1-7所示。门电路导通延迟时间为tpdL,截止延迟时间为tpdH,则平均时间tp
7、d=（tpdL+tpdH）。tpd测试办法如图1-8所示，此时与非门作为非门使用，它输出信号与输入信号是反相，将三个门（奇数个门）首尾相接构成一种环形振荡器。由分析可知，这个电路振荡周期T与门平均延迟时间tpd关系为tpd=，用示波器或频率计测出振荡波形uo周期，则可求出tpd值。（需用50100MHz示波器或频率计进行测量）图1-84输入双与非门74LS20重要参数规范如表1-2所示：表1-2参数名称符号规范值单位测试条件导通电流ICCL14mAUcc=5.5V,输入端空载，输出端空载截止电流ICCH7mAUcc=5.5V,输入端接地，输出端空载低电平输入电流IIL1.8mAUcc=5.5V
8、,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IIH50AUcc=5.5V,被测输入端UIH=2.4V，其他输入端接地，输出端空载输出高电平UOH2.4VUcc=5.5V,被测输入端UIL=0.8V，其他输入端悬空，输出端IOH=400A输出低电平UOL0.4VUcc=4.5V,输入端UOH=2.0V，输出端IOL=12.8mA扇出系数NO8同UOH 和UOL平均传递延迟时间tpd30nsUcc=5V,输入端输入信号UIN=3V，f=2MHz，tv、tf=1015ns3TTL集成电路使用注意事项（以TTL与非门为例）（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
9、畴+4.5V+5.5V之间，实验中规定使用UCC=+5V。电源绝对不容许接错。（3）闲置输入端解决办法：(a) 悬空，相称于正逻辑“1”，对普通小规模电路输入端，实验时容许悬空解决，但是输入端悬空，易受外界干扰，破坏电路逻辑功能，对于中规模以上电路或较复杂电路，不容许悬空。(b) 直接接入UCC或串入一恰当阻值电阻（110K）接入UCC。(c) 若前级驱动能力容许，可以与有用输入端并联使用。（4）输出端不容许直接接+5V电源或直接接地，否则将导致器件损坏。（5）除集电极开路输出器件和三态输出器件外，不容许几种TTL器件输出端并联使用，否则不但会使电路逻辑功能混乱，并会导致器件损坏。四实验设备与
10、器件1ETL系列电子技术实验台或EEL系列数字电子技术实验箱2示波器3直流电压表、毫安表44输入双与非门74LS202五实验内容实验前仔细检查集成块标志和在实验台上位置，特别是电源极性不得接反。1验证TTL集成与非门74LS20逻辑功能取任一种与非门连接实验电路，按其管脚排列图接线，输入端1、2、4、5分别接数据开关A、B、C、D，输出端6接电平批示器及数字电压表。变化输入端A、B、C、D逻辑电平，逐个测试集成块中两个门，测试成果记入表1-1中。274LS20重要参数测试（1）导通电源电流ICCL和截止电源电流ICCH按图1-2（a）、（b）电路接线，把毫安表接在5伏电源和14引脚之间，注意电
11、流表量程，将测试成果记入表1-2中。（2）低电平输入电流IIL按图1-3（a）接线，测试成果记入表1-2中。 （3）扇出系数NO按图1-4电路接线，把毫安表接在电位器和6引脚之间，注意电流表量程，电压表接在第6脚和接地之间，注意电压表量程。调节电位器，使电压表数字慢慢从低到高，当电压表数字到达0.4伏，测量此时IOLM，计算NO ，记入表1-2中。表1-2ICCL(mA)ICCH(mA)IIL(uA)IOL(mA)NO=Tpd=(ns)（4）电压传播特性按图1-5电路接线，把电压表接在电位器和第1引脚与地之间，注意电压表量程，将另一种电压表接在第6引脚和地之间，注意电压表量程 ，调节电位器，使
12、输入电压表数字慢慢从低到高，逐点测量UI和UO相应值，记入表1-3中。（5）平均传播延迟时间tpd按电路图1-5接线，将示波器扫描速度调究竟，处在最大速度，观测门电路输出脚波形，并测量波形周期。观测不到波形时可以将示波器“扫描速度倍程开关”压下或拉出。表1-3UI(V)00.20.40.60.80.91.01.21.62.02.43.0Uo(V)六实验报告1记录和整顿实验成果。2把测得74LS20与非门各参数与它规范值进行比较。3画出实测电压传播特性曲线，并从中读出各关于参数值。 实验二 CMOS集成逻辑门参数测定一预习规定1预习CMOS与非门关于内容，阅读CMOS使用规则。2列出各实验内容测
13、试表格。3比较CMOS组件与TTL组件有哪些特点？在什么场合下选用CMOS组件？4CMOS组件电源电压变化对其工作性能有何影响？5CMOS组件对输入信号有什么规定？6CMOS与非门闲置输入端应如何解决？二实验目1理解CMOS集成门电路基本性能和用法。2学习CMOS集成门电路重要参数测试办法。三实验原理CMOS逻辑门电路由NMOS和PMOS管构成。它具备功耗低、电源电压范畴广、输出逻辑电平摆幅大、噪声容限高、输入阻抗高、制造工艺简朴、可靠性高等长处。本实验所用CMOS与非门型号为CD4011，是2输入四与非门。其内部逻辑图及引脚排列如图2-1（a）、（b）所示。图2-1 (b)图2-1 (a)
14、1CMOS 与非门逻辑功能尽管CMOS与非门内部电路构造与TTL与非门不同，但它们逻辑功能是完全同样。2CMOS与非门重要参数CMOS与非门重要参数定义及测试办法与TTL相仿，简述如下：（1）静态功耗PD导通功耗PDL=IDLUDD截止功耗PDH=IDHUDD测试电路如图2-2（a）、（b）所示。CMOS电路静态功耗非常低，普通为微瓦数量级。图2-2 (b)图2-2 (a) （2）输出高、低电压UOH和UOL图2-3 (a)图2-3 (b)输出高、低电平普通是指在输出端不带任何负载状况下测量。当输入端所有接高电平时，测得输出电平就是UOL（0V）；当输入端有一种为低电平时，相应输出端测得输出电平就是UOH（UDD）。
