实验一 ttl门电路参数测试实验

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1、数字电路实验一TTL门电路参数测试实验一、实验目的1.掌握TTL集成与非门的主要性能参数及测试方法。2.掌握TTL器件的使用规则。3.熟悉数字电路测试中常用电子仪器的使用方法。二、实验原理本实验采用二输入四与非门74LS00（它的顶视图见附录），即一块集成块内含有四个相互独立的与非门，每个与非门有两个输入端。其逻辑框图如下：图1-174LS00的逻辑图图1-2Iis的测试电路图TTL集成与非门的主要参数有输出高电平VOH、输出低电平VOL、扇出系数N0、电压传输特性和平均传输延迟时间tpd等。（1）TTL门电路的输出高电平

2、VOHVOH是与非门有一个或多个输入端接地或接低电平时的输出电压值，此时与非工作管处于截止状态。空载时，VOH的典型值为3.4~3.6V，接有拉电流负载时，VOH下降。（2）TTL门电路的输出低电平VOLVOL是与非门所有输入端都接高电平时的输出电压值，此时与非工作管处于饱和导通状态。空载时，它的典型值约为0.2V，接有灌电流负载时，VOL将上升。（3）TTL门电路的输入短路电流Iis它是指当被测输入端接地，其余端悬空，输出端空载时，由被测输入端输出的电流值，测试电路图如图1-2。（4）TTL门电路的扇出系数N0扇出系数N

3、0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集成与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载。因此，它有两种扇出系数，即低电平扇出系数N0L和高电平扇出系数N0H。通常有IiHN0L，故常以N0L作为门的扇出系数。N0L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IOL增大，VOL随之增高，当VOL达到VOlm（手册中规定低电平规范值为0.4V）时的IOL就是允许灌入的最大负载电流，则N0L＝IOL÷Iis，通常N0L>8（5）TTL

4、门电路的电压传输特性门的输出电压Vo随输入电压Vi而变化的曲线Vo=f（Vi）称为门的电压传输特性，通过它可读得门电路的一些重要参数，如输出高电平VOH、输出低电平VOL、关门电平Voff、开门电平VON等值。测试电路如图1-4所示，采用逐点测试法，即调节Rw，逐点测得Vi——11——数字电路及Vo，然后绘成曲线。图1-3扇出系数测试电路图1-4电压传输特性测试电路（6）TTL门电路的平均传输延迟时间tpdtpd是衡量门电路开关速度的参数，它意味着门电路在输入脉冲波形的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多少时间。具体的

5、说，是指输出波形边沿的0.5Um至输入波形对应边沿0.5Um点的时间间隔，如图1-5所示。由于传输延迟时间很短，一般为ns数量级。图1-5（a）传输延迟特性图1-5（b）tpd的测试电路图1-5（a）中的tpdL为导通延迟时间，tpdH为延迟截止时间，平均传输时间为：tpd=(tpdL+tpdH)/2tpd的测试电路如图1-5（b）所示，由于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，故实验采用测量有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，电路中的

6、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点重新回到逻辑“1”。电路的其它各点电平也随着变化。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=T/6三、实验设备与器件1、数字逻辑电路实验箱。——11——数字电路2、数字逻辑电路实验箱扩展板。3、芯片74LS00。4、5.1K，100Ω，200Ω，500Ω，1K电阻；1K，10K可调电阻。5、数字万用表。四、实验预习要求1．复习TTL门电路的工作原理。2．熟悉实验所用集成门电路

7、引脚功能。3．画出实验内容中的测试电路与数据记录表格。五、实验内容及实验步骤1、将数字逻辑电路实验箱扩展板插在实验箱相应位置，并固定好，找一个14PIN的插座插上芯片，并在14PIN插座的第7脚接上实验箱的地（GND），第14脚接上电源（VCC）。其它脚的连线参考个具体的线路图，实验所需要的电阻和可调使用实验箱主电路板中的元件库。2、按照实验原理第一、二部分用万用表测出TTL门电路的输出高电平VOH，输出低电平VOL。3、按图1-2所示连线，测出TTL门电路的输入短路电流Iis。4、按图1-3所示连线，测出IOL，求得扇出

8、系数N0。5、按图1-4所示连线，调节电位器RW，使Vi从0V向高电平变化，逐点测量Vi和Vo,将结果记入下表中。Vi00.20.40.60.81.01.52.02.53.03.54.0…Vo6、按图1-5所示连线，测得tpd。六、实验报告要求1、记录整理实验结果，并对结果进行分析。2、画出实测的电压传