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1、TTL与非门及CMOS门电路实验2北航电工电子中心实验目的掌握TTL与非门主要参数及传输特性的测试方法。了解CMOS非门电路的性能和特点。熟悉TTL与CMOS器件的互连方法。3北航电工电子中心TTL与非门主要参数输出高电平UOH●指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值。●空载时UOH必须大于标准高电平(USU=2.4V)，接有拉电流负载时UOH将下降。●测试UOH的电路如图1所示。图1输出高电平UOH测试电路4北航电工电子中心TTL与非门主要参数图2输出低电平UOL测试电路输出低电平UOL●指与非门
2、的所有输入端都接高电平的输出电平值。●空载时UOL必须低于标准低电平：USL=0.4V，接有灌电流负载时UOL将上升。●测试UOL的电路如图2所示。5北航电工电子中心TTL与非门主要参数输入短路电流IIS●指被测输入端接地，其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流。●前级输出低电平时后级门的IIS就是前级的灌电流。一般IIS<1.6mA，测试IIS的电路见图3。图3短路电流IIS测试电路6北航电工电子中心TTL与非门主要参数图4扇出系数N测量电路扇出系数N●指能驱动同类门电路的数目，用以衡量带负载的能力。●测量电
3、路如图4所示，即测出输出不超过标准低电平时的最大允许负载电流IOL,,然后计算：N=IOL/IIS一般N＞8的与非门才被认为是合格的。7北航电工电子中心TTL与非门的传输特性图5（a）TTL与非门电压传输特性图5（b）传输特性的测试电路如图5(a）所示。利用电压传输特性可以检查和判断TTL与非门是否工作正常，同时可以直接读出其主要静态参数如UOH、UOL、UON、UOFF和△1、△0。传输特性的测试电路如图5（b）。8北航电工电子中心CMOS集成电路的特点静态功耗极低。74系列的TTL门功耗约为10mW，而CMO
4、S电路只有0.01～0.1μW。允许电源电压有较大波动。CMOS电路的电源电压范围为3～15V，当电源电压波动较大时仍能正常工作。抗干扰能力强。CMOS电路抗干扰能力为1.5～6V，可达到电源电压的45％且随电源电压的增高抗干扰能力也增强,而TTL电路的抗干扰能力为0.8V左右，为电源电压的16％。扇出系数大。CMOS电路由于输入阻抗极高扇出系数可达到50。但由于CMOS电路的负载是容性负载,负载数目的增加会导致传输时间上升、工作速度下降。温度稳定性好。9北航电工电子中心使用CMOS电路时注意问题：由于CMOS电
5、路的输入阻抗高，容易感应较高电压，造成绝缘栅损坏，因此CMOS电路多余或临时不用的输入端不能悬空，可以把它们并联起来或直接接到高电平（与非门）或低电平（或非门）上。CMOS电源UDD接正极、USS接负极或地，绝对不能接反。CMOS的输入电压应在USS≤UI≤UDD范围内。CMOS电路内部一般都有保护电路，为使保护电路起作用，工作时应先开电源再加信号，关闭时应先关断信号源再关电源。10北航电工电子中心TTL与CMOS门电路的互连：UCC=+5V时，TTL及CMOS门电路的主要参数：参数74HCMOS74TTL74L
6、STTLUIH,min3.5V2.0V2.0VUIL,max1V0.8V0.8VUOH,min4.9V2.4V2.7VUOL,max0.1V0.4V0.4VIIH,max1.0μA40μA20μAIIL,max﹣1.0μA﹣1.6mA﹣400μAIOH,max﹣4.0mA﹣400μA﹣400μAIOL,max4.0mA16mA8mA表1TTL及CMOS门电路的主要参数11北航电工电子中心由表1可见，当采用﹢5V电源电压时，TTL与CMOS的电平基本上是兼容的。●当用CMOS驱动TTL时，CMOS的UOH,min=
7、4.9V，而TTL的UIH,min=2.0V，CMOS的UOLmax=0.1V，而TTLUIL,max=0.8V。●当用TTL驱动CMOS时，TTL的UOL,max=0.4V，而CMOS的UIL,max=1.0V可以满足需求，但当TTL的UOH,min=2.4V时，CMOS的UIH,min=3.5V，在此种情况下TTL不能直接驱动CMOS，此时可在TTL输出端与电源之间接上拉电阻，如图7所示。TTL与CMOS门电路的互连：12北航电工电子中心电阻R的取值可根据下式决定：在忽略IIL,max情况下，其最小值考虑CM
8、OS的输入电容，来决定其最大值。假设COMS的输入电容为10Pf。图7上拉电阻RTTL与CMOS门电路的互连：13北航电工电子中心一般要求t≤500ns，则由上式可得Rmax=8.3KΩ。综合上述情况，通常R值取3.3KΩ～4.7KΩ。如果CMOS电源较高，当用TTL驱动CMOS电路时，TTL输出端仍可接上拉电阻，但需采用集成电极开路门电路，或采用电平移动电路来实现电平的
