基本逻辑门逻辑试验报告

基本逻辑门逻辑试验报告
基本逻辑门逻辑功能测试及应⽤
⼀、实验⽬的
1、掌握基本逻辑门的功能及验证⽅法。

2、学习TTL基本门电路的实际应⽤。

3、了解CMOS基本门电路的功能。

4、掌握逻辑门多余输⼊端的处理⽅法。

⼆、实验原理
数字电路中，最基本的逻辑门可归结为与门、或门和⾮门。

实际应⽤时，它们可以独⽴使⽤，但⽤的更多的是经过逻辑组合组成的复合门电路。

⽬前⼴泛使⽤的门电路有TTL门电路和CMOS门电路。

1、TTL门电路
TTL门电路是数字集成电路中应⽤最⼴泛的，由于其输⼊端和输出端的结构形式都采⽤了半导体三极管，所以⼀般称它为晶体管-晶体管逻辑电路，或称为TTL电路。

这种电路的电源电压为+5V，⾼电平典型值为3.6V（≥2.4V合格）；低电平典型值为0.3V（≤0.45合格）。

常见的复合门有与⾮门、或⾮门、与或⾮门和异或门。

有时门电路的输⼊端多余⽆⽤，因为对TTL电路来说，悬空相当于“1”，所以对不同的逻辑门，其多余输⼊端处理⽅法不同。

（1）TTL与门、与⾮门的多余输⼊端的处理
如图3.2.1为四输⼊端与⾮门，若只需⽤两个输⼊端A和B，那么另两个多余输⼊端的处理⽅法是：
并联悬空通过电阻接⾼电平
图3.2.1 TTL 与门、与⾮门多余输⼊端的处理
并联、悬空或通过电阻接⾼电平使⽤，这是TTL 型与门、与⾮门的特定要求，但要在使⽤中考虑到，并联使⽤时，增加了门的输⼊电容，对前级增加容性负载和增加输出电流，使该门的抗⼲扰能⼒下降；悬空使⽤，逻辑上可视为“1”，但该门的输⼊端输⼊阻抗⾼，易受外界⼲扰；相⽐之下，多余输⼊端通过串接限流电阻接⾼电平的⽅法较好。

（2）TTL 或门、或⾮门的多余输⼊端的处理
如图3.2.2为四输⼊端或⾮门，若只需⽤两个输⼊端A 和B ，那么另两个多余输⼊端的处理⽅法是：并联、接低电平或接地。

并联接低
电平或接地
图3.2.2 TTL 或门、或⾮门多余输⼊端的处理
Y
Y
A
Y A Y
A Y
（3）异或门的输⼊端处理
异或门是由基本逻辑门组合成的复合门电路。

如图3.2.3为⼆输⼊端异或门，⼀输⼊端为A ，若另⼀输⼊端接低电平，则输出仍为A ；若另⼀输⼊端接⾼电平，则输出为A ，此时的异或门称为可控反相器。

图3.2.3 异或门的输⼊端处理
在门电路的应⽤中，常⽤到把它们“封锁”的概念。

如果把与⾮门的任⼀输⼊端接地，则该与⾮门被封锁；如果把或⾮门的任⼀输⼊端接⾼电平，则该或⾮门被封锁。

由于TTL 电路具有⽐较⾼的速度，⽐较强的抗⼲扰能⼒和⾜够⼤的输出幅度，在加上带负载能⼒⽐较强，因此在⼯业控制中得到了最⼴泛的应⽤，但由于TTL 电路的功耗较⼤，⽬前还不适合作⼤规模集成电路。

2、CMOS 门电路
CMOS 门电路是由NMOS 和PMOS 管组成，初态功耗也只有毫⽡级，电源电压变化围⼤+3V ～+18V 。

它的集成度很⾼，易制成⼤规模集成电路。

由于CMOS 电路输⼊阻抗很⾼，容易接受静电感应⽽造成极间击穿，形成永久性的损坏，因此，在⼯艺上除了在电路输⼊端加保护电路外，使⽤时应注意以下⼏点：
（1）器件应在导电容器存放，器件引线可⽤⾦属导线、导电泡沫
Y = A Y = A
等将其⼀并短路。

（2）V DD 接电源正极，V SS 接电源负极（通常接地），不允许反接。

同样在装接电路，拔插集成电路时，必须切断电源，严禁带电操作。

（3）多余输⼊端不允许悬空，应按逻辑要求处理接电源或地，否则将会使电路的逻辑混乱并损坏器件。

（4）器件的输⼊信号不允许超出电源电压围，或者说输⼊端的电流不得超过10mA 。

（5）CMOS 电路的电源电压应先接通，再接⼊信号，否则会破坏输⼊端的结构，⼯作结束时，应先断输⼊信号再切断电源。

（6）输出端所接电容负载不能⼤于500pF ，否则输出级功耗过⼤⽽损坏电路。

（7）CMOS 电路不能以线与⽅式进⾏连接。

另外，CMOS 门不使⽤的输⼊端，不能闲置呈悬空状态，应根据逻辑功能的不同，采⽤下列⽅法处理：
①对于CMOS 与门、与⾮门，多余端的处理⽅法有两种：多余端与其它有⽤的输⼊端并联使⽤；将多余输⼊端接⾼电平。

如图3.2.4所⽰。

图3.2.4 CMOS 与⾮门多余输⼊端的处
理
②对于CMOS 或⾮门，多余输⼊端的处理⽅法也有两种：多余端与
A Y
Y
其它有⽤的输⼊端并联使⽤；将多余输⼊端接地。

如图3.2.5所⽰。

图3.2.5 CMOS 或⾮门多余输⼊端的处
理
三、实验仪器与器材
1、THD-4型数字电路实验箱
2、GOS-620⽰波器
3、器材：74LS00 四-2输⼊与⾮门
74LS54 四-2-3-3-2输⼊与或⾮门
74LS86 四-2输⼊异或门
四、实验容与步骤
1、TTL 与⾮门的逻辑功能及应⽤
芯⽚的引脚号查法是⾯对芯⽚有字的正⾯，从缺⼝处的下⽅（左下⾓），逆时针从1数起。

芯⽚要能⼯作，必须接电源和地。

本实验所⽤与⾮门集成芯⽚为74LS00四-⼆输⼊与⾮门，其引脚排列如图
3.2.6所⽰。

Y
A Y
图3.2.6 74LS00引脚排列
（1）测试74LS00四-2输⼊与⾮门的逻辑功能
选中74LS00⼀个与⾮门，将其输⼊端A 和B 分别接⾄电平输出器插孔，由电平输出控制开关控制所需电平值，扳动开关给出四种组合输⼊。

将输出端接⾄发光⼆极管的输⼊插孔，并通过发光⼆极管的亮和灭来观察门的输出状态。

如图 3.2.7所⽰，其逻辑函数式为：B A Y ?=，将观测结果填⼊表3.2.1中。

图 3.2.7 与⾮门逻辑功能测试图（2）⽤74LS00
B A Y +=，写出转换过程逻辑函
数式，画出标明引脚的逻辑电路图，测试其逻辑功能，将观测结果填⼊表3.2.2中。

A
B Y +5V
表3.2.1 与⾮门逻辑功能测试表。