CMOS、TTL逻辑门电路测试实验报告（有数据）

CMOS、TTL逻辑门电路测试实验报告（有数据）
实验二 CMOS 、TTL 逻辑门电路测试
一、实验目的
1、掌握CMOS 、TTL 逻辑门电路特性测试的方法。

2、掌握CMOS 、TTL 逻辑门电路的主要技术指标。

3、比较CMOS 门和TTL 门的特点。

二、实验仪器及器件
1、双踪示波器、数字万用表、实验箱
2、实验用元器件：① 74LS00 1片② CD4001B 1片
三、实验内容及结果分析
1．CD4069逻辑电平测试及功能测试
本实验采用CD4069芯片，分别选择电源电压V dd = 5V 和V dd = 12V 验证其逻辑功能。

根据CMOS 芯片的特性参数，在输入端A 加不同的逻辑电平V A ．用电压表测出相应输出端的逻辑电平Vo ．记录测试结果，并根据测试结果列成真值表，写出逻辑表达式，验证其逻辑功能。

表 1.1A 表1.1B 表1.1 输入输出
V DD =5V
V DD =12V
输入输出 A O V A /V V O /V V A /V V O /V A O 0 1 0.000 5.053 0.000 11.94 0 1 1
5，067
0.020
11.99
0.101
1
逻辑表达式：L A = 2． CD4069电压传输特性
按图3.1所示接线。

令芯片的电源电压V dd = 10V 。

调节电位器Rw 的阻值．使V I 在+0～+10V 变化，观察输出电压的变化，指出
ViL 、ViH 、VoL 、VoH 、转折点输入电平Vth 、抗干扰容限。

表1.2
V I /V 0.006 0.375 1.115 2.022 3.105 4.021 5.001 5.251 5.439 5.63 V O /V 9.96 9.96 9.96 9.93 9.66 9.20 8.20 7.70 7.03 5.387 V I /V 5.808 6.08 6.69 7.24 7.64 8.13 8.64 9.00 9.27 9.97 V O /V
2.729
1.751
1.1011
0.647
0.460
0.293
0.167
0.110
0.083
0.066
V IL =2.022V V OL =0.066V
V IH =8.13V V OH =9.96V V th =5.63V
输入高电平的噪声容限 (min)(min)9.968.13 1.83NH OH IH V V V V V V =-=-= 输出低电平的噪声容限(max)(max) 2.0220.066 1.956NL IL OL V V V V V V =-=-=
3．74LS00逻辑电平测试及功能测试
TTL 集成电路电源电压V cc = 5V 。

本实验采用TTL 逻辑门电路74LS00芯片，根据TTL 芯片的特性参数，在输入端A 、B 加不同的逻辑电平V A 、V B ．用电压表测出相应输出端的逻辑电平Vo ．记录测试结果，并根据测试结果列成真值表，写出逻辑表达式，验证其逻辑功能。

表1.3A 表1.3B 表1.3 A B O
V A /V
V B /V
V O /V
A
B
O
0 0 1 0.001 0.001 4.173 0 0 1 0 1 1 0.001 4.982 4.210 0 1 1 1 0 1
4.961 0.001 4.210
1 0 1 1 1 0
5.069
5.069
0.191
1
1
逻辑表达式：L A B = 4. 74LS00电压传输特性
测试电路参照图3.1，测试芯片换成74LS00，芯片的电源电压V cc = 5V 。

调节电位器Rw 的阻值．使V I
在+0～+5V 变化，观察输出电压的变化，指出V iL 、V iH 、V oL 、V oH 、转折点输入电平V th 、抗干扰容限。

表1.4 V I /V 0.268 0.683 0.780 0.877 0.939 0.988 1.028 1.078 1.134 1.645 2.706 V O /V
4.211 4.208 4.187 4.062 3.725 3.159 2.126 0.183 0.175 0.171
0.171
1.645IL V V =
2.706IH V V =
0.171OL V V = 4.211OH V V = th 1.028V V = 输入高电平的噪声容限 (min)(min) 4.211 2.706 1.505NH OH IH V V V V V V =-=-= 输出低电平的噪声容限 (max)(max) 1.6450.1710.474NL IL OL V V V V V V =-=-=
5.门电路的驱动能力测试
扇出系数N O 是衡量门电路负载能力的一个参数，有低电平扇出系数N OL 和高电平扇出系数N OH ，通常N OH >N OL ，故常以N OL 作为门电路的扇出系数。

I IL 的测试电路如图3.2所示，
图 3.2 图3.3
I OL 的测试电路如图3.3所示。

调节电位器使I OL 增大，V OL 随之增大，当V OL 达到V OL （max ）（规范值为0.4V ）时的I OL 就是I OL （max ）。

测试芯片采用74LS00，电源电压V cc = 5V 。

分别测出I IL 和I OL （max ），计算N OL 。

表1.5
门电路应用的注意事项：
1、电源电压有两个电压：额定电源电压和极限电源电压。

额定电源电压指正常工作时电源电压的允许大小：TTL 电路为5V ；CMOS 电路为3～15V
2、输入电压要求：输入高电平电压应大于V IH （min ）而小于电源电压；输入低电平电压应大于0V 而小于V IL （max ）。

输入电压小于0V 或大于电源电压将有可能损坏集成电路。

3、门电路的输出带同类门的个数不得超过扇出系数，否则可能造成状态不稳定；在速度高时带负载数尽可能少；门电路输出接普通负载时，其输出电流就小于I OL （max ）和I OH （max ）。

4、在工作时应注意静电对器件的影响。

I IL 0.23mA I OL （max ） 6.48mA N OL 28 (max)/OL OL IL
N I I =&
m
+5V
mA
&
V
10k
100。