中山大学数电实验

实验一 TTL与非门的静态参数测试
一、实验目的
1. 掌握TTL与非门电路主要参数和电压传输特性的测试方法。

2. 熟悉数字电路试验箱、数字万用表的使用。

二、实验仪器及器件
1.数字电路试验箱、万用表、示波器．
2器件：74LS00 X 2．电阻：560Ω X 1，1OkΩ X 1
三、实验内容
1、低电平输出电源电流I CCL和高电平输出电源电流I CCH及静态平均功耗：
与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。

I CCL：指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流．也称空
载导通电流．测试电路如图（一）(a)所示。

I CCH：指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬
空，电源提供器件的电流。

也称空载截止电流，电路如图（二）(b)所示。

：为电路空载导通功耗P on和空载截止功耗P off的平均值，其值为：
(通常P on>P off)
图（一）
2、输入短路电流I IS和输入漏电流I IH：
I IS：（或I IL）指被测输入端接地，其余输入端和输出端悬空时．由被
测输入端流出的电流。

也称低电平输入电流。

在由多级门构成的电路中，
I IS相当前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流。

因此．I IS越
小，前级门带负载的个数就越多。

测试电路如图（二）(a)所示。

I IH：指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端悬空时，流入
被测输入端的电流。

也称高电平输入电流。

在由多级门构成的电路中，
它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载。

I IH越小，前级门
电路带负载的个数就越多。

I IH较小，难以测量。

测试电路如图（二）(b)
所示。

图（二）
3、输出高电平U OH及关门电平U off
图（三）
测量电路如图（三）(a)所示。

先调W，使输入电压为0V这时输出电压即为U OH。

然后渐渐增大输入电压，当输出电压下降到90%U OH时，测
得输入电压即为关门电平U off。

4、输出低电平U OL及开门电平U on
测量电路如图（三）(b)所示。

先调W，使输入电压为高电平，测得的输出电压即为U OL然后渐渐减小输入电压，测得使输出电压维持在U OL
的最低输入电平，即为开门电平U on。

5、测试TTL与非门的电压传输特性：
图（三）(b)断开R L即为测量电路。

调W，使输入电压由小到大，用万用表对应地测出输入电压和输出电压，并一一记录在表中。

测量时，
对V off和V ON的附近，输入电压的变化可取消一点，即测量点取密一些。

6、平均传输延迟时间t pd
t pd是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形边沿的0.5V。

至输入波形对应边沿0.5V m点的时间间隔，如图（四）(a)所示。

图（四）(a)中的t pdL为导通延迟时间，t pdH为截止延迟时问，平均传输延迟时间为：
图（四）
t pd的测试电路如图（四）(b)所示，由于TTL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，故实验采用测量由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A点为逻辑“1"，经过七级门的延迟后，使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑”0"；再经过七级门的延迟后，A点电平又重新回到逻辑“1”。

电路中其它各点电平也跟随变化。

说明使A点发生一个周期的振荡，必须经过14级门的延迟时间。

因此平均传输延迟时间为:
TTL电路的t pd一般在6nS ~ 30nS之间。

由于所用的74LS00四输入与非门的t pd很短，要用7个与非门连成环形震荡器，以便测量其周期T。

四、实验数据整理与分析
1、低电平输出电源电流I CCL和高电平输出电源电流I CCH及静态平均功耗，数据记录为：
I CCL=2.953mA，I CCH=0.9116mA，=9.5533mW
2、输入短路电流I IS和输入漏电流I IH，数据记录为：
I IS=0.231mA，I IH=0.000mA
由于输入漏电流过小，无法被万用表测到，因此记为0mA
3、输出高电平U OH及关门电平U off，数据记录为：
U OH=3.947V，U off =0.9354V
4、输出低电平U OL及开门电平U on，数据记录为：
U OL=0.319V，U on=1.128V
5、测试TTL与非门的电压传输特性，数据记录如表所示：
画出图像如图（五）所示
图（五）
由图可知关门电平U off 约为0.7V，开门电平U on 约为1.1V
6、测试平均传输延迟时间t pd，结果如图（六）所示：
由波形图观测得T=79.2nS，平均传输延迟时间t pd=79.2/14=5.66nS。