实验二 TTL与非门电路参数测试

实验二 TTL 与非门电路参数测试

一、实验目的

·掌握TTL 与非门主要参数的测试方法。 ·掌握TTL 与非门电压传输特性的测试方法。 ·熟悉集成元器件管脚排列特点。

二、实验原理

TTL 集成与非门是数字电路中广泛使用的一种基本逻辑门，使用时必须对它的逻辑功能、主要参数和特性曲线进行测试，以确定其性能好坏。

本实验采用TTL 集成元器件74LS00与非门进行测试。它是一个2输人端4与非门，形状为双列直插式，逻辑表达式为F ＝A ·B ，其逻辑符号及外引线排列图如图

1—1(a)(b)(c)(d)所示。

1．TTL与非门主要参数

(1)输出高电平V OH和输出低电平V OL

V OH是指与非门一个以上的输入端接低电平或接地时，输出电压的大小。此时门电路处于截止状态。如输出空载，V OH必须大于标准高电平(V SH＝2.4V)，一般在3.6V左右。当输出端接有拉电流负载时，V OH将降低。

V OL是指与非门的所有输人端均接高电平时，输出电压的大小。此时门电路处于导通状态。如输出空载，V OL必须低于标准低电平(V SL＝0.4V)，约为0.1V左右。接有灌电流负载时，V OL将上升。

(2)低电平输入电流I IL

I IL是指当一个输入端接地，而其他输入端悬空时，输入端流向接地端的电流，又称为输入短路电流。I IL的大小关系到前一级门电路能带动负载的个数。

(3)高电平输入电流I IH

I IH是指当一个输入端接高电平，而其他输入端接地时，流过接高电平输入端的电流，又称为交叉漏电流。它主要作为前级门输出为高电平时的拉电流。当I IH太大时，就会因为“拉出”电流太大，而使前级门输出高电平降低。

(4)输入开门电平V ON和关门电平V OFF

V ON是指与非门输出端接额定负载时，使输出处于低电平状态时所允许的最小输入电压。换句话说，为了使与非门处于导通状态，输入电平必须大于V ON。

V OFF是指使与非门输出处于高电平状态所允许的最大输人电压。

(5)扇出系数N0

N0是说明输出端负载能力的一项参数，它表示驱动同类型门电路的数目。N0的大小主要受输出低电平时，输出端允许灌人的最大电流的限制，如灌人负载电流超出该数值，输出低电平将显著抬高，造成下一级逻辑电路的错误动作。

(6)空载导通功耗P ON

静态工作、输出为低电平时的功耗，即电源电压V CC和导通电源电流I CCL的乘积。

2．TTL与非门的电压传输特性

TTL与非门电路的电压传输特性，表示输入电压从零电平逐渐升到高电平时，输出电压的变化。利用电压传输特性曲线不仅可直接读出其主要静态参数，如V OH、V OL、V ON、V OFF、V NH和V NL(如图1-2所示)，还可以检查和判断TTL与非门的好坏，

如若V

ON 和V

OFF

,两个数值越靠近，越接近同一数值(阈值电平V

T

)，就说明与非门电路

的特性曲线愈陡，抗干扰能力越强。

高电平噪声容限V NH：V NH＝V SH-V ON＝2.4V-V ON

低电平噪声容限V NL：V NL＝V OFF-V SL＝V OFF-0.4V

3．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，原因是输出电压对输入电压有一定的时间延迟，t pd等于导通时间和截止时间的平均值。

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，故实验一般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 点电平有重新变为逻辑“1”。电路的其它各点的电平也跟随变化。说明使A 点发生一个周期的振荡，必须经过6级门的延迟时间。因此平均传输延迟时间为

t pd =6

1

T

三、实验仪器及器件

DZX-2B 型电子学综合实验装置，YB4320A 双踪四迹示波器，集成2输入端四与非门74LS00 1片，电阻、电位器导线若干。

四、实验内容

1．测试TTL 与非门的各项参数分别列表记录所测得数据；

(1)测量低电平输入电流I IL 和高电平输入电流I IH ；

表一

(2)测量输入开门电平V ON 和开门电阻R ON ,关门电平V OFF 和关门电阻R OFF

(3)测量平均传输延迟时间t pd

表三

2．测试电压传输特性

表六

示波器的波形图像：

五、实验心得与小结

1、此次试验主要是关于对TTL与非门电路主要参数的测试，实验中的电路在面包板上的搭接都不难，按照试验原理图细心搭接就可以。

2、实验需要使用多个仪器，如信号发生器，数字万用表，示波器等等，所以熟练地掌握这些仪器的使用很重要。数字万用表在测量不同的信号，如电阻，电压，

电流需要注意功能档位的选择和量程的更换。示波器使用会调整波形，使用光标测量等等。

3、数字万用表的使用有很多需要注意的地方，以前在做模电实验时都有遇到，但是好久不用，感觉有些细节有所生疏，回顾一下。在使用万用表时应该注意：（1）根据所需测量参数合理选择功能键。在预先不知道被测信号幅值时，应将量程置于最高档。当显示出现“0000”闪烁时，应立即将量程切换至更高档位，或者立即拔出输入线，检查被选择的功能键是否出现错误或有其它故障。

(2)用数字万用表测量正弦波，表头显示的是正弦电压的有效值。

(3)电压测量方式：确定测量仪器设置在交流电压测量状态，若已知被测电压，应根据被测电压大小，选择合适量程；若未知被测电压，应将测量仪器量程至于最大，逐渐减小量程。

(4)测量电流电压时插线需要插入的接口不同，在做第一个小实验室时我们就在测量电流时将线插在了电压插口中，结果无法测得数据。