实验31 TTL与非门参数测试及使用

第三部分数字电路实验

实验3.1 TTL与非门参数测试及使用

[要点提示]

一、实验目的

二、实验预习要求

三、实验原理

四、实验仪器设备

五、练习内容及方法

六、实验报告

七、思考题

[内容简介]

一、实验目的

1．掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法。

2．掌握TTL器件的使用规则。

3.熟悉数字电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。

二、实验预习要求

1.了解数字实验箱的基本结构及使用方法。

2．了解TTL与非门主要参数的定义和意义。

3．熟悉各测试电路，了解测试原理及测试方法。

4．熟悉TTL与非门74LS00的外引线排列。

5．自拟实验步骤和数据表格。

三、实验原理

1．TTL与非门的主要参数

TTL与非门具有较高的工作速度、较强的抗干扰能力、较大的输出幅度和负载能力等优点,因而得到了广泛的应用。

（1）输出高电平VoH：输出高电平是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，VOH必须大于标准高电平（VSH=2.4 V），接有拉电流负载时，VOH将下降。测试VOH的电路如图1、1所示。

图1、1 VOh 的测试电路图1、2 VOL的测试电路

（2）输出低电平VOL：输出低电平是指与非门的所有输入端都接高电平时的输出电平值。空载时，VOL 必须低于标准低电平（VsL=O.4 V），接有灌电流负载时，VOL将上升。测试VoL电路如图1、2所示。（3）输入短路电流IIS：输入短路电流IIS是指被测输入端接地，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就是前级的灌电流负载。一般IIS＜1.6mA。测试IIS的电路见图1、3所示。

（4）扇出系数N：扇出系数N是指能驱动同类门电路的数目，用以衡量带负载的能力。图1、4所示电路能测试输出为低电平时，最大允许负载电流IOL，然后求得N＝IOL／IIS。一般N＞8的与非门才被认为是合格的。

图1、3 IIS的测试电路图1、4 扇出系数N的测试电路

2．TTL与非门的电压传输特性

利用电压传输特性不仅能检查和判断TTL与非门的好坏，还可以从传输特性上直接读出其主要静态参数，如VOH、VOL、VON、Voff、VNH和VNL，如图1-5所示。传输特性的测试电路如图1、6所示。

图1、5 TTL与非门的电压传输特性图1、6 TTL与非门的电压传输特性测试电路

从图1、5中可知：

开门电平VON：是保证输出为标准低电平VSL时，允许的最小输入高电平值。一般VON＜1．8V。

关门电平VOFF：是保证输出为标准高电平VSH时，允许的最大输入低电平值。

高电平噪声容限VNH：VNH=VSH-VON=2.4V-VON

低电平噪声容限VNL：VNL = VOFF-VSL＝VOFF-0.4V

3．与非门的逻辑功能

与非门的逻辑功能如表1、1所示，只需按真值表逐项验证即可。本实验选用的TTL与非门为74LS00，它的外引线排列如图1、7所示。

表1、1 TTL与非门功能表

图1、7 74LS00外引线排列图

四、实验仪器设备

1.数字实验箱（+5V电源，单脉冲源，连续脉冲源，逻辑电平开关，LED显示，面包板数码管等）1台。

2.数字万用表1块集成与非门74LS 00 1片。

3.电阻5.1kΩ、1kΩ、5O0Ω、100Ω各1只。

4.电位器1kΩ 、电容0.1uF各1只。

五、练习内容及方法

1．用数字万用表分别测量TTL与非门74LS00在带负载和开路两种情况下的输出高电平VOH和输出低电平VOL。测试电路如图1、1及图1、2所示。

2．测试TTL与非门的输入短路电流IIS，测试电路如图1、3所示。

3．测试与非门输出为低电平时，允许灌入的最大负载电流IOL，然后利用公式N＝IOL／IIS求出该与非门的扇出系数N。测试电路见图1、4。具体测试方法有二:①输入端全部悬空，逐渐减小电阻RP，读出仍能保持Vo＝0．4V的最大负载电流，即IOL。②输入端全部悬空，输出端用500 Ω电阻代替（10OΩ＋RP）。用万用表直流电压档测量VO，若VO＜0.4V，则产品合格。然后再用万用表电流档测出IOL，通过公式计算出扇出系数。

4．测量TTL与非门的电压传输特性曲线。测量电路如图1、5所示。在示波器上用X－Y显示方式观察曲线，并用坐标纸描绘出特性曲线，在曲线上标出V OH、V OL、V ON。V OFF，计算V NH和V NL。

5．按TTL与非门的真值表逐项验证其逻辑功能。

6. TTL集成电路使用规则

（1）接插集成块时,要认清定位标记,不得插反。

（2）TTL与非门对电源电压的稳定性要求较严，只允许在+5V上有上下10%的波动。电源电压超过+5.5V，易使器件损坏；低于4.5V又易导致器件的逻辑功能不正常。电源极性绝对不允许接错。

（3）TTL与非门不用的输入端允许悬空（但最好接高电平），不能接低电平。

（4）TTL与非门的输出端不允许直接接电源电压或地，也不能并联使用。

（5）输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当R≤ 680Ω时，输入端相当于逻辑"0"；当R≥4.7KΩ时,输入端相当于逻辑"1"。对于不同系列的器件要求的阻值不同。

六、实验报告

1．分别列表记录所测得的TTL与非门的主要参数。

2．分别描绘所观察到的TTL与非门的电压传输特性曲线，在曲线上标出有关参数，算出VNH和VNL。

七、思考题

1．与非门不用的输入端应如何处理？为什么？

2．图1、7所示电路为测试TTL与非门逻辑功能的电路。试对应画出：