数电实验报告2

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电

路

实验二门电路电参数的测试

实验报告

姓名：胡晓鲁

学号： 12074212

班级： 12075312

实验目的：

1、学习数字万用表、双踪示波器、信号发生器、DJ-SD1数字电路实验箱的使用方法；

2、掌握TTL的门电路的主要参数及其测试方法；（74LS00）

3、了解集电极开路OC门（74LS07）、三态输出门TSL（74LS125）的主要特性和使用方法。

4、学会使用数字表逻辑档检测TTL门电路好坏的方法。

二、实验原理：

1、TTL门电路

在数字电路设计中，通常要用到一些门电路，而门电路的特性参数的好坏，在很大程度上影响整个电路工作的可靠性。

通常参数按时间特性分两种：静态参数和动态参数。静态参数指电路处于稳定的逻辑

状态下测得的参数，而动态参数则指逻辑状态转换过程中与时间有关的参数。

本实验中选用TTL 74LS00二输入端四与非门进行参数的实验测试，以掌握门电路的主要参数的意义和测试方法。

TTL 74LS00集成电路引脚排列图如图2-1所示。

图2-1 74LS00集成电路引脚排列图

TTL与非门的主要参数有：

（1）、空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff：

空载导通功耗Pon是指输入端全为高电平、输出为低电平且不接负载时的功率损耗。

Pon=VCC·ICCL

空载截止功耗Poff是指输入端至少有一个为低电平、输出为高电平且不接负载时的功率损耗。

Poff=VCC·ICCH

以上两式中：

VCC——电源电压（+5V）；

ICCL——空载导通电源电流；（输出为低电平且不接负载时的电源电流）

ICCH——空载截止电源电流。（输出为高电平且不接负载时的电源电流）空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff的测试电路如图2-2所示。

集成块74LS00

的管脚号

图2-2 空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff的测试电路

（2）、输入短路电流IIS：

输入短路电流IIS又称低电平输入电流IIL(IIS即IIL)是指一个输入端接地，其他输入端悬空时，流过该接地输入端的电流。输入短路电流IIS的测试电路如图2-3所示。

图2-3 输入短路电流IIS的测试电路

（3）、输出高电平VOH:

输出高电平VOH是指输出不接负载，当有—输入端为低电平时的电路输出电压值。测试电路如图2-4所示。

（4）、输出低电平VOL:

输出低电平VOL是指所有输入端均接高电平时的输出电压值。测试电路如图2-4所示。

图2-4 输出高电平VOH和输出低电平VOL的测试电路

（5）、电压传输特性曲线、开门电平Von和关门电平Voff:

电压传输特性曲线如图2-5所示，是关于输入电压与输出电压（Vi-Vo）的关系曲线。使输出电压VO刚刚达到低电平VOL时的最低输入电压称为开门电平V on使输出电压VO刚刚达到高电平VOH时的最高输入电压Vi称为关门电平VOFF。

电压传输特性测试电路如图2-6所示。

图2-5 电压传输特性曲线图2-6 电压传输特性测试电路

（6）、扇出系数NO：

电路正常工作时，能带动的同型号门的数目称为扇出系数NO。扇出系数NO的测试电路如图2-7所示。

图2-7 扇出系数NO的测试电路

2、TTL集电极开路门(OC)与三态输出门

在数字系统中，有时需要把两个或两个以上集成逻辑门的输出端直接并接在一起完成一定的逻辑功能。对于普通的TTL门电路，由于输出级采用了推拉式输出电路，无论输出是高电平或是低电平，输出阻抗都很低。因此，通常不允许将它们的输出端并接在一起使用。

集电极开路和三态门是两种特殊的TTL门电路，它们允许把输出端直接并接在一起使用。

（1）集电极开路门(OC)（74LS07）

74LS07管脚图，如图2-8。

图2-8 74LS07集成电路引脚排列图

OC门的应用主要有以下三个方面（如图2-9）：

利用电路的“线与”特性方便的完成某些特定的逻辑功能。

实现多路信息采集，使两路以上的信息共用一个传输通道（总线）。

实验逻辑电平的转换，以推动数码管、继电器、MOS器件等多种数字集成电路。

图2-9 OC与非门“线与”电路图2-10 OC与非门负载电阻RL的确定

OC门输出并联运用时负载电阻RL的选择，如图2-10。

为保证OC与非门输出电平符合逻辑要求，负载电阻值的选择范围为

C OH

LMAX OH iH C OL

LMIN LM iL E -V R nI +mI E -V R I +NI =

=

式中：

OH I — OC 门输出管截止时（输出高电平OH V ）的漏电流（约50μA ）

LM I — OC 门输出低电平OL V 时允许最大灌入负载电流（约20mA ） iH I — 负载门高电平输入电流（﹤50μA ） iL I —

负载门低电平输入电流（﹤1.6mA ）

Ec — RL 外接电源电压 n — OC 门个数 N — 负载门个数

m — 接入电路的负载门输入端总个数

RL 值须小于RLMAX ，否则VOH 将下降，RL 值须大于RLMIN ，否则VOL 将上升，又RL 的大小会影响输出波形的边沿时间，在工作速度较高时，RL 应尽量选取接近RLMIN

（2）、TTL 三态门输出门（3S 门）

TTL 三态输出门是一种特殊的门电路，它与普通的TTL 门电路结构不同，它的输出端除了平常的高电平、低电平两种状态外（这两种状态均为低阻状态），还有第三种输出状态—高阻状态，处于高阻状态时，电路与负载之间相当于开路。三态输出门按逻辑功能及控制方式来分有各种不同类型。如图2-11和表2-1。本实验所用三态门的型号是74LS125三态输出四总线缓冲器。

图2-11三态缓冲器逻辑符号

表2-1