TTL与非门的电压传输特性和主要参数
门电路外特性及参数
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二、CMOS门电路系列及型号的命名法
CMOS逻辑门器件有三大系列: 4000系列、 逻辑门器件有三大系列 系列、 系列 1. 4000系列 系列 系列 2.5列出了 列出了4000系列 CMOS 系列 表2.5列出了4000系列CMOS器件型号组成符号及 74C××系列和硅氧化铝系列。 ××系列和硅氧化铝系列。 ××系列和硅氧化铝系列
2.2 TTL与非门的外特性与参数 与非门的外特性与参数 •
• 电压传输特性 一. 电压传输特性 TTL与非门电压传输特性是表示输出电压UO随输入 电压UI变化的一条曲线， 电压传输特性曲线大致分为四 段：如图2.2所示。
图 2.2TTL与非门电压传输特性 （a） 测试电路示意图; （b） 曲线
符号 意义 符号 意义
中国制造的 40 类型 美国无线电 45 公司产品 日本东芝公 145 司产品
• 表2.6列出了国外主要生产公司的产品代号。 列出了国外主要生产公司的产品代号。 列出了国外主要生产公司的产品代号
几家国外公司CMOS产品代号 表2.6 几家国外公司 产品代号 国别 美国 公司名称 美国无线电公司 摩托罗拉公司 国家半导体公司 德克萨斯仪器公司 东芝公司 日立公司 富士通公司 飞利浦公司 密特尔公司 简 称 RCA MOTA NSC TI TOSJ
CT 中国制造 54 的TTL类 类
S N
美国 TEXAS 公司
74
0～+70℃ ～ ℃
LS AS ALS FAS
• 例如: CT 74 H 10 ___ F ___ ___ ___ ___ • • • •
封装形式： 封装形式： 全密封扁平封装 器件品名： 器件品名： 三3输入与非门 输入与非门 器件系列： 高速 器件系列： 高速 温度范围： 温度范围： 0~+70℃ ℃ 中国制造: 中国制造 TTL器件
ttl与非门的电压传输特性和主要参数
ttl与非门的电压传输特性和主要参数
1. TTL门电压传输特性
TTL门的电压传输特性是指TTL门的输入电压和输出电平之间的关系。
TTL门的输入电压范围一般为0V~5V，当输入电压为低电平（0V）时，TTL门将输出高电平（5V）；当输入电压为高电平（5V）时，TTL门将输出低电平（0V）。
在TTL门的输入电压范围内，当输入电压超过门电平（VIL和VIH），门的输出电平会及时响应并产生相应的输出电平。
但当输入电压处于门电平之间时，门的输出电平不能保证为确定的电平，即可能出现无法确定的电平输出状态，这种状态称为不稳定区域。
2. TTL门主要参数
（1）输入电平逻辑门限电压（VIL和VIH）
IIL和IIH分别是TTL门的低电平输入电流和高电平输入电流。
IIL和IIH对应的输入电平是VIL和VIH，它们代表向TTL门输入0V和5V时的电流大小。
输入电流的大小会影响门的速度和功耗。
VOH和VOL分别是TTL门的高电平输出电压和低电平输出电压。
输出电平的值应该在规定的范围内，这个范围由标准定义。
（4）输出电流（IOH和IOL）
IOH和IOL分别是TTL门的高电平输出电流和低电平输出电流。
它们表示TTL门在输出高（低）电平时的输出电流大小。
非门的输入电平逻辑门限电压与TTL门的相同，低电平逻辑门限电压VIL为0V，高电平逻辑门限电压VIH为5V。
但是，非门的输入电平逻辑门限电压范围相对较小，因为非门不需要输出不稳定区间。
实验十四TTL、CMOS门电路参数及逻辑特性的测试
实验十四TTL、CMOS门电路参数及逻辑特性的测试大学通信工程系林XX一.实验目的：1、掌握TTL、CMOS与非门参数的测量方法；2、掌握TTL、CMOS与非门逻辑特性的测量方法；3、掌握TTL与CMOS门电路接口设计方法。
二.实验原理：(一)TTL门电路：TTL门电路是标准的集成数字电路，其输入、输出端均采用双极型三极管结构：凡是TTL器件特性均与TTL门电路具有相同特性，故需了解TTL门电路的主要参数。
7400是TTL型中速二输入端四与非门。
图1是它的部电路原理图和管脚排列图。
1、TTL与非门的主要参数：（1）输入短路电流：I IS：与非门某输入端接地时，该输入端接入地的电流。
（2）输入高电平电流I IH：与非门某输入端接V CC（5V），其他输入端悬空或接V CC时，流入该输入端的电流。
TTL与非门特性如图2所示：（3）开门电平V ON:使输出端维持低电平V OL所需的最小输入高电平，通常以V O=0.4V时的Vi定义。
（4）关门电平V OFF：使输出端保持高电平V OH所允许的最大输入低电平，通常以Vo=0.9V OH时的Vi定义。
阀值电平V T:V T=(V OFF+V ON)/2（5）开门电阻R ON：某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端维持低电平（通常以V O=0.4V）所需的最小电阻值。
（6）关门电阻R OFF：某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端保持高电平V OH（通常以V O=0.9V OH 所允许的最大电阻值）。
TTL与非门输入端的电阻负载特性曲线如图3所示。
（7）输出低电平负载电流I OL：输出保持低电平V O=0.4V时允许的最大灌流（如图4）；（8）输出高电平负载电流I OH：输出保持高电平V O=0.9V OH时允许的最大拉流；（9）平均传输延迟时间tpd：○1开通延迟时间t OFF：输入正跳变上升到1.5V相对输出负跳变下降到1.5V的时间间隔；○2关闭延迟时间t ON：输入负跳变上升到1.5V相对输出正跳变下降到1.5V的时间间隔；○3平均传输延迟时间：开通延迟时间与关闭延迟时间的算术平均值。
数字电路习题-第二章
第二章 逻辑门电路集成逻辑门电路是组成各种数字电路的基本单元。
通过本章的学习，要求读者了解集成逻辑门的基本结构，理解各种集成逻辑门电路的工作原理，掌握集成逻辑门的外部特性及主要参数，掌握不同逻辑门之间的接口电路，以便于正确使用逻辑门电路。
第一节 基本知识、重点与难点一、基本知识（一） TTL 与非门 1．结构特点TTL 与非门电路结构，由输入极、中间极和输出级三部分组成。
输入级采用多发射极晶体管，实现对输入信号的与的逻辑功能。
输出级采用推拉式输出结构（也称图腾柱结构），具有较强的负载能力。
2．TTL 与非门的电路特性及主要参数 （1）电压传输特性与非门电压传输特性是指TTL 与非门输出电压U O 与输入电压U I 之间的关系曲线，即U O=f （U I ）。
（2）输入特性当输入端为低电平U IL 时，与非门对信号源呈现灌电流负载，1ILbe1CC IL R U U U I −−−=称为输入低电平电流，通常I IL ＝-1～1.4mA 。
当输入端为高电平U IH 时，与非门对信号源呈现拉电流负载，通常I IH ≤50μA 称为输入高电平电流。
（3）输入负载特性实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况。
若U i ≤U OFF ，则电阻的接入相当于该输入端输入低电平，此时的电阻称为关门电阻，记为R OFF 。
若U i ≥U ON ，则电阻的接入相当于该输入端输入高电平，此时的电阻称为开门电阻，记为R ON 。
通常R OFF ≤0.7K Ω，R ON ≥2K Ω。
（4）输出特性反映与非门带载能力的一个重要参数--扇出系数N O 是指在灌电流（输出低电平）状态下驱动同类门的个数IL OLmax O /I I N =其中OLmax I 为最大允许灌电流，I IL 是一个负载门灌入本级的电流（≈1.4mA ）。
N O 越大，说明门的负载能力越强。
（5）传输延迟时间传输延迟时间表明与非门开关速度的重要参数。
TTL电路
TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写（Transister-Transister-Logic ），是数字集成电路的一大门类。
它采用双极型工艺制造，具有高速度低功耗和品种多等特点。
从六十年代开发成功第一代产品以来现有以下几代产品。
第一代TTL包括SN54/74系列，（其中54系列工作温度为-55℃～+125℃，74系列工作温度为0℃～+75℃)，低功耗系列简称lttl，高速系列简称HTTL。
第二代TTL包括肖特基箝位系列（STTL)和低功耗肖特基系列（LSTTL）。
第三代为采用等平面工艺制造的先进的STTL(ASTTL)和先进的低功耗STTL（ALSTTL）。
由于L STTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小，STTL和ASTTL速度很快，因此获得了广泛的应用。
各类TTL门电路的基本性能：电路类型 TTL数字集成电路约有400多个品种，大致可以分为以下几类：门电路译码器/驱动器触发器计数器移位寄存器单稳、双稳电路和多谐振荡器加法器、乘法器奇偶校验器码制转换器线驱动器/线接收器多路开关存储器特性曲线电压传输特性TTL与非门电压传输特性 LSTTL与非门电压传输特性瞬态特性由于寄生电容和晶体管载流子的存储效应的存在，输入和输出波形如右。
存在四个时间常数td,tf,ts和tr。
延迟时间 td下降时间 tf存储时间 ts上升时间 tr基本单元“与非门”常用电路形式四管单元五管单元六管单元主要封装形式双列直插扁平封装稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图5一21所示。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
一、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。
TTL集成与非门主要参数的测试
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：74LS00X 2．电阻：560Ω X1，1OkXI三、实验内容和结果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P�：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。
P�：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：p�=pp oooo+pp oooo2=VV CCCC II CCCCCC+VV CCCC II CCCCCC2(通常P on>P off)（ａ）（ｂ）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。
3.输出高电平U OH及关门电平U off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。
TTL与非门主要外部特性参数
TTL与非门主要外部特性参数2．主要外部特性参数TTL与非门的主要外部特性参数有输出逻辑电平、开门电平、关门电平、扇入系数、扇出系数、平均传输时延和空载功耗等。
（1）输出高电平V oH：输出高电平V oH是指至少有一个输入端接低电平时的输出电平。
V oH的典型值是3.6V。
产品规范值为V oH≥ 2.4V，标准高电平V SH=2.4V。
（2）输出低电平V oL：输出低电平V oL是指输入全为高电平时的输出电平。
V oL的典型值是0.3V，产品规范值为V oL≤ 0.4V，标准低电平V SL= 0.4V。
（3）开门电平V ON：开门电平V ON是指在额定负载下，使输出电平达到标准低电平V SL的输入电平，它表示使与非门开通的最小输入电平。
V ON的典型值为1.5V，产品规范值为V ON≤1.8V。
开门电平的大小反映了高电平抗干扰能力，V ON愈小，在输入高电平时的抗干扰能力愈强。
（4）关门电平V OFF：关门电平V OFF是指输出空载时，使输出电平达到标准高电平V SH的输入电平，它表示使与非门关断所允许的最大输入电平。
V OFF的典型值为1V，产品规范值V OFF≥ 0.8V。
关门电平的大小反映了低电平抗干扰能力，V OFF越大，在输入低电平时的抗干扰能力越强。
（5）扇入系数N i：扇入系数N i是指与非门允许的输入端数目。
一般N i为2～5，最多不超过8。
（6）扇出系数N o：扇出系数N o是指与非门输出端连接同类门的最多个数。
它反映了与非门的带负载能力。
一般N o≥ 8。
扇入和扇出是反映门电路互连性能的指标。
（7）输入短路电流I iS：输入短路电流I iS是指当与非门的某一个输入端接地而其余输入端悬空时，流过接地输入端的电流。
在实际电路中，I iS是流入前级与非门的灌电流，它的大小将直接影响前级与非门的工作情况。
因此，对输入短路电流要加以限制，产品规范值I iS≤1.6mA。
（8）高电平输入电流I iH：高电平输入电流I iH是指某一输入端接高电平，而其他输入端接地时，流入高电平输入端的电流，又称为输入漏电流。
6.2.3 TTL 与非门电路的主要参数[共3页]
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第6章 逻辑门电路137 在图6-10中，TTL 与非门的电压传输曲线大致分4个区：● AB 段（截止区），输出电压V o 基本不随输入电压V i 变化。
● BC 段（线性区），输出电压下降。
● CD 段（过渡区），输出由高电平转换为低电平。
此区中点对应的输入电压称为阈值电压或门槛电压（V TH ）。
● DE 段（饱和区），V o 不变化。
图6-10 TTL 与非门的电压传输特性曲线2．TTL 与非门的传输时间电路输入电平跳变后，TTL 与非门电路的输出状态从一个稳态过渡到另一种稳态，此过程的快慢是影响电路开关速度的主要因素。
当与非门输入一个脉冲波形时，其输出波形有一定的延迟，如图6-11所示。
导通延迟时间t PHL 是指从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间，截止延迟时间t PLH 是指从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。
与非门的传输延迟时间t pd 是t PHL 和t PLH 的平均值，即2PHL PLHpd t t t +=。
一般TTL 与非门传输延迟时间t pd 的值为几到十几纳秒。
6.2.3 TTL 与非门电路的主要参数TTL 门电路的参数是使用门电路的重要依据。
下面介绍TTL 与非门电路主要参数的物理意义，其他门电路参数意义也大致相同。
1．输出高电平V OH与非门的一个或几个输入端接地，门电路处于截止状态，这时的输出电平称为输出高电平。
V OH 的理论值为3.6V ，带额定负载时要求V OH ≥3V ，产品规范V OH ≥2.4V 。
图6-11 TTL 与非门的传输时间。
TTL与非门参数测试
2．根据实验数据画出传输特性曲线，试在曲线上标出VOH、VOL、VON、VOFF，计算VNH和VNL。
六、思考题
1．TTL电路多余的输入端应如何处理?为什么?
与非门多余的输入端：①悬空；②接高电平；③与一个有效端接在一起。或非门多余的输入端①接地②与一个有效端接在一起。其原则是无效输入端不能影响输入和输出之间的逻辑关系。
表一
带负载
开路
VOH(V)
VOL(V)
VOH(V)
VOL(V)
3.59
0.296
4.04
0.08
(2)测量输入开门电平VON和关门电平VOFF
表二
VOH(V)
VOFF(V)
VOL(V)
VON(V)
3.59
1.14
0.296
1.92
(3)测量低电平输入电流IIL和高电平输入电流IIH；
表三
IIL(mA)
(4)输入开门电平VON和关门电平VOFF
VON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VON。
VOFF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。
V0(V)
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
V0(V)
TTL与非门实验
（1）低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH
ICCL：指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。
ICCH：指输出端空截，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。
通常ICCL＞ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。器件的最大功耗为PCCL＝VCCICCL。手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的功耗。ICCL和ICCH测试电路如图(a)、(b)所示。
三、实验设备与器件
1、+5V直流电源2、逻辑电平开关
3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表
5、直流毫安表6、直流微安表
7、74LS20×2，1KΩ和10KΩ电位器，200Ω电阻器(0.5W)
四、实验步骤及原始记录
（1）验证TTL集成与非门74LS20的逻辑功能
按图3-15所示接线，门的四个输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”。门的输出端接由LED发光二极管组成的逻辑电平显示器（又称0－1指示器）的显示插口，LED亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。按表5－2－2的真值表逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。74LS20有4个输入端，有16个最小项，在实际测试时，只要通过对输入1111、0111、1011、1101、1110五项进行检测就可判断其逻辑功能是否正常。
图5—2—6与非门逻辑功能测试电路
表5－2－2
2、74LS20主要参数的测定
(2)按图接线，调节电位器RW，使ui从OV向高电平变化，逐点测量ui和uO的对应值，记入表5－2－4中。
表5－2－4
Vi(V)
0
0.2
实验一TTL与非门的参数和特性测试
注意：第3、4两项要测电压，请按书2.2.1中的方 法正确将万用表由“电流挡”，换回电压挡再进 行测量，否则会造成万用表的损坏。
3.
电压传输特性的测试
电压传输特性描述的是与非门的输出电压uo 随输入ui的变化情况。即uo=f(ui)。按图7.1.4 接好电路、调节电位器，使输入电压、输出电压 分别按表7.1.2中给定的各值变化时，测出对应 的输出电压或输入电压的值填入表7.1.2中。根 据测得的数据，画出电压传输特性曲线。
一．实验目的
1．掌握TTL与非门74LS00的工作原理。 2．掌握TTL与非门的主要参数和静态特性的测 试方法，并加深对各参数意义的理解。
二．所用器件
四2输入与非门74LS00，其管脚如图7.1.1 所示。第一位数字表示不同的门，A、B为输入， Q为输出。
三．预习要求
1．复习关于TTL门电路参数的内容，明确各参数 的意义。 2．查阅资料，了解各参数的取值范围。
2．静态功耗
按图7.1.3接好电路，分别测量输出低电平 和高电平时的电源电流ICCH及ICCL。于是有 Po= (ICCH+ ICCL)Vcc/2 注意：74LS00为四与非门，测ICCH、ICCL时，四个 门的状态应相同，图7.1.3(a)所示测得的为ICCL； 测ICCH时，为使每一个门都输出高电平，可按图 7.1.3(b)接线。Po应除以4得出一个门的功耗。
最大灌电流iolmax的测量按图715接好电路调整rw用电压表监测输出电压uo当uo04v时停止改变rw将ab两点从电路中断开用万用表的电阻挡测量rw利用公式iolmaxvcc04rrw计算iolmax然后计算扇出系数niolmaxiis1ttl门电路的输入端悬空时应时视为高电平还是低电平
实验一
实验九 TTL与非门参数测量.ppt
图 电压传输特性
•电压传输特性如图 ，主要参数：
•ViL—输入低电压 •ViH—输入高电平 •V0L—输出低电平 •V0L—输出高电平 •VOFF—关门电平
•低电平干扰容限VNL ：VNL=VOFF-ViL •高电平干扰容限VNH：VNH=VIh-VON •门限电平VT：VT=（VON+VOFF）/2
2019-9-15
感谢你的欣赏
13
实验九 TTL与非门参数测量
实验内容
• ３.2 测量与非门的平均传输延迟时间tpd（续）
• （3）输出波形： • 用双踪示波器分别观测CP，QA，QB， QC，QD和Cy各端波形 • 画出Cp QA～QD和Cy的时序波形图 • 用QD的输出脉冲参数计算tpd值
2019-9-15
2019-9-15
感谢你的欣赏
8
实验九 TTL与非门参数测量
三、实验内容
• ３.1 验证与非门的逻辑功能
• （1）各门的输入端全部悬浮，用万 用表测各输出端（对地）电压。
• (2)分别将每个门的输入端接地，用 同样方法测与非门的各个输出端， 此时，其输出应为高电平。
2019-9-15
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9
Cr
↑
0
↑
1
X
1
X
1
↑
1
Cy=TQAQBQCQD
LD
PT
ABCD QAQBQCQD
X
XX
XXXX 0000（复位）
0
XX
ABCD ABCD（置入）
1
X0
XXXX 保 持
1
0X
XXXX 保 持
1
11
XXXX 计 数
2019-9-15
逻辑门电路的主要电气参数
74LVC04
74ALVC 04
5.3
5.5
3.8
2
7．功耗
功耗是门电路的重要参数之一。功耗有静态功耗和动态功耗之分。
所谓静态功耗指的是当电路的输出没有状态转换时的功耗。
CMOS电路在输出发生状态转换时的功耗称为动态功耗。
CMOS电路的动态功耗与转换频率和电源电压的平方成正比。当工 作频率比较高时，CMOS门的功耗可能会超过TTL电路。在设计 CMOS 电路时，尽量选用低电源电压器件，例如3.3V供电电源 74LVC系列或1.8V供电电源74AUC系列，以降低功率损耗。
导通延迟时间tPHL——从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点 所经历的时间。
截止延迟时间tPLH——从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点
所经历的时间。
t 与非门的平均传输延迟时间tpd： pd
tPLH
tPHL 2
一般TTL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒～十几个纳秒。
表2.4.4 各种系列TTL门电路（以74××00）的传输延迟时间
N OL
I OL I IL
4 10 0.4
根据上述两种情况的计算，取数值小的为扇出数，即CMOS最多可 接74LS系列TTL门电路的输入端10个。
6.传输延迟时间
传输延迟时间是表征门电路开关速度的参数，它说明门电路在输入脉冲 （波形）的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多长时间。
图2.4.6 门电路传输延迟波形图
数字电子技术及应用
逻辑门电路的主要电气参数
1. 电压传输特性 （1） TTL门电路的电压传输特性
阈值电压VTH约为1.4V。 输出高电平约为3.4V。 输出低电平约为0.2V，
与非门传输特性实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除与非门传输特性实验报告篇一：实验1与非门测试实验一TTL与非门的静态参数测试实验报告一、实验数据（一）1.低电平输出电源电流IccL和高电平输出电源电流Icch及静态平均功率??2.输入短路电流IIs和输入漏电流IIh3.输出高电平uoh及关门电平uoFF4.输出低电平uoL及开门电平uon（(:与非门传输特性实验报告)二）测试TTL与非门的电压传输特性（三）平均传输延迟时间tpd由示波器测得T=96.00ns，于是??pd=波形如下：??14=9614≈6.8571.二、实验分析1.实验原理图图1测量低电平输出电源电流IccL图2测量高电平输出电源电流Icch图3测量输入短路电流IIs图4输入漏电流IIh图5输出高电平uoh及关门电平uoFF图6测量输出低电平uoL及开门电平uon图7测试TTL与非门的电压传输特性图8测量平均传输延迟时间tpd2.由实验（二）所得参数，运用matlab画出电压传输特性曲线。
uo(V)0.511.52ui(V)2.533.543.实验数据分析a低电平输出电源电流IccL为2.029mA，高电平输出电源电流Icch为0.674mA，且低电平输出电源电流IccL比高电平输出电源电流高，符合理论值。
b输入短路电流IIs为0.168mA，而输入漏电流IIh为微安级，由于仪器精度不够无法测出有效数据，示数为0mA，说明其前级门电路带负载的个数较多。
c由uoh，uoL，uoFF，uon四组数据得，74Ls00的跳变电压在1V左右，从0.955V~1.160V。
高电平为2.418V,低电平在0.330V，整体偏小，但在理论值范围内，说明实验箱内除74Ls00外的部分有一定分压。
d由实验（二）的电压传输特性曲线来看，在输入电压为低电平时，篇二：数字逻辑与数字系统实验报告二篇三：器件集成与非门电路参数的测试实验报告集成与非门电路参数的测试一、实验目的（1）TTL和cmos与非门的电压传输特性的测试（2）TTL 和cmos与非门的主要参数及测试方法二、实验器件(1)hbe硬件基础电路实验箱、双踪示波器、数字万用表(2)元器件：74Ls00、cD4011三、实验内容1.测试与非门74Ls00的电压传输特性测量电路原理如图所示，调节电位器Rw，使Vi从0V向5V变化，逐点测试Vi和Vo，列表记录Vi和Vo值。
TTL与非门
R2 T3
T2
无T3,T4 F
C
T5
R3
集电极悬空
符号
！
&
应用时输出端要接一上拉负载电阻RL
R1
+5V
UCC
3k
R2
A B
b1 c1 T1
T2
RL
C
F
T5
R3
1、OC门可以实现“线与”功能
UCC
&
F1
&
F2
RL F
输出级
UCC RL
T5 T5
&
T5
F3
F=F1F2F3
F=F1F2F3?
UCC RL
（二） 三态门
EE
R1 D
A
T1
B
E---控制端
+5V
R2
R4
T3
T2
T4
R5
F
T5 R3
01 EE
A B
截止
R1
D
R2
+5V
R4
T3
T1
T2 R5
T4
F
F AB
T5 R3
10 EE
A B
导通
R1 D
T1
R2
T3 T2
R5
截止 +5V
R4
高阻态
T4
F
T5 R3
截止
符号
功能表
A &F B
E 0 F AB
F1 F
F2
F3
F=0 任一导通
F=F1F2F3?
所以： F=F1F2F3!
UCC RL
F1 F
F2
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1.了解TTL 与非门参数的物理意义；2.掌握TTL 与非门参数的测试方法；3.了解TTL 与非门的逻辑功能。
二、实验原理TTL 门电路是一类功能齐全的逻辑电路，其参数可查阅有关参数手册；本实验介绍TTL 与非门常用参数测试。
7400是TTL 型中速二输入端四与非门。
图1为其内部电路原理图和管脚排列图。
1.与非门参数：开门电平V ON 、开门电阻R ON 、关门电平V OFF 、关门电阻R OFF 、平均传输延迟时间t pd2.与非门传输特性与非门的电压传输特性是输出电压VO随输出电压Vi变化的曲线，如图7：3.TTL与非门的逻辑特性：三、实验仪器1.示波器1台2.函数信号发生器1台3.数字万用表1台4.多功能电路实验箱1台四、实验内容1.测量输出高电平VOH 、输入开门电平VOFF、关门电阻ROFF:2.测量输出低电平VOL 、输入开门电平VON、开门电阻RON:表1 TTL 参数 参数 V OH V OL V ON V OFFR ONR OFFt pd测量值3.443V0.195V1.424V0.766V 2.755K Ω 1.011K Ω 7.900ns3.示波器测量方法：测量原理图如图16所示：表3 电压传输曲线参数参数 V OH V OL V ON V OFF 测量值3.89000V60.00mV1.39375V781.25mV4.平均传输延迟时间的测量: 测量电路如图17所示。
五、数据处理实验原始数据已记入表格。
表1中t pd 取2周期长度，测得t 1=10.800ns t 2=58.200nsT pd =6T=(t 2-t 1)/2/6=(58.200-10.800)/2/6=7.9000ns六、实验小结1.电压传输特性曲线如图：2.分析“与非门”的逻辑功能：与非门的逻辑功能是（1）当输入全为高电平时，输出低电平。
（2）当输入有低电平时，输出高电平。
TTL与非门的电压传输特性和主要参数
TTL与非门的电压传输特性和主要参数TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种数字电路逻辑家族，它使用发射极跟随（emitter-coupled）逻辑门设计。
在TTL电路中，基本的逻辑门是非门（NOT gate），由多个晶体管组成。
TTL电路的电压传输特性可以通过传输特性曲线来描述，该曲线表示输入电压与输出电压之间的关系。
TTL非门的传输特性曲线如下所示：Vcc（供电电压）______________，_______，_____________，__________Vout（输出电压）， Vin（输入电压）在TTL电路中，当输入电压低于低电平门限（Low level input voltage）时，输出电压保持高电平状态；当输入电压高于高电平门限（High level input voltage）时，输出电压保持低电平状态。
因此，TTL电路的输入输出电压是离散的。
TTL电路的主要参数包括：1. 低电平门限（Low level input voltage）：TTL电路中，输入电压低于该门限时，输出电压保持高电平状态。
2. 高电平门限（High level input voltage）：TTL电路中，输入电压高于该门限时，输出电压保持低电平状态。
3. 高电平输出电流（High level output current）：输出电压为高电平时，电路可以提供的最大输出电流。
4. 低电平输出电流（Low level output current）：输出电压为低电平时，电路可以提供的最大输出电流。
5. 输入电阻（Input resistance）：TTL电路对输入电压的接受能力，一般较高。
6. 输出电阻（Output resistance）：TTL电路输出的电阻值，一般较低，可以驱动较大负载。
7. 延迟时间（Propagation delay）：逻辑门输入的变化到输出的响应需要的时间，一般较短。
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TTL与非门的电压传输特性和主要参数
1．电压传输特性曲线
与非门的电压传输特性曲线是指与非门的输出电压与输入电压之间的对应关系曲线，即V=f（Vi），它反映了电路的静态特性。
（1）AB段（截止区）。
（2）BC段（线性区）。
（3）CD段（过渡区）。
（4）DE段（饱和区)。
2．几个重要参数
从TTL与非门的电压传输特性曲线上，我们可以定义几个重要的电路指标。
（1）输出高电平电压VOH——VOH的理论值为3.6V，产品规定输出高电压的最小值VOH （min）=2.4V，即大于2.4V的输出电压就可称为输出高电压VOH。
（2）输出低电平电压VOL——VOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值VOL （max）=0.4V，即小于0.4V的输出电压就可称为输出低电压VOL。
由上述规定可以看出，TTL门电路的输出高低电压都不是一个值，而是一个范围。
（3）关门电平电压VOFF——是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。
显然只要Vi＜VOff，Vo就是高电压，所以VOFF就是输入低电压的最大值，在产品手册中常称为输入低电平电压，用VIL（max）表示。
从电压传输特性曲线上看VIL（max）（VOFF）≈1.3V，产品规定VIL（max）=0.8V。
（4）开门电平电压VON——是指输出电压下降到VOL（max）时对应的输入电压。
显然只要Vi＞VON，Vo就是低电压，所以VON就是输入高电压的最小值，在产品手册中常称为输
入高电平电压，用VIH（min）表示。
从电压传输特性曲线上看VIH（min）（VON）略大于1.3V，产品规定VIH（min）=2V。
（5）阈值电压Vth——决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。
从电压传输特性曲线上看，Vth的值界于VOFF与VON之间，而VOFF与VON的实际值又差别不大，所以，近似为Vth≈VOFF≈VON。
Vth是一个很重要的参数，在近似分析和估算时，常把它作为决定与非门工作状态的关键值，即Vi＜Vth，与非门开门，输出低电平；Vi ＞Vth，与非门关门，输出高电平。
Vth又常被形象化地称为门槛电压。
Vth的值为1.3V～1.４V。
3．抗干扰能力
TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。
同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限。
在图2.2.11中若前一个门G1输出为低电压，则后一个门G2输入也为低电压。
如果由于某种干扰，使G2的输入低电压高于了输出低电压的最大值VOL（max），从电压传输特性曲线上看，只要这个值不大于VOFF，G2的输出电压仍大于VOH（min），即逻辑关系仍是正确的。
因此在输入低电压时，把关门电压VOFF 与VOL（max）之差称为低电平噪声容限，用VNL来表示，即低电平噪声容限 VNL＝VOFF-VOL（max）＝0.8V-0.4V＝0.4V
若前一个门G1输出为高电压，则后一个门G2输入也为高电压。
如果由于某种干扰，使G2的输入低电压低于了输出高电压的最小值VOH（min），从电压传输特性曲线上看，只要这个值不小于VON，G2的输出电压仍小于VOL（max），逻辑关系仍是正确的。
因此在输入高电压时，把VOH（min）与开门电压VON与之差称为高电平噪声容限，用VNH来表示，即高电平噪声容限 VNH＝VOH（min）-VON＝2.4V-2.0V＝0.4V
噪声容限表示门电路的抗干扰能力。
显然，噪声容限越大，电路的抗干扰能力越强。
通过这一段的讨论，也可看出二值数字逻辑中的“0”和“1”都是允许有一定的容差的，这也是数字电路的一个突出的特点。
TTL与非门的带负载能力：
在数字系统中，门电路的输出端一般都要与其他门电路的输入端相连，称为带负载。
一个门电路最多允许带几个同类的负载门？就是这一部分要讨论的问题。
1．输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH
这是两个与带负载能力有关的电路参数。
（1）输入低电平电流IIL是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。
（2）输入高电平电流IIH是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。
有两种情况。
①寄生三极管效应。
当与非门一个输入端（如A端）接高电平，其它输入端接低电平，这时IIH=βPIB1，βP为寄生三极管的电流放大系数。
②倒置工作状态。
当与非门的输入端全接高电平，这时，T1的发射结反偏，集电结正偏，工作于倒置的放大状态。
这时IIH=βiIB1，βi为倒置放大的电流放大系数。
由于βp和βi的值都远小于1，所以IIH的数值比较小，产品规定IIH＜40uA。
2．带负载能力
（1）灌电流负载。
当驱动门输出低电平时，驱动门的T4、D截止，T3导通。
这时有电流从负载门的输入端灌入驱动门的T3管，“灌电流”由此得名。
灌电流的来源是负载门的输入低电平电流IIL，如图2.2.15所示。
很显然，负载门的个数增加，灌电流增大，即驱动门的T3管集电极电流IC3增加。
当IC3＞βIB3时，T3脱离饱和，输出低电平升高。
前面提到过输出低电平不得高于VOL（max）=0.4V。
因此，把输出低电平时允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL，这是门电路的一个参数，产品规定IOL=16mA。
由此可得出，输出低电平时所能驱动同类门的个数为：
（2）拉电流负载。
当驱动门输出高电平时，驱动门的T4、D导通，T3截止。
这时有电流从驱动门的T4、D拉出而流至负载门的输入端，“拉电流”由此得名。
由于拉电流是驱动门T4的发射极电流IE4，同时又是负载门的输入高电平电流IIH，如图2.2.16所示，所以负载门的个数增加，拉电流增大，即驱动门的T4管发射极电流IE4增加，RC4上的压降增加。
当IE4增加到一定的数值时，T4进入饱和，输出高电平降低。
前面提到过输出高电平不得低于VOH（min）=2.4V。
因此，把输出高电平时允许拉出输出端的电流定义为输出高电平电流IOH，这也是门电路的一个参数，产品规定IOH=0.4mA。
由此可得出，输出高电平时所能驱动同类门的个数为:。