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。

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RL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Voff 和VON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tpd

tpd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0.5Vm点的时间间隔，如图（四）(a)所示。

图（四）(a)中的tpdL为导通延迟时间，tpdH为截止延迟时问，平均传输延迟时间为：

tpd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:

tt pppp=TT14

TTL电路的tpd一般在6nS ~ 30nS之间。

由于所用的74LSOO四输入与非门的tpd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、实验数据结果与分析

1、低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH及静态平均功耗，

数据记录如表（一）所示：

表（一）

2、 输入短路电流IIS 和输入漏电流IIH ，数据记录如表（二）所示： IS I 0.2245mA

IH I 0mA

表（二）

分析：

实质上ICH 并不为0，只是因为ICH 极小，为μA 级，实验台上的仪器无法测量。 3、 输出高电平U OH 及关门电平U off ，数据记录如表（三）所示：

OH U

3.35V off U 0.97V

表（三）

4、 输出低电平UOL 及开门电平Uon ，数据记录如表（四）所示：

OL U

0.53V on U 1.18V

表（四）

5、 测试TTL 与非门的电压传输特性，数据记录如表（五）所示：

表（五）

画出图像如图所示：

)(V u i 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.85 0.9 0.95 1.0 1.05 1.10 1.15 1.20 )(V u o 4.213 4.213 4.210 4.203 4.115 3.864 3.544 3.541 2.829 2.193 1.677 0.170 0.166

)(V u i 1.25 1.30 1.40 )(V u o 0.168 0.167 0.167

从图中读出U OFF=0.85V,U ON=1.17v

分析：

由以上数据可知，在0~0.8v时输入电压不足以门电路打开，即输入端处于截止状态输出高电平，

当电压处于0.9~1.15v时，输出电压与输入电压近似成线性关系，

当电压大于1.15v时，输出电压近似于0v且保持不变，即输入端处于打开状态，输出低电平。

6、将8个与非门按图示方式接好：

将输出接至示波器得到如图信号：