数电实验二 门电路特性参数测试(1)

实验二门电路特性、参数测试

一、实验目的

1. 了解数字集成电路外形结构及外部引脚的排列规律。

2. 掌握逻辑门电路主要特性、参数的测试方法。

3．学习查阅器件手册。

4．进一步训练实验箱及常用仪器的使用方法。

二、实验资料

1．TTL与非门74LS00

74LS00为四个2输入TTL与非门，为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列如图2.1所示。它共有4个独立的两输入端“与非”门，各个门的构造和逻辑功能相同，其内部电路结构如图2.2 所示。

A

B

CC

Y

图2.1 74LS00引脚排列图2.2 74LS00与非门内部电路结构

74LS00特性参数见表2-1、表2-2、表2-3。

表2-1 推荐工作条件

*负号表示电流由器件流出

表2-2 直流特性（0～70℃）

2．COMS与非门74HC00 Array 74HC00为四2输入COMS与非

门，外部引脚排列与74LS00相同（图

2.1）。它共有4个独立的两输入端

“与非”门，各个门的构造和逻辑功

能相同，其内部电路结构如图 2.3

所示。

74HC00特性参数见表2-4、表

2-5、表2-6。

表2-4 推荐工作条件

表2-5 直流特性（－40～85℃，除非另有说明）

□方框内的数字是线性外推值

表2-6 开关特性

*

典型值在T ＝25℃条件下测得

** C PD 为空载功率消耗电容，决定空载动态功耗和空载电流功耗

三、实验设备与器件

设备：THHD-2型数字电子技术实验箱、万用表、电流表 器件：74LS00(74HC00) 一片（四个2输入与非门） 四、实验内容及步骤

（一）TTL 与非门测试

1．验证TTL 与非门逻辑功能

(1)任意选择其中一个与非门进行实验。将与非门的两个输入端分别接到两个电平开关上，输出端接到一个电平指示灯发光二极管上（电平指示灯接高电平时点亮），接通电源，操作电平开关，完成真值表——表2.7。

(2) 判断功能是否正确，写出逻辑表达式。

表2.7 与非门真值表

2．电压传输特性测试

按图2.4连好线路。调节电位器，使V I 在0~3V 之间变化，记录相应的输入电压V I 和输入电压V O 的值并填入表2.8，并在图2.5的坐标系中画出电压传输特性。

4.7k

V I

V O

图2.4 电压传输特性测试电路 图2.5电压传输特性

表2.8与非门输入、输出电平关系数据表

3．直流参数的测试

(1) 输出高电平ＶOH的测试

测试电路如图2.6所示。闭合开关，调节电位器使电流表读数为400μA，用万用表测量输出端带负载时的输出电压V OH；断开开关，用万用表测量输出端负载开路时的输出电压V′OH，将数据填入表2.9

V

OL

图2.6

ＶOH的测试电路图2.7ＶOL的测试电路

(2) 输出低电平ＶOL的测试

测试电路如图2.7。闭合开关，调节电位器使电流表读数为8mA，用万用表测量输出端带负载时的输出电压V OL；断开开关，用万用表测量输出端负载开路时的输出电压V′OL，将数据填入表2.9中。

表

2.9 V OH、ＶOL测试结果

(3) 高电平输入电流ＩIH

测试电路如图2.8所示。连接电路，通电后读出电流表的读数即为负载门高电平输入电流I IH，并用万用表测量此时负载门输入高电平的电压V IH，将数据填入表2.10中。

图2.8 ＩIH测试电路图2.9 I IL测试电路

(4) 低电平输入电流I IL

测试电路如图2.9所示。连接电路，通电后读出电流表的读数即为负载门低电平输入电流I IL，并用万用表测量此时负载门输入低电平的电压V IL，将数据填入表2.10中。

表2.10 ＩIH、I IL测试结果

4．输入端负载特性测试（※）

测试电路如图2.10所示。用万用表测试，将V I和V O随R I变化的值填入表2.11中。（注意：每次测量电阻R I的值时，须将R W中间活动头和门的输入端断开）。

表2.11 输入负载特性测试结果

R

W

10k

图2.10 输入端负载特性测试电路

5．“封锁”门电路实验

（1）将与非门的一个输入端接到电平开关上，另一个输入端接到连续脉冲信号源上。信号源频率调至约10kHz。电平开关置“1”，用双踪示波器（输入耦合方式置于“DC”档位），同时观察门的输入V I和输出V O波形；电平开关置“0”，再次观察输入V I和输出V O波形。画出两种情况下输入V I和输出V O波形。

（2）用3个两输入端与非门接成一个两输入端的或门，做或门封锁实验。实验方法自拟。

五、实验报告

1．实验预习

（1）熟悉TTL与非门电路（74LS00）各参数的测量原理、测量方法及测量步骤；

（2）完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、布置实验内容及步骤、测试电路、原始数据记录表格及图形。

2．实验及数据处理

（1）根据布置实验内容认真完成实验中的各项测试任务，仔细观察实验中的各种现象并加以分析。

（2）在数据记录表格及图形中记录实验测量数据，并对实验数据进行分析。

（3）根据与非门输入负载特性实验数据，在直角坐标系上（R I为横轴，V I、V o为纵轴）描绘输入端负载特性曲线。

从曲线上确定：TTL与非门的输入端对地串接电阻，能使门输出高电平时，这个电阻的上限值（可以称作关门电阻R OFF）；能使门输出低电平时，这个电阻的下限值（可以称作开门电阻R ON）

3．思考题

（1）简述V OH、V OL的名称及含义；简述I IH、I IL的名称、含义及方向。

（2）测试V OH时，开关闭合与开关断开时V OH的数值是否相同？V OH在开关闭合时大还是开关断开时大？为什么？

（3）测试V OL时，开关闭合与开关断开时V OL的数值是否相同？V OL在开关闭合时大还是开关断开时大？为什么？

（4）举例说明门被“封锁”的概念。