实验一 TTL与非门的静态参数测试

实验报告

院（系）信科院电子系学号 08379022 审批

班别通信工程A班实验人吴嘉怡

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：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。

：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：

(通常P on>P off)

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。

图（二）

3、输出高电平U OH及关门电平U off

图（三）

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R L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V off和V ON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t pd

t pd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

0.5V m点的时间间隔，如图（四）(a)所示。

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

图（四）

t pd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:

TTL电路的t pd一般在6nS ~ 30nS之间。

由于所用的74LSOO四输入与非门的t pd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、实验数据整理与分析

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，数据记录如表（一）

所示：

表（一）

I CCL I CCH

2.688mA 0.8793mA 8.9183mW

2、输入短路电流I IS和输入漏电流I IH，数据记录如表（二）所示：

表（二）

I CS I CH

0.2226mA 0

实质上I CH并不为0，只是因为I CH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：

表（三）

U OH U off

3.486V 0.967V

4、输出低电平U OL及开门电平U on，数据记录如表（四）所示：

表（四）

U OL U on

0.369V 1.309V

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）

U i（V）0.00 0.40 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.40 1.80 3.00 4.00 U o（V）4.36 4.36 4.27 4.19 4.01 3.63 2.93 2.35 1.69 0.50 0.20 0.170.170.170.17

画出图像如图（五）所示

图（五）

由图像可知输出特性的三个区域：当U i< 0.7V时，输出电压处于截止区，但当0.7

6、平均传输延迟时间t pd中示波器图像周期为0.08μs，于是计算到t pd=0.08μs/14=5.7ns。