TTL門電路的邏輯功能和特性測(cè)試

實(shí)訓(xùn)一??? TTL門電路的邏輯功能和特性測(cè)試
一、?實(shí)訓(xùn)目的
1．熟悉TTL與非門邏輯功能的測(cè)試方法；
2．熟悉TTL與非門特性參數(shù)的意義以及傳輸特性的測(cè)試方法；
3．掌握TTL門電路的使用方法。
二、?實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1．測(cè)試TTL與非門邏輯功能；
2．測(cè)試TTL與非門的特性參數(shù)。
三、?實(shí)訓(xùn)主要元件
74LS00（四二輸入“與非門” ）?????????????????? 74LS32 ( 四二輸入或門 )
外引線排列圖：
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?? 74LS04（六反相器 ）??
外引線排列圖：

四、?實(shí)訓(xùn)原理
在系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)時(shí)，往往要用到一些門電路，而門電路的一些特性參數(shù)的好壞，在很大程度上影響整機(jī)工作的可靠性。
門電路的參數(shù)通常分兩種：靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)。
1．TTL邏輯門的主要參數(shù)有：
(1) 扇入系數(shù)Ni和扇出系數(shù)NO：能使電路正常工作的輸入端數(shù)目和電路正常工作能帶動(dòng)的同型號(hào)門的數(shù)目。
(2) 輸出高電平VOH：一般為VOH≥2.4V
(3) 輸出低電平VOL：一般為VOL≤0.4V
(4) 電壓傳輸特性曲線、開門電平VOn和關(guān)門電平Voff
(5) 輸入短路電流IIS：一個(gè)輸入端接地，其它輸入端懸空時(shí)，流過該接地輸入端的電流為輸入短路電流。
(6) 空載導(dǎo)通功耗Pon：指輸入全部為高電平、輸出為低電平且不帶負(fù)載時(shí)的功率損耗。
(7) 空載截止功耗Poff；指輸入有低電平、輸出為高電平且不帶負(fù)載時(shí)的功率損耗。
(8) 抗干擾噪聲容限：電路能夠保持正確的邏輯關(guān)系所允許的最大干擾電壓值。
(9) 平均傳輸延遲時(shí)間：t pd = (t pdl + t pdh ) / 2
(10) 輸入漏電流IIH：指一個(gè)輸入端接高電平，另一個(gè)輸入端接地時(shí)，流過高電平輸入端的電流。
.?? 2．“與非”門特性參數(shù)的測(cè)量方法
（1）空載導(dǎo)通功耗PccL
是指輸入全為高電平、輸出為低電平且不接負(fù)載時(shí)的功率損耗。
? PCCL=VCC ICCL?????? 式中: VCC——電源電壓；? ICCL——導(dǎo)通電源電流。
測(cè)試電路如圖1.1所示，給輸入端全高平，測(cè)量電源電流值，將計(jì)算結(jié)果填入表4中。
（2）空載截止功耗PCCH
是指輸出端空載，所有輸入端全接地時(shí)的功率損耗。PCCH= ICCHUCC。
測(cè)試電路如圖1.1所示，給輸入端全低平，測(cè)量電源電流值，將計(jì)算結(jié)果填入表4中。
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圖1.1? 功耗測(cè)試電路?????????????????????? 　圖1.2 　輸入低電平電流測(cè)試電路
（3）輸入低電平電流IIL
IIL也稱短路電流，是被測(cè)輸入端接地，其它輸入端懸空，從被測(cè)輸入端流出的電流。在多級(jí)門電路中它相當(dāng)于前級(jí)門輸出低電平時(shí)，本級(jí)向前級(jí)灌入的電流，它決定前級(jí)門的扇出系數(shù)。測(cè)試電路如圖1.2所示，將測(cè)試結(jié)果填入表4中。
(4) 輸入高電平電流IIH
IIH是指被測(cè)輸入端接高電平，其它輸入端接地時(shí)，流入被測(cè)輸入端的電流。在多級(jí)門電路中它相當(dāng)于前級(jí)門的拉電流負(fù)載。測(cè)試電路如圖1.3所示，將測(cè)試結(jié)果填入表4中。
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圖1.3? 輸入高電平電流測(cè)試電路????????????????? 圖1.4??? 輸出高電平測(cè)試電路
（5）輸出高電平
是指輸出不接負(fù)載．當(dāng)有一輸入為低電平時(shí)電路的輸出電壓值。測(cè)試電路如圖1.4所示。
給任意一輸入端低電平，測(cè)量輸出電壓，填入表4中。
（6）輸出低電平
是指輸出不接負(fù)載．當(dāng)輸入端全為高電平時(shí)電路的輸出電壓值。測(cè)試電路如圖1.5所示。給輸入端全高電平，測(cè)量輸出電壓，填入表4中。
（7）扇出系數(shù)NO
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圖1.5? 扇出系數(shù)測(cè)試電路???????????????????????? 圖1.6? 電壓傳輸特性測(cè)試電路
扇出系數(shù)是指門電路能驅(qū)動(dòng)同類門的最大個(gè)數(shù)，是衡量門電路帶負(fù)載能力的一個(gè)參數(shù)。
輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù)測(cè)試：（注：此時(shí)輸出端接灌電流負(fù)載）按圖1.5接好線路，調(diào)節(jié)RP，使IOL增大，當(dāng)UOL=0.3V時(shí)，IOL達(dá)到最大值（IOL=IOL(max)——最大允許灌電流）。
低電平扇出系數(shù)： 。通常IIH≤IIL，所以NOH≥NOL，故一般以NOL作為門電路的扇出系數(shù)。將計(jì)算結(jié)果填入表4中。
五、實(shí)訓(xùn)步驟和要求
1．TTL集成邏輯門電路功能的測(cè)試
（1）74LS00(四二輸入“與非”門) 電路功能的測(cè)試
A：如圖1.7所示。任選74LS00其中一個(gè)“二輸入與非門”，將其兩個(gè)輸入端分別與邏輯開關(guān)聯(lián)接，可實(shí)現(xiàn)輸入高電平“1”或低電平“0”，再將對(duì)應(yīng)的輸出端與輸出狀態(tài)顯示電路（LED管）聯(lián)接。
B：按表1給定的1、2輸入端不同狀態(tài)組合，給“與非”門輸入邏輯電平，觀察LED管的狀態(tài)，燈亮輸入出為高電平“1”，燈滅輸出為低電平“0”。將觀察結(jié)果填入表1中。
表1?????????? TTL與非門真值表
輸????? 入?輸 出
1端?2端?Y
0?0?
0?1?
1?0?
1?1?

邏輯函數(shù)表達(dá)式：?
器件功能結(jié)論：?
LED亮，Y=1；LED滅，Y=0。?????????????????
?????????????????????????????????????????????????? 圖1.7? TTL與非門邏輯功能測(cè)試電路圖
（2）74LS32(四二輸入“或”門) 電路功能的測(cè)試
A：如圖1.7所示。任選74LS32其中一個(gè)“二輸入或門”，將其兩個(gè)輸入端分別與邏輯開關(guān)聯(lián)接，可實(shí)現(xiàn)輸入高電平“1”或低電平“0”，再將對(duì)應(yīng)的輸出端與輸出狀態(tài)顯示電路（LED管）聯(lián)接。
B：按表2給定的1、2輸入端不同狀態(tài)組合，給“或”門輸入邏輯電平，觀察LED管的狀態(tài)，燈亮輸入出為高電平“1”，燈滅輸出為低電平“0”。將觀察結(jié)果填入表1中。
表2?????????? TTL與非門真值表
輸????? 入?輸 出
1端?2端?Y
0?0?
0?1?
1?0?
1?1?

邏輯函數(shù)表達(dá)式：?
器件功能結(jié)論：?
LED亮，Y=1；LED滅，Y=0。?????????????????
?????????????????????????????????????????????????? 圖1.8? TTL或門邏輯功能測(cè)試電路圖
（3）74LS04六反向器) 電路功能的測(cè)試
A：任選74LS04其中一個(gè)“非門”，將其一個(gè)輸入端與邏輯開關(guān)聯(lián)接，可實(shí)現(xiàn)輸入高電平“1”或低電平“0”，再將對(duì)應(yīng)的輸出端與輸出狀態(tài)顯示電路（LED管）聯(lián)接。
B：按表3給定的1輸入端不同狀態(tài)，給“非”門輸入邏輯電平，觀察LED管的狀態(tài)，燈亮輸入出為高電平“1”，燈滅輸出為低電平“0”。將觀察結(jié)果填入表1中。
表2?????????? TTL與非門真值表
輸????? 入?輸 出
1?Y
0?
1?
邏輯函數(shù)表達(dá)式：?
器件功能結(jié)論：?
LED亮，Y=1；LED滅，Y=0。????????????????????????????????????????????????????????????????????
2．觀察“與非”門對(duì)信號(hào)的控制作用
根據(jù)“與非”邏輯關(guān)系“有0出1，全1出0”的特點(diǎn)，可將其中一個(gè)輸入端作為另一輸入端信號(hào)的控制端。
（1）按圖1.9接好線路。輸入端1接頻率為1Hz、幅度為4V的脈沖信號(hào)，另一輸入端2接邏輯開關(guān)，作為控制端，輸出端Y接輸出狀態(tài)顯示（LED管）。
（2）按表4中要求，使控制端2分別處于1或0兩種狀態(tài)，觀察輸出狀態(tài)顯示（LDE管）的發(fā)光情況，確定輸出端的狀態(tài)，將結(jié)果填入表2中。
表4????????? 與非門對(duì)信號(hào)的控制作用
輸入端1波形?邏輯開關(guān)（控制端的）狀態(tài)?Y的
狀態(tài)?LED管
狀態(tài)
?1??
?0??

圖1.9?? TTL與非門控制作用電路圖
3．TTL邏輯門特性參數(shù)物測(cè)量
以74LS10為測(cè)試器件，按實(shí)驗(yàn)原理中介紹的方法，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果填入表5中。
表5????????????????????????? TTL與非門主要性能參數(shù)
參 數(shù) 名 稱?符? 號(hào)?規(guī) 范 值?單? 位?測(cè) 試 值
空載導(dǎo)通功耗?PccL??mW?
空載截止功耗?PCCH??mW?
低電平輸入電流?IIL?＜1.8?mA?
高電平輸入電流?IIH?＜50?μA?
扇出系數(shù)?NO?＞8??
輸出低電平?UOL?＜0.4通常0.3?V?
輸出高電平?NOH?＞2.4通常3.3?V?
開門電平?UON?＜2?V?
關(guān)門電平?UOFF?＞0.8?V?