实验一ttl和cmos集成门电路参数测试

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1、第2章数字电路与逻辑设计基本实验2.1TTL和CMOS集成门电路参数测试2.1.1实验目的1.了解TTL和CMOS逻辑门电路的主要参数及参数意义。2.熟悉TTL和CMOS逻辑门电路的主要参数的测量方法。3.掌握TTL和CMOS逻辑门电路的逻辑功能及使用规则。4.掌握数字电路与逻辑设计实验的基本操作规范。2.1.2实验仪器及器件序号仪器或器件名称型号或规格数量1双踪示波器、数字示波器CS-4125、DS102212数字逻辑实验箱SBL型13指针式万用表500HA型142输入四与非门（TTL）74LS00152输入四与非门（CMOS）CD401116PC机和仿真软件M

2、ultisim仿真软件12.1.3实验原理逻辑门电路早期是由分立元件构成，体积大，性能差。随着半导体工艺的不断发展，电路设计也随之改进，使所有元器件连同布线都集成在一小块硅芯片上，形成集成逻辑门。集成逻辑门是最基本的数字集成元件，目前使用较普遍的双极型数字集成电路是TTL逻辑门电路，它的品种已超过千种。CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后，所开发出的另一种广泛应用的数字集成器件。从发展趋势来看，由于制造工艺的改进，CMOS器件的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件。CMOS器件的工作速度可以接近TTL器件，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL器件。早

3、期生产的CMOS门电路为4000系列，随后发展为4000B系列。当前与TTL兼容的CMOS器件如74HCT系列等，可与TTL器件替换使用。通过本次实验，希望同学们初步掌握数字电路集成芯片的使用方法及实验的基本操作规范。图2.1.174LS00管脚排列及逻辑符号图2.1.2CD4011B管脚排列及逻辑符号（一）TTL与非门的参数本实验采用TTL双极型数字集成逻辑门器件74LS00，它有四个2输入与非门，封装形式为双列直插式，引脚排列及逻辑符号如图2.1.1所示，其中A、B为输入端，Y为输出端，输入输出关系为。TTL逻辑门电路主要参数有：1．电源特性参数ICCL、IC

4、CHICCL是指输出端为低电平时电源提供给器件的电流，即逻辑门的输入端全部悬空或接高电平时，且该门输出端空载时电源提供器件的电流；ICCH是指输出为高电平时电源提供给器件的电流，即输入端至少有一个接地，输出端空载时电源提供器件的电流。注意图2.1.1所示器件，四个门的电源VCC引线是连在一起的，实验测量时，所测得电流是单个门电流的四倍。2．输入特性参数IIL、IIHIIL是指一个输入端接地，其它输入端悬空或接高电平，从输入端流向接地端的电流；IIH是指一个输入端接高电平VCC，其它输入端接地，高电平VCC流向输入端的电流。图2.1.3TTL电压传输特性曲线3．电压

5、传输特性参数电压传输特性是指输出电压Vo随输入电压Vi变化的关系，图2.1.3所示为TTL逻辑门电路电压传输特性曲线。该图为理论的电压传输特性曲线，从特性曲线图中可以得到TTL逻辑门主要参数如下：输出低电平VOL，是指当与非门输入端均接高电平或悬空时的输出电压值，当输出空载时VOL≤0.3V，当输出接有灌电流负载时，VOL将上升，其允许最大值VOLmax为0.4V。输出高电平VOH，是指当与非门有一个或一个以上的输入端接地或接低电平时的输出电压值，当输出空载时VOH≈4.2V，当输出接有拉电流负载时，VOH将下降，其允许最小值VOHmin为2.4V。开门电平VON

6、(VIHmin)，是指保持输出为低电平时的最小输入高电平，一般VON≤1.8V，LS系列约1.2V左右。关门电平VOFF(VILmax)，是指保持输出为额定高电平的90%时的最大输入低电平，一般VOFF≥0.8V。阈值电平Vth，是指在电压传输特性曲线中输出电平急剧变化中点附近的输入电平值，一般为1.4V（标准型）或1.0V（LS型）。当与非门输入电平为Vth时，输入的极小变化可引起输出状态迅速变化，利用这个特性，可以构成多谐振荡器。直流噪声容限VN，是指在最坏的条件下，输入端所允许的输入电压变化的极限范围。其中，低电平直流噪声容限VNL定义为VNL=VOFF-V

7、OLmax；高电平直流噪声容限VNH定义为：VNH=VOHmin-VON。4．输出特性参数NONO为扇出系数，是指电路能驱动同类门电路的数目，用以衡量电路带负载的能力。在输出低电平时，假设因灌电流负载造成VOL的上升不超过0.4V，则可从相应的输出特性上查得最大允许的灌电流IOLmax，由此可算出输出低电平时的扇出系数为NOL=IOLmax/IILmax。在输出高电平时，设因拉电流负载造成VOH的下降不低于2.4V，则可从相应输出特性上查得最大允许的拉电流IOHmax，由此可得输出高电平时的扇出系数为NOH=IOHmax/IIHmax。5．动态特性参数tpdtpd

8、为传输时延