实验十四ttlcmos门电路参数及逻辑特性的测试

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1、实验十四TTL、CMOS门电路参数及逻辑特性的测试厦门大学通信工程系林XX一•实验目的：1、掌握TTL、CMOS与非门参数的测量方法；2、掌握TTL、CMOS与非门逻辑特性的测量方法;3、掌握TTL与CMOSfl电路接口设计方法。二•实验原了<->Tl.门电路：T・门电路是标准的集成数字电路，其输入、输出端均采用双极型三极管结构：凡是FL器件特性均与门电路具有相同特性，故需了解FL门电路的主要参数。巾4H是T■型中速二输入端四与非门。图I是它的内部电路原理图和管脚排列图。I、与非门的主要参数：（1）输入短路电流：与非门某输入端接地时，该输入端接入地的

2、电流。（2）输入高电平电流X：与非门某输入端接翟（価，其他输入端悬空或接出时，流入该输入端的电流。T■与非门特性如图2所示：（5）开门电平使输出端维持低电平0所需的最小输入高电平，通常以匕24V时的定义。（4）关门电平0：使输出端保持高电平*所允许的最大输入低电平，通常以••供I吋的定义。阀值电平雪吒隔（«）开门电阻4：某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端维持低电平（通常以所需的最小电阻值。（•）关门电阻dr：某输入端对地接入电阻（其他悬空），使输出端保持高电平《（通常以比••供I所允许的最大电阻值）。T1.与非门输入端的电阻负载特性曲线如图彳

3、所示。（耳）输出低电平负载电流Hu输出保持低电平1fc«.4V时允许的敲大灌流（如图4）；（«）输出高电平负载电流输出保持高电平比时允许的最大拉流；⑴）平均传输延迟时间*1：①开通延迟时间歸：输入正跳变上升到相对输出负跳变下降到L8V的时间间隔；©关闭延迟时间仏：输入负跳变上升到相对输出正跳变下降到LSV的时间间隔；◎平均传输延迟时间：开通延迟时间与关闭延迟时间的算术平均值。4

4、1;（仏如）/2ir■与非门平均传输延迟时间示意图如图•所示。2、t■与非门的电压传输特性：TB与非门的电压传输特性是描述输出电压匕随输入电压■变化的Illi线，如图耳所示。

5、从f曲线中，形象地显示出0.務之间的关系。(二)CMOS门电路:COMS门电路是另一类常用的标准数字集成电路，其输入、输出结构均采用单极型三极管结构，凡COMS电路特性均具冇CMOS门电路形同的特性。C4011是CMOS二输入端四与非门。下图是内部电路原理图和管脚排列图。1、CMOS门电路的主要参数：(1)由于CMOSfJ电路输入端具冇保护电路和输入缓冲，而输入缓冲为CMOS反相器，为电压控制器件，故当输入信号介于O-Vdd时，I匸0；多余输入端不允许悬空；(2)输出低电平lol:使输岀保持电平Vo=0.05V时允许的最大灌流；(3)输出高电平负载电

6、流loh:使输出保持高电平Vo=0.9Voh时的最大拉流；(4)平均传输延迟时间Ty：同TTI门电路定义。2、CMOSfl电路的电压传输特性3、与非门的逻辑特性输入有低，输出就高；输入全高，输出就低。(三)TTL电路与CMOS电路的接口设计：(图见书上)Voh(min)>=Vlh(min)Vol(max)<=Vil(max)lon(max)>=nlih(max)lol(max)<=mlil(max)三、实验仪器示波器，函数信号发生器，“四位半”数字多用表，多功能电路实验箱四.实验内容1、TTL、CMOS与非门主要参数的测量(1)lls^Voh>llH

7、^Vol：实验电路如图，将输入端2串接电流表“A”到地，此时电流表指示值为hso电压表指示值为VoHo实验电路如图13所示,将输入端2串接电流表“A”到电源，此时电流表指示值为IIH,电压表指示值为Vol(测量Voh时应接模拟负载电阻2K,测量Vol时应接入模拟灌流电阻390欧姆)。(2)TTL、CMOS与非门灌流负载能力测试：实验电路如图13所示。电流衣量程宜200mA。将Rw组建缩小，当输出电压上升到0.4v(CMOS)为0.5V时，电流表测量值为Iol。(3)TTL、CMOS与非门拉流负载能力测试实验电路如图14所示。电流表量程20mA,将Rw

8、纽建缩小，当输出电压下降到0.9Voh时，电流表测量值为lOHo图14TTL拉图121TL参数测试图图13TTL淞流负我能力测量图(1)TTL、CMOS与非门平均传输延迟时间的测量：Vo(a)TTL平均传输时间测1：图测量电路如图15所示。三个为非门首尾相接便构成环形振荡器，用示波器观测输出震荡波形，并测出振荡周期T,计算出平均传输延迟时间Ty=T/6.(b)CMOS平均传输时间测壘图(5)将上述测量参数填入表一表一TTL参数参数lisIlHVOHVollOHlOLtpdTTL0.9534mA9.942uA3.456V0.1837V7.75nsCMO

9、S10.443VOV74.25ns2、TTL与非门传输特性的测量测量如图16所示。输入正弦波信号Vi(f=2