实验三_集成逻辑门电路的功能及参数测试

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1、实验三_集成逻辑门电路的功能及参数测实验四_三态门和集电极开路(OC)门姓名：学号：专业：课程名称：同组学生姓名：实验时间：实验地点：指导老师：一、实验目的和要求实验三1.熟悉基本逻辑门电路的功能、外部电气特性和逻辑功能的特殊用途2.熟悉TTL与非门和MOS或非门的封装及管脚功能3.掌握主要参数和静态特性的测试方法，加深对各参数意义的理解4.进一步建立信号传输有时间延时的概念5.进一步熟悉示波器、函数发生器等仪器的使用实验四1.掌握三态门的逻辑功能及工作原理2.了解三态门在计算机总线中的应用3.熟悉集电极开路门的电路原理4.掌握集电路开路门的使用方法二、实验内容和原理

2、实验三实验内容：1.验证74LS00“与非”门的逻辑功能2.验证CD4001“或非”门的逻辑功能3.测量74LS00逻辑门的传输延迟时间tpd第1页/共18页4.测量CD4001逻辑门的传输延迟时间tpd5.测量74LS00传输特性与开关门电平VON和VOFF实验原理：1.与非门：图表1与非门原理图2.或非门图表2或非门原理图3.测量平均传输延迟时间：一．主传输时间是一个动态参数，是晶体管PN节电容、分布寄生电容、负载电容等充放电时间引起的输出信号滞后于输入信号一定时间的参数二．平均传输时间tpd由两部分构成（如图表3）（1）从高电平跃迁到低电平滞后时间tPHL（2）

3、低电平跃迁到高电平滞后时间tPLH要仪器设备第2页/共18页（3）图表3传输延迟时间示意图三．平均延迟时间一般把电压的最大和最小值的中间50％点作为时间参考点，测出tPHL和tPLH后求其平均值：tpd＝(tPHL＋tPLH)／2为提高测量精度，采用环形振荡器测量传输延迟时间：假设每个与非门延迟时间相同，则振荡器周期T＝6tpd一个逻辑门的延迟时间为T/6图表4测量平均传输延迟时间示意图4.电压传输特性电压传输特性是指输出电压随输入电压而变化的关系特性。它可以充分显示出门输入输出的逻辑特征，可以反应出二值量化及门开关跃迁是一个连续过渡的过程。74LS00的电压传输特性

4、曲线如图表5，图中标有四个开关参数--输出高电平VoH--输出低电平Vo--开门电平VON--关门电平VOFF1.关门电平VOFF指使输出电压刚好达到输出转折至额定电平值时的最高输入低电平电压74LS00的VOFF是当输入电压由零逐渐上升、输出电压逐渐下降，当输出电压刚好降到额定最低高电平2.4V时的最高输入低电平电压。2.开门电平VON指使输出电压刚好达到输出转折跃迁至另一状态额定电平值时的最低输入高电平电压在74LS00中是当输入电压由VOFF继续上升，输出电压急剧下降，当输出电压刚好降到额定低电平0.4V时的最低输入高电平电压称VON。第3页/共18页图表5电压

5、传输特性曲线实验四实验内容：1.验证74LS125三态门的逻辑功能，即高电平、低电平和高阻态2.用74LS125三态门构成1位2选1数据选择器3.用74LS125三态门实现1位双向数据传送4.验证74LS03集电极开路门的逻辑功能5.用74LS03集电极开路门实现线与功能实验原理：1.三态门使用三态门，可以做到让多个逻辑门的输出直接连接在一起，且不影响各器件的工作。如图，增加输出门均截止的状态（高阻态）。要使TTL输出级T4和T5均截止，需增加控制端G，G=0时T4,T5截止，输出级处于截止状态。图表6三态门示意图第4页/共18页图表7三态门输入输出示意图如图表7当G

6、=0，输出级T4,T5均截止，输出高阻态当G=1，逻辑功能和正常的与非门完全一样图表8实验室用的三态门芯片及其真值表2.集电极开路（OC）门第二种实现TTL逻辑门输出直接相连的方法是将逻辑门电路输出极的三极管T4去掉，T5的集电极直接输出，称为OC门，电路结构如下:不论何种输入状态，T输出均截止5图表9集电极开路门输出结构由于取消了T4、T5的集电极开路，无论输入端为何种状态，T5输出处于截止，要使输出端正常工作要在T5的集电极上加上工作电压（称为集电极偏置电压），该电压由外部电路实施，从而实现了输出可以直接相连的功能。如果仅在输出端和电源之间加上一个电阻（称为上拉电

7、阻），该电阻的作用是：1.实现正常的逻辑功能2.提高输出驱动负载能力第5页/共18页3.转换TTL到其他电平4.可实现“线与”功能如果将多个相同的集电极开路门的输出连在一起，接上拉电阻，则只要有一个输出门的T5导通，其输出端就为低电平，其逻辑功能是“与”的关系，称为“线与”，如下图：图表10集电极开路门线与及集电极开路门驱动继电器图表1174LS03集电极开路与非门芯片引脚功能3.三态门构成数据选择器三态门选择电路图见图表12，其输入输出见图表13：图表12数据选择电路图表13数据选择电路的输入输出输入控制输出?1?0Y00D001D110D211D