【精品】数字电子技术实验指导书

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1、实验一：TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试一、实验目的1、掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法2、常握TTL器件的使用规则3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法二、实验原理本实验采用四输入双与非门74LS20,即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。其逻辑框图、符号及引脚排列如图2—16）、（b）、（c）YLI图2-174LS20逻辑框图、逻辑符号及引脚排列8&BCDnrrA1-1«1、与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能是：当输入端屮有一个或一个以上是低电平吋，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平（即有“

2、0”得“1”,全T得“0”。）其逻辑表达式为Y=丽二2、TTL与非门的主要参数⑴低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流I⑼与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。1口是指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。5是指输出端空截，毎个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。通常I如>ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。器件的最大功耗为PCCL=VglcCL。手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的功耗。I如和1册测试电路如图2—2(a)、(b)所示。［注意］:TTL电路对电源电压要求较严，电源电压Vg只允许

3、在+5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不止常。VccVccVccVcc(a)(c)(d)图2-2TTL与非门静态参数测试电路图⑵低电平输入电流I“.和高电平输入电流5。I"是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载吋，出被测输入端流出的电流值。在多级门电路中，g相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因此它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门电路带负载的个数，因此希望1江小些。J是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测输入端的电流值。在多级门电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载，

4、其大小关系到前级门的拉电流负载能力，希望g小些。由于g较小,难以测量，一般免于测试。1让与Iin的测试电路如图2—2(c)>(d)所不。⑶扇出系数*扇出系数N提指门屯路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的个参数，TTL与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数，即低电平扇出系数N®.和高电平扇出系数No,通常gVliL，则Noh>Nol,故常以作为门的扇出系数。血的测试电路如图2—3所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载Rl，调节RM吏*增大，Vol随Z增高，当Vol达到V°5(手册中规定低电平规范值0.4V)时的g就是允许灌入的最人负载电流

5、，则NolIoL通常Nol^8IiL(4)电压传输特性门的输出电压v°随输入电压Vi而变化的曲线v°=f(vj称为门的电压传输特性，通过它可读得门屯路的一些重要参数，如输出高屯平V。”、输出低电平％、关门电平V州、开门电平％、阈值电平Vt及抗干扰容限VNL.VNH等值。测试电路如图2—4所示，采用逐点测试法，即调节R*,逐点测得X及％,然后绘成曲线。Vcc+5V200QR.图2—3扇出系数试测电路图2—4传输特性测试电路(5)平均传输延迟时间“S是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形边沿的0.5人至输入波形对应边沿0.5Vn点的时间间隔，如图2-5所示。(a)传输延迟特性(b)切的

6、测试电路图2-5图2-5(a)中的t拠为导通延迟吋间，t剧为截止延迟吋间，平均传输延迟吋间为]tpd——(tpdL+tpdH)"的测试电路如图2-5(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來求得。其工作原理是：假设电路在接通电源后某一憐间，电路中的A点为逻辑“1”，经过三级门的延迟后，使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑“0”；再经过三级门的延迟后，A点电平又重新回到逻辑“1”。屯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6级门的延迟时间。因此平均传输延迟时间为

7、Ttpd=——6TTL电路的tpd—般在10nS〜40nS之间。74LS20主要电参数规范如表2-1所示表2—1参数名称和符号规范值单位测试条件直流参数通导电源电流IcCL<14mAVcc=5V，输入端悬空，输出端空载截止电源电流Iccii<7mAVcc=5V，输入端接地，输出端空载低电平输入电流IiLW1.4mAVcc=5V,被测输入端接地，其他输入端悬空，输出端空载高电平输入电流IiH<50UAVcc=5V,被测输入端Vin=2.4V,其他