电子信息技术专业《数字电子技术实验讲义》

实验十一 LSTTL与非门的参数测量

一．实验目的

了解TTL与非门参数的物理意义和测试方法

二．电路介绍

与非门是逻辑电路中应用最广的一种门电路，其输入输出之间满足逻辑关系Y=A?B。A、B代表输入变量，Y代表输出变量。了解与非门的参数和测量方法是十分必要的，在数字实验电路中，大都采用低功耗肖特基TTL电路（即LSTTL电路），与非门采用74LS00的二输入端四与非门，逻辑图及外引线排列见下图所示。

典型参数：tpd =9.5ns PD=2mw/每门

三．实验内容与方法

数字集成电路的性能，可以由它的参数来表示。各种参数可以从产品手册中查到，也可以通过专门的仪器测得。下面主要测量与非门的几个主要参数。

1．空载导通功耗PON——静态工作、输出为低电平时的功耗，即电源电压VCC和导通电源电流ICCL的乘积。测试电路见图11-1。

图11-1 PON 测试图 PON=VCCL ╳ICCL = 5 ICCL

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2．输入短路电流IIS——任何一个输入端接地时，流经这个输入端的电流（其余输入端悬空或接高电平）。测试电路见图11-2。 IIS = mA。

图11-2 II S 测试图 图11-3 II H 测试图 3．输入漏电流IIH——任何一个输入端接高电平时（其余端接地）的输入电流。测试电路见图11-3。IIH = μA。

4．输入关门电平VOFF及输出高电平VOH——当输出电压为额定输出高电平VOH的90% 时，相应的输入电平，称为输入关门电平VOFF 。当输入端之中任何一个接低电平时的输出电平为输出高电平VOH。

测量电路见图11-4，方法是将电路在一输入端与地之间，接入0.8V电压,其余输入端开路,输出接规定负载RL,测出VOH (RL= VOH/NIIH=3.2/(8╳50)=8KΩ)。由0逐渐增大输入电压,当V0H下降至VOH的90% 时,测得输入电压为VOFF 。VOFF= （V）。 5．输入开门电压VON及输出低电平VOL——使与非门处于导通状态的最低输入高电平称为开门电平VON。当输入端全部为高电平时的输出端电平，称为输出低电平VOL。

测量方法如图11-5所示。将输入端接到3.2V（最低输出高电平），输

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出端接规定负载RL（RL=（VCC—VOL）NIIS =（5—0.3）/8╳1.2╳10≈500Ω），测出输出低电平VOL= （V）。然后再由3.2V逐渐降低输入电压，测出使VOL保持不变的最低输入电压，即VON= （V）。

图11-4 VOFF 和VOH测试图 图11-5 VON和VOL 测试图

6．扇出系数N——当电路所接负载为同型号的组件时所能带动的最多个数。测量电路见图 11-6。逐渐调节RPL，使IL增大至VOL=0.3V时，读

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出IL值，N= IL /IIS = 。

图11-6 N测试图 图11-7 逐点描绘测试图 7．电压传输特性曲线——输出电压VO随输入电压VI变化，用一条曲线定量地表示出来。 （1）．逐点描绘法。

测量电路如图11-7所示。改变RP使VI 由小变大，读出相应的VO值，根据曲线特点测出若干点。但在VO由高电平变到低电平的过程中，要多测几个点，以好画曲线。将测量数据填入表中。 VI（V） VO（V） VI（V） VO（V） (2)．用示波器显示曲线。

0.5 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 图11-8 图示法测试图

测量电路如图11-8所示。用一扫描电压作为输入电压，荧光屏上就会扫出一条稳定的电压输出曲线，但要注意输入信号电压的峰值应小于5V（有效值小于3.5V）。

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调节示波器，使曲线稳定不动，然后再用电压比较法测出与非门的VOH、VOL、VON和VOFF 。与实验内容4、5测量结果作比较。VOH = ，VOL = ，VON = ，VOFF = 。 8．平均传输延时时间tpd——输出电压对输入电压有一定时间的延时，等于导通时间和截止时间的平均值。

测量电路如图11-9所示，采用环形振荡器法测量tpd，用示波器观察由三个与非门组成的环形振荡器输出波形周期，由周期T算出tpd值。T= ，tpd =1/6T = 。

图11-9 t pd 测试图

四．实验报告

1．整理实验数据，以表格形式列出参数测试条件与结果。

2．根据实验数据，画出传输特性曲线，并与图示法测得的曲线比较分析。

3．与标准TTL“与非门”参数比较说明LSTTL“与非门”电路的优点。

五．实验设备与器材 1．数字电子技术学习机(面包板) 2．双踪示波器 3．万用表 4．74LS00

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实验十二 门电路

一、实验目的

熟悉主要门电路的逻辑功能

二、电路介绍

主要的门电路包括与非门、或非门和与或非门。在数字电路中广泛应用。无论大规模集成电路多么复杂，但内部也还是由这些基本电路构成，因此熟悉它们的功能十分重要。本实验与非门采用74LS20的四输入二与非门；或非门采用74LS02二输入四或非门；与或非门采用74LS54。逻辑图及外引线排列图见下图所示。

三．实验内容与方法

1． 测量与非门的逻辑功能

（1）．将74LS20插入面包板（或IC插座），输入端分别接“逻辑电平输出”，由逻辑开关控制，接高电平“1”或低电平“0”。输出端接至LED“逻辑电平显示”输入端。当与非门输出高电平时，LED亮，输出低电平时LED灭。按图12-1接线，检查无误后方可通电。与非门四个输入端1、2、4、5分别为表格所列状态时，读出输出端6的逻辑状态，填入表12-1内。

（2）按图12-2接线。一个输入端接1Hz“连续脉冲”输出，另一端接“逻辑电输出平”，其余输入端接Vcc电源。输入端“1”送入f=1Hz方波，使输入端2按表12-2状态改变，将输出端6的逻辑状态，填入表12-2内，并细致观察，解释现象。

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