实验10TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试0

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，外特性和主要参数的测试方法。 2.掌握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非门74LS20，即在一块集成块内含有两个独立的与非门，每个与非门又是个输入端。其图如下

9101213U1:B&74LS2081245U2:A1245U1:A&74LS206&74LS206 74LS20 逻辑框图、逻辑符号、及引脚排列

1.与非门的逻辑功能

与非门的逻辑功能：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，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。其逻辑表达式：Y=ＡＢ 2.TTL与非门的主要参数

（1）低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH

与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。ICCL是指所有输入悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。ICCH是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源

提供器件的电流。通常ICCL>ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。器件最大功耗PCCL?VCCICCL。手册中提供的电源电流和功率值

是指整个器件总的电流和总耗。ICCL和ICCH测试电路如下图： （TTL电路对电源的电压要求较严，电源电压只能在+5Ｖ?10％的工作范围，超过5.5ｖ将损坏器件，低于5.5V时器件逻辑功能将不正常。）

（2）低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiH。

IiL是指被测输入端接地，其余输入悬空，输出端空载时，从被测

输入端流出的电流值。在多级门电路中，IiL相当于前级门输出电平时，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IiL小些。

IiH是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载，

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，其大小关系到前级门的灌电流负载能力，因此希望IiH小些。由于IiH小些，难以测量，一般便于测试。

（3）扇出系数No

扇出系数No是指门电路能驱动同类门的个数，他是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL与非门有两种不同性质的负载，及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NOL和高电平扇出系数NOH。通常IiH <1,则NoH>NoL,故常以NoL作为门的

IiL和IiH的测试电路如图所示：

扇出系数。

NoL的测量电路如图10--3所示，门的输入端全部悬空，输出端

接灌电流负载RL,调节RL使IOL增大，当VＯＬ达到VOLM时VＯＬ随之增大，

IOL就是允许的最大负载电流，则NoL=（4）电压传输特性

IＯＬIiL通常NoL大于或等于8。

门的输出电压VO随输入电压Vｉ而变化的曲线VO=f (Vｉ)称为门的电压传输特性，通过它可读得门电路的一些重要参数，测试电路图10—4所示，采用逐点测试法，即调节RW，逐点测得Vｉ，VO然后绘出曲线。

1245+88.8VoltsU2:A+88.8Amps&74LS20612+88.8Volts45&6+88.8Volts 10—3删除系数测量电路 10—4传输特性测量电路

三.实验设备与器材

1.数字试验箱；2.逻辑电平开关；3 逻辑电平显示器；4数字万用表；5 74LS20 *2 1K,10K 电位器，200Ω电阻器（0.5Ｗ）

四．实验内容

１.验证ＴＴＬ集成与非门74LS20的逻辑功能

按图１０—６接线，门的四个输入端接逻辑开关输出插口，以提供“０”与“１”电平信号，开关向上位逻辑“１”，反之为逻辑“0”。

门的输出端接发光二极管组成的逻辑电平显示器的显示插口，ＬＥＤ亮为逻辑“１”，不亮为逻辑“０”。按表１０－１逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。74LS20有４个输入端，由１６个最小项，在实际测量时，只通过对输入1111、0111、1011、1110五项进行检验就可判断逻辑功能是否正常。

1245&6

10—6与非门逻辑功能测试电路

２.74LS20主要参数的测试

输入 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 输出 表10—1

（1）分别按图10—2,10—3,10—5（b）接线并进行测试，将测试结果计入表10—2中。

ICCL（mA） ICCH（mA） IiL（mA） IOL（mA） No?IOL Tpd?T/6Iil（ns）

（2）按图10—4接线，调节电位器RW，使从0V向高电平变化，逐点测量和的对应值计入表10—3中。

0 Vｉ（V）（V） VO0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.44 4.30 4.16 4.01 3.83 1.11 0.07 0.081 0.081 0.081 0.081 0.081

五．实验报告

1.实测的电压传输特性曲线

2.实验总结

试验中所遇到的一些现象的分析

在逐点测量Vi和Vo中，当输入电压在1.0V左右时，输出电压在此刻很不稳定，表现在电磁干扰和不确定性的差别很大，对于电磁干扰组要是在测量中万用表表笔接线过长，在晃动时电压显示不确定输出电压基本上在1.00V—2.50V的范围，在参考其他同学的实验数据时也发现其在输入电压为1.0V时输出电压符合上述范围。 输出电压的范围，反映了74LS20的成品质量参差不齐，电容大小不一，平均延迟时间也不一样，因此可以通过实验测量的方法确定几点输入电压值（其相应的输出电压反映该集成块的平均延迟时间是否达到标准），通过给定的输入电压测量输出电压，可以对74LS20的产品进行特定面的合格检验。

在测量时可以通过改进万用表的测量方法：1.将所需测量的量经过导线引出试验箱外测量；2.在万用表表笔接线长度范围内竖直垂直于试验台，这样测量的数据比较准确。

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