数电实验二 门电路特性参数测试 - 图文

实验二 门电路特性、参数测试

一、实验目的

1. 了解数字集成电路外形结构及外部引脚的排列规律。 2. 掌握逻辑门电路主要特性、参数的测试方法。 3．学习查阅器件手册。

4．进一步训练实验箱及常用仪器的使用方法。 二、实验资料

1．TTL与非门74LS00

74LS00为四个2输入TTL与非门，为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列如图2.1所示。它共有4个独立的两输入端 “与非”门，各个门的构造和逻辑功能相同，其内部电路结构如图 2.2 所示。

VCC17kR18k12014VCC1312&11109&8A4kB1.5k3kY&&GND1234567

图2.1 74LS00引脚排列 图2.2 74LS00与非门内部电路结构

74LS00特性参数见表2-1、表2-2、表2-3。

表2-1 推荐工作条件

参数 VCC IOH IOL TA 最小 4.75 0 标称 5 最大 5.25 -400* 8 70 单位 V μA mA ℃ *负号表示电流由器件流出

表2-2 直流特性（0～70℃）

参数 VIH VIL VOH VOL IIH IIL ICC 测试条件 VCC=min, VIL=max, IOH=max VCC=min, VIH=2V, IOL=max VCC=max, VIH=2.7V VCC=max, VIL=0.4V VCC=max, 输入输出悬空 最小 典型 最大 单位 2 2.7 3.4 0.25 2.4 0.8 0.5 20 -0.4* 4.4 V V V V μA mA mA *负号表示电流由器件流出 TPHL 10 15 2．COMS与非门74HC00

VccLAB图2.3 74HC00与非门内部电路结构 74HC00为四2输入COMS与非门，外部引脚排列与74LS00相同（图2.1）。它共有4个独立的两输入端 “与非”门，各个门的构造和逻辑功能相同，其内部电路结构如图 2.3 所示。

74HC00特性参数见表2-4、表2-5、表2-6。

表2-4 推荐工作条件

参数 VCC IOH IOL TA 最小 2 -40 标称 最大 6 -4* 4 85 单位 V mA mA ℃ *负号表示电流由器件流出 表2-5 直流特性（－40～85℃，除非另有说明）

参数 测试条件 Vcc 2.0 4.5 5.0 6.0 2.0 4.5 5.0 6.0 4.5 5.0 6.0 4.5 5.0 6.0 6.0 6.0 6.0 典型值** 1.5 3.15 3.5 4.2 保证值 1.5 3.15 3.5 4.2 0.3 0.9 1.0 1.2 3.84 4.34 5.34 0.33 0.33 0.33 1.0 -1.0* 20 单位 VIH V VIL V VOH VIH= VIL IOH=-4mA VIL= VIH IOL=4mA VIH=VCC VIL= 地 VI= VCC或地，IO=0 4.2 4.7 5.7 0.2 0.2 0.2 V VOL IIH IIL ICC V μA μA μA *负号表示电流由器件流出，**典型值在T＝25℃条件下测得 □方框内的数字是线性外推值

表2-6 开关特性

参数 TPLH TPHL CPD** CIN 测试条件 C=50pF 每输入端电容 V 2.0 4.5 6.0 典型* 46 9 8 20 5 最大 113 23 19 10 单位 ns PF PF *典型值在T＝25℃条件下测得

** CPD为空载功率消耗电容，决定空载动态功耗和空载电流功耗

三、实验设备与器件

设备：数字电子技术实验箱、万用表、电流表

器件：74LS00(74HC00) 一片（四个2输入与非门） 四、实验内容及步骤

（一）TTL与非门测试

1．验证TTL与非门逻辑功能

(1)任意选择其中一个与非门进行实验。将与非门的两个输入端分别接到两个电平开关上，输出端接到一个电平指示灯发光二极管上（电平指示灯接高电平时点亮），接通电源，操作电平开关，完成真值表——表2.7。

(2) 将结果填入中，并判断功能是否正确，写出逻辑表达式。

表2.7 与非门真值表

输入 A B 输出 Y 2．电压传输特性测试

按图2.4连好线路。调节电位器，使VI在0~3V之间变化，记录相应的输入电压VI和输入电压VO的值并填入表2.8，并在图2.5的坐标系中画出电压传输特性。

200VCC(+5V)VO4.7k&ViVO0VI

图2.4 电压传输特性测试电路 图2.5电压传输特性

表2.8与非门输入、输出电平关系数据表

VI(V) VO(V) 0 0.3 0.6 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.6 2.0 2.5 3.0 3．直流参数的测试

(1) 输出高电平ＶOH 的测试

测试电路如图2.6所示。闭合开关，调节电位器使电流表读数为400μA，用万用表测量输出端带负载时的输出电压VOH；断开开关，用万用表测量输出端负载开路时的输出电压V′OH，将数据填入表2.9

&+-4.7kVOHVCC(+5V)4701kmA+-mA&5.1kVOL

图2.6ＶOH 的测试电路 图2.7ＶOL 的测试电路

(2) 输出低电平ＶOL 的测试 测试电路如图2.7闭合开关，调节电位器使电流表读数为8mA，用万用表测量输出端带负载时的输出电压VOL；断开开关，用万用表测量输出端负载开路时的输出电压V′OL，将数据填入表2.9中。

表2.9 VOH、ＶOL测试结果 参数 实验数据 IOH 400μA VOH V′OH IOL 8mA VOL V′OL (3) 高电平输入电流ＩIH

测试电路如图2.8所示。连接电路，通电后读出电流表的读数即为负载门高电平输入电流IIH，并用万用表测量此时负载门输入高电平的电压VIH，将数据填入表2.10中。

&VIH+ -mAIIH&+5V&VIL- +mAIIL&

图2.8 ＩIH测试电路 图2.9 IIL测试电路

(4) 低电平输入电流IIL

测试电路如图2.9所示。连接电路，通电后读出电流表的读数即为负载门低电平输入电流IIL，并用万用表测量此时负载门输入低电平的电压VIL，将数据填入表2.10中。

表2.10 ＩIH、IIL测试结果 参数 实验数据 IIH VIH IIL VIL 五、实验报告

1． 实验预习

（1） 熟悉TTL与非门电路（74LS00）各参数的测量原理、测量方法及测量步骤； （2） 完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、布置实验内容及步骤、测试电路、原始数据记录表格及图形。

2． 实验及数据处理

（1） 根据布置实验内容认真完成实验中的各项测试任务，仔细观察实验中的各种现象并加以分析。

（2） 在数据记录表格及图形中记录实验测量数据，并对实验数据进行分析。

（3） 根据与非门输入负载特性实验数据，在直角坐标系上（RI为横轴，VI、Vo为纵轴）描绘输入端负载特性曲线。

从曲线上确定：TTL与非门的输入端对地串接电阻，能使门输出高电平时，这个电阻的上限值（可以称作关门电阻ROFF）；能使门输出低电平时，这个电阻的下限值（可以称作开门电阻RON）

3． 思考题

（1） 简述VOH、VOL的名称及含义；简述IIH、IIL的名称、含义及方向。 （2） 测试VOH时，开关闭合与开关断开时VOH的数值是否相同？VOH在开关闭合时大还是开关断开时大？为什么？

（3） 测试VOL时，开关闭合与开关断开时VOL的数值是否相同？VOL在开关闭合时大还是开关断开时大？为什么？

（4） 举例说明门被“封锁”的概念。

（5） 由实验资料计算74LS00与非门的噪声容限VNL和VNH。

（6） 集成逻辑门电路在使用中，其多余端应如何处理？对于TTL门电路，其多余端输入端悬空时的电平为高电平还是低电平？COMS门电路多余输入端是否可以悬空？

（7） COMS和TTL两种电路相互连接时，两者的电平和电流应满足什么条件？ 4． 实验的注意事项及主要经验教训。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/e91d.html