实验三 CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试

实验五CMOS集成逻辑门的逻辑功能测试一、实验目的1、掌握CMOS集成门电路的逻辑功能和器件的使用规则。

2、学会CMOS集成门电路逻辑功能的测试方法。

二、实验原理本实验将测定与门CC4081，或门CC4071，非门74LS04，与非门CC4011，或非门CC4001的逻辑功能。

各集成块的引脚排列图如下：CC4081四2输入与门CC4071四2输入或门74LS04六反相器（非门）CC4011四2输入与非门CC4001四2输入或非门CMOS电路的使用规则由于CMOS电路有很高的输入阻抗，这给使用者带来一定的麻烦，即外来的干扰信号很容易在一些悬空的输入端上感应出很高的电压，以至损坏器件。

CMOS电路的使用规则如下：V DD接电源正极，V SS接电源负极（通常接地⊥），不得接反。

CC4000系列的电源允许电压在＋3～＋18V范围内选择，实验中一般要求使用＋5～＋15V。

所有输入端一律不准悬空，闲置输入端的处理方法：按照逻辑要求，直接接V DD（与非门）或V SS（或非门）。

在工作频率不高的电路中，允许输入端并联使用。

输出端不允许直接与V DD或V SS连接，否则将导致器件损坏。

在装接电路，改变电路连接或插、拔电路时，均应切断电源，严禁带电操作。

焊接、测试和储存时的注意事项：电路应存放在导电的容器内，有良好的静电屏蔽；焊接时必须切断电源，电烙铁外壳必须良好接地，或拔下烙铁，靠其余热焊接；所有的测试仪器必须良好接地。

三、实验设备与器件数字电路实验箱、CC4011、CC4001、CC4071、CC4081。

四、实验内容测试验证CMOS各门电路的逻辑功能，判断其好坏。

与非门CC4011、与门CC4081、或门CC4071及或非门CC4001逻辑功能，其引脚见附录。

以CC4011为例：测试时，选好某一个14P插座，插入被测器件，其输入端A、B接逻辑开关的输出插口，其输出端Y接至逻辑电平显示器输入插口，拨动逻辑电平开关，逐个测试各门的逻辑功能，并记录。

CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试实验报告CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试实验报告「篇一」集成门电路功能测试实验报告一、实验预习 1、逻辑值与电压值得关系。

２、常用逻辑门电路逻辑功能及其测试方法。

3、硬件电路基础实验箱得结构、基本功能与使用方法。

二、实验目得测试集成门电路得功能三、实验器件集成电路板、万用表四、实验原理 TTL 与非门７4LS０0 得逻辑符号及逻辑电路:双列直插式集成与非门电路CＴ74LS00：数字电路得测试：常对组合数字电路进行静态与动态测试，静态测试就是在输入端加固定得电平信号，测试输出壮态,验证输入输出得逻辑关系.动态测试就是在输入端加周期性信号,测试输入输出波形,测量电路得频率响应。

常对时序电路进行单拍与连续工作测试,验证其状态得转换就是正确。

本实验验证集成门电路输入输出得逻辑关系，实验在由硬件电路基础实验箱与相关得测试仪器组成得物理平台上进行。

硬件电路基础实验箱广泛地应用于以集成电路为主要器件得数字电路实验中,它得主要组成部分有:（１)直流电源：提供固定直流电源（+5Ｖ,—5Ｖ)与可调电源(+3～１５Ｖ，-3～1５V).(2)信号源：单脉冲源(正负两种脉冲）；连续脉冲。

（３）逻辑电平输出电路:通过改变逻辑电平开关状态输出两个电平信号：高电平“1”与低电平“0”。

（4）逻辑电平显示电路：电平显示电路由发光二极管及其驱动电路组成，用来指示测试点得逻辑电平.（5)数码显示电路：动态数码显示电路与静态数码显示电路，静态数码显示电路由七段LEＤ数码管及其译码器组成。

(6）元件库：元件库装有电位器、电阻、电容、二极管、按键开关等器件.(7)插座区与管座区：可插入集成电路，分立元件.集成门电路功能验证方法：选定器件型号，查阅该器件手册或该器件外部引脚排列图,根据器件得封装，连接好实验电路，以测试 74ＬＳ00 与非门得功能为例:正确连接好器件工作电源：７4LS00 得 1 4 脚与７脚分别接到实验平台得 5 V 直流电源得“＋5 V“与“GNＤ”端处,TＴＬ数字集成电路得工作电压为 5 V（实验允许±5％得误差）。

CMOS逻辑门电路CMOS是互补对称MOS电路的简称（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），其电路结构都采用增强型PMOS管和增强型NMOS管按互补对称形式连接而成，由于CMOS 集成电路具有功耗低、工作电流电压范围宽、抗干扰能力强、输入阻抗高、扇出系数大、集成度高，成本低等一系列优点，其应用领域十分广泛，尤其在大规模集成电路中更显示出它的优越性，是目前得到广泛应用的器件。

一、CMOS反相器CMOS反相器是CMOS集成电路最基本的逻辑元件之一，其电路如图11-36所示，它是由一个增强型NMOS管T N和一个PMOS管T P按互补对称形式连接而成。

两管的栅极相连作为反相器的输入端，漏极相连作为输出端，T P管的衬底和源极相连接电源U DD，T N管的衬底与源极相连后接地，一般地U DD>(U TN+|U TP|)，(U TN和|U TP|是T N和T P的开启电压)。

当输入电压u i=“0”（低电平）时，NMOS管T N截止，而PMOS管T P导通，这时T N 管的阻抗比T P管的阻抗高的多，（两阻抗比值可高达106以上），电源电压主要降在T N上，输出电压为“1”（约为U DD）。

当输入电压u i=“1”（高电平）时，T N导通，T P截止，电源电压主要降在T P上，输出u o=“0”，可见此电路实现了逻辑“非”功能。

通过CMOS反相器电路原理分析，可发现CMOS门电路相比NMOS、PMOS门电路具有如下优点：①无论输入是高电平还是低电平，T N和T P两管中总是一个管子截止，另一个导通，流过电源的电流仅是截止管的沟道泄漏电流，因此，静态功耗很小。

②两管总是一个管子充分导通，这使得输出端的等效电容C L能通过低阻抗充放电，改善了输出波形，同时提高了工作速度。

③由于输出低电平约为0V，输出高电平为U DD，因此，输出的逻辑幅度大。

CMOS反相器的电压传输特性如图11-37所示。

实验1TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试绪论：集成逻辑门是计算机电路中最基本的部件之一，广泛应用于数字电路的设计与实现。

TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种常见的集成逻辑门技术，通过使用晶体管和电阻来实现逻辑功能。

在本实验中，我们将测试TTL集成逻辑门的逻辑功能和参数。

实验目的：1.了解TTL集成逻辑门的基本原理和工作方式；2.测试TTL集成逻辑门的逻辑功能，包括与门、或门、非门等；3.测试TTL集成逻辑门的参数，包括输入电平、输出电平和功耗等。

实验设备：1.TTL集成逻辑门芯片（例如74系列）；2.逻辑状态测试仪；3.电源供应器；4.连接线。

实验步骤：1.连接电路：根据逻辑门芯片的引脚图，将芯片连接到电源供应器和逻辑状态测试仪上；2.逻辑功能测试：a.与门测试：将两个输入端分别接地和5V电压，测量输出电平，验证与门的功能；b.或门测试：将两个输入端分别接地和5V电压，测量输出电平，验证或门的功能；c.非门测试：将输入端接地，测量输出电平，验证非门的功能；3.参数测试：a.输入电平测试：按照逻辑门的输入电平要求，分别给输入端施加低电平和高电平，测量输出电平；b.输出电平测试：根据逻辑门芯片的DC参数表，给定适当的输入电平，测量输出电平；c.功耗测试：测量逻辑门芯片在不同输入电平下的功耗。

实验注意事项：1.在操作过程中，应注意芯片引脚的连接正确性；2.不要超过逻辑门芯片的最大电源电压和最大输入电压范围，以免损坏芯片；3.测量时，应使用适当的测量工具和方法，减少误差；4.为了保证实验结果的稳定性和可靠性，建议多次测量并取平均值。

实验结果分析：根据实验数据和测量结果，可以得出以下结论：1.TTL集成逻辑门具有良好的逻辑功能，能够实现与门、或门、非门等基本逻辑操作；2.TTL集成逻辑门具有较高的输入电平和输出电平容限，可以适应不同的输入和输出电平要求；3.TTL集成逻辑门具有适当的功耗，在允许的电源范围内，能够正常工作。

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、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2－1(a)、(b)、(c)所示。

(b)（a） (c)图2－1 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是：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（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。

）其逻辑表达式为 Y＝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是指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。

ICCH是指输出端空截，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。

通常I CCL ＞I CCH ，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P CCL ＝V CC I CCL 。

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 CCL 和I CCH 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V CC 只允许在＋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正常。

(a) (b) (c) (d)图2－2 TTL 与非门静态参数测试电路图(2)低电平输入电流I iL 和高电平输入电流I iH 。

I iL 是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。

在多级门电路中，I iL 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I iL 小些。

数字电子技术2实验报告（人工智能与电气工程学院）实验课程：数字电子技术2专业班级：网安191班指导教师：杜永强学生姓名：陈胜迪学生学号：2019240401实验地点：第二实验楼320实验日期：2021.5.29贵州理工学院实验报告1、验证 74LS20 的逻辑功能在数字电路试验台上合适的位置选取一个 14P 插座，按定位标记插好74LS20 集成块。

按图 1-3 连线，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，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”。

门的输出端接由 LED 发光二极管组成的逻辑电平显示器。

图1-374LS20 有 4 个输入端，有 16 个最小项，在实际测试时，只要通过对输入1111、0111、1011、1101、1110 五项进行检测就可判断其逻辑功能是否正常。

2、74LS20 主要参数的测试(1)ICCL、ICCH、IiL与 IiH测试电路如图 1－4(a)、(b) 、(c)、(d)所示。

按图接线并进行测试将测试结果表 1-5 中。

由于 IiH较小，难以测量，一般免于测试。

图 1－4 TTL 与非门静态参数测试电路图(2)扇出系数 NONOL的测试电路如图 1－5 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，VOL随之增高，当 VOL达到 VOLm（手册中规定低电平规范值 0.4V）时的 IOL就是允许灌入的最大负载电流，则通常NOL≥8 。

按图接线并进行测试，将测试结果表 1-5 中，并计算出扇出系数 NO图 1－5 扇出系数试测电路(3)电压传输特性测试电路如图 1－6 所示，采用逐点测试法，即调节 RW，使得 Vi的值逐一达到表 1-6 中的值，记录此时对应的 VO，所有值测量完成后绘成曲线。

图 1－6。