实验一--T T L门电路参数测试实验
实验一 TTL门电路参数测试实验
一、实验目的
1.掌握TTL集成与非门的主要性能参数及测试方法。
2.掌握TTL器件的使用规则。
3.熟悉数字电路测试中常用电子仪器的使用方法。
二、实验原理
本实验采用二输入四与非门74LS00（它的顶视图见附录），即一块集成块内含有四个相互独立的与非门，每个与非门有两个输入端。
其逻辑框图如下：
图1-1 74LS00的逻辑图图1-2 I is的测试电路图TTL集成与非门的主要参数有输出高电平V OH、输出低电平V OL、扇出系数N0、电压传输特性和平均传输延迟时间t pd等。
（1）TTL门电路的输出高电平V OH
V OH是与非门有一个或多个输入端接地或接低电平时的输出电压值，此
时与非工作管处于截止状态。
空载时，V OH的典型值为3.4~3.6V，接有
拉电流负载时，V OH下降。
（2）TTL门电路的输出低电平V OL
V OL是与非门所有输入端都接高电平时的输出电压值，此时与非工作管
处于饱和导通状态。
空载时，它的典型值约为0.2V，接有灌电流负载
时，V OL将上升。
（3）TTL门电路的输入短路电流I is
它是指当被测输入端接地，其余端悬空，输出端空载时，由被测输入端
输出的电流值，测试电路图如图1-2。
（4）TTL门电路的扇出系数N0
扇出系数N0指门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL集成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，它有两种扇出系数，即低电平扇出系数N0L和高电平扇出系数N0H。
通常有I iH<I iL，则N0H>N0L，故常以N0L作为门的扇出系数。
N0L的测试电路如图1-3所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载R L，调节R L使I OL增大，V OL随之增高，当V OL达到V Olm（手册中规定低电平规范值为0.4V）时的I OL就是允许灌入的最大负载电流，则
N0L＝I OL÷I is，通常N0L>8
（5）TTL门电路的电压传输特性
门的输出电压V o随输入电压V i而变化的曲线V o=f（V i）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，如输出高电平V OH、输出低电平V OL、关门电平V off、开门电平V ON等值。
测试电路如图1-4所示，采用逐点测试法，即调节R w，逐点测得V i及V o，然后绘成曲线。
图1-3 扇出系数测试电路图1-4 电压传输特性测试电路（6）TTL门电路的平均传输延迟时间t pd
t pd是衡量门电路开关速度的参数，它意味着门电路在输入脉冲波形的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多少时间。
具体的说，是指输出波形边沿的0.5Um至输入波形对应边沿0.5Um点的时间间隔，如图1-5所示。
由于传输延迟时间很短，一般为ns数量级。
图1-5（a）传输延迟特性图1-5（b）tpd的测试电路
图1-5（a）中的t pdL为导通延迟时间，t pdH为延迟截止时间，平均传输时间为：
t pd=(t pdL+t pdH)/2
t pd的测试电路如图1-5（b）所示，由于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，故实验采用测量有奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期T来求得。
其工作原理是：假设电路在接通电源后某一瞬间，电路中的A点为逻辑“1”，经过三级门的延时后，使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑“0”；再经过三级门的延时后，A点重新回到逻辑“1”。
电路的其它各点电平也随着变化。
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：
t pd=T/6
三、实验设备与器件
1、数字逻辑电路实验箱。
2、数字逻辑电路实验箱扩展板。
3、芯片74LS00。
4、5.1K，100Ω，200Ω，500Ω，1K电阻；1K，10K可调电阻。
5、数字万用表。
四、实验预习要求
1．复习TTL门电路的工作原理。
2．熟悉实验所用集成门电路引脚功能。
3．画出实验内容中的测试电路与数据记录表格。
五、实验内容及实验步骤
1、将数字逻辑电路实验箱扩展板插在实验箱相应位置，并固定好，找一个
14PIN的插座插上芯片，并在14PIN插座的第7脚接上实验箱的地
（GND），第14脚接上电源（VCC）。
其它脚的连线参考个具体的
线路图，实验所需要的电阻和可调使用实验箱主电路板中的元件库。
2、按照实验原理第一、二部分用万用表测出TTL门电路的输出高电平
V OH，输出低电平V OL。
3、按图1-2所示连线，测出TTL门电路的输入短路电流I is。
4、按图1-3所示连线，测出I OL，求得扇出系数N0。
5、按图1-4所示连线，调节电位器R W，使V i从0V向高电平变化，逐点测
量V i和V o,将结果记入下表中。
6、按图1-5所示连线，测得t pd。
六、实验报告要求
1、记录整理实验结果，并对结果进行分析。
2、画出实测的电压传输特性曲线，并从中读出各有关参数值。
3、思考：TTL门电路的无用输入端是否能悬空或接高电平？为什么？
七、TTL门电路的使用规则
1、接插集成块时，要认清定位标记，不能插反。
2、对电源要求比较严格，只允许在5V+10％的范围内工作，电源极性不可
接错。
3、普通TTL与非门不能并联使用（集电极开路门与三态输出门电路除
外），否则不仅会使电路逻辑功能混乱，并会导致器件损坏。
4、须正确处理闲置输入端。
闲置输入端处理方法：
i.悬空，相当于正逻辑“1”，对于一般小规模集成电路的数据输入端，
实验时允许悬空处理。
但易受外界干扰，导致电路的逻辑功能不正
常。
因此，对于接有长线的输入端，中规模以上的集成电路和使用
集成电路较多的复杂电路，所有的控制输入端必须按逻辑要求接入
电路，不允许悬空。
ii.直接接电源电压Vcc（也可串入一只1~10K的固定电阻）或接至某一固定电压（+2.4V<V<4.5V）的电源上，或与输入端为接地的多余
与非门的输出端相接。
iii.若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。
5、负载个数不能超过允许值。
输出端不允许直接接地或直接接＋5V电源，否则会损坏器件。
有时为了使后极电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻接至V CC，一般取
电阻值为3～5.1K。
沁园春·雪
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
出师表
两汉：诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。
先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。
后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。
受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。
今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。
若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。
6、。
