实验十四TTL、CMOS门电路参数及逻辑特性的测试

TTL集成电路与CMOS集成电路的性能与特点TTL集成电路与CMOS集成电路的性能和特点TTL集成电路使用TTL管，也就是PN结。

功耗较大，驱动能力强，一般工作电压+5VCMOS集成电路使用MOS管，功耗小，工作电压范围很大，一般速度也低，但是技术在改进，这已经不是问题。

就TTL与CMOS电平来讲，前者属于双极型数字集成电路，其输入端与输出端均为三极管，因此它的阀值电压是<0.2V为输出低电平；>3.4V为输出高电平。

而CMOS电平就不同了，他的阀值电压比TTL电平大很多。

而串口的传输电压都是以COMS电压传输的。

1、TTL电平：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。

在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。

最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

2、CMOS电平：1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。

而且具有很宽的噪声容限。

3、电平转换电路：因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。

4、OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。

否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。

5、TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。

2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。

COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。

3）COMS电路的锁定效应：COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。

实验二 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与非门逻辑功能的测试方法；2．熟悉TTL与非门主要参数的测量方法；3．熟悉TH-SZ型数字电路实验箱的结构和使用方法；二、预习要求1．什么叫TTL集成电路？它使用的电源电压是多少？2．说明TTL与非门不使用的输入端应如何处置？3．复习TTL与非门的逻辑功能，主要参数的概念和测量方法；4．TTL与非门的输出特性曲线？从中读取相关的参数值；三、实验原理1．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。

即有“0”得“1”，全“1得“0”.其逻辑表达式为Y=AB．2．本实验采用4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4个输入端。

其逻辑符号及引脚排列如图2-1 (a) (b)所示：Y=ABCD 1 2 3 4 5 6 7(a)国家标准逻辑符号(b) 74LS20引脚排列图2-1 74LS20国家标准逻辑符号及引脚排列四、实验器件1．TH-SZ型数字电路实验箱2．数字万用表UT563．TTL与非门74LS204．若干导线五、实验内容1．验证TTL与非门74LS20的逻辑功能在合适的位置选取一个14脚的集成块插座，按图2—2接好线。

每个门的4个输入端（假设为A, B, C, D）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“1”；向下为“0”）。

门的输出端（假设为Y）接LED发光二极管，LED亮为输出“1”，灭为输出“0”。

按表2-1的真值表逐个测试集成块中2个与非门的逻辑功能。

表2-1 74LS20真值表图2-2 74LS20逻辑功能测试电路2．74LS20主要参数的测试（将测试值填入表2-2）低电平输出电源电流I CCL、高电平输出电源电流I CCH、74LS20总的静态功耗、低电平输入电流I iL,高电平输入电流I iH(I iH很小，可不测)扇出系数No（先测出允许灌入的最大负载电流I OL）（a）（b）（c）（d）图2-3 74LS20主要参数测试电路(1)低电平输出电源电流I CCL指所有输入端悬空，输出端空载，74LS20输出低电平时，电源提供给器件的电流。

第2章 数字电路与逻辑设计基本实验2.1 TTL 和CMOS 集成门电路参数测试2.1.1 实验目的1.了解TTL 和CMOS 逻辑门电路的主要参数及参数意义。

2.熟悉TTL 和CMOS 逻辑门电路的主要参数的测量方法。

3.掌握TTL 和CMOS 逻辑门电路的逻辑功能及使用规则。

4.掌握数字电路与逻辑设计实验的基本操作规范。

2.1.2 实验仪器及器件2.1.3 实验原理逻辑门电路早期是由分立元件构成，体积大，性能差。

随着半导体工艺的不断发展，电路设计也随之改进，使所有元器件连同布线都集成在一小块硅芯片上，形成集成逻辑门。

集成逻辑门是最基本的数字集成元件，目前使用较普遍的双极型数字集成电路是TTL 逻辑门电路，它的品种已超过千种。

CMOS 逻辑门电路是在TTL 电路问世之后，所开发出的另一种广泛应用的数字集成器件。

从发展趋势来看，由于制造工艺的改进，CMOS 器件的性能有可能超越TTL 而成为占主导地位的逻辑器件。

CMOS 器件的工作速度可以接近TTL 器件，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL 器件。

早期生产的CMOS 门电路为4000系列，随后发展为4000B 系列。

当前与TTL 兼容的CMOS 器件如74HCT 系列等，可与TTL 器件替换使用。

通过本次实验，希望同学们初步掌握数字电路集成芯片的使用方法及实验的基本操作规范。

GND1A 1B 1Y 2A 2B 2Y 4A4B4Y3A3B3YV CCV SS1A 1B 1Y 2A 2B 2Y 4A4B4Y3A3B3YV DD图2.1.1 74LS00管脚排列及逻辑符号 图2.1.2 CD4011B 管脚排列及逻辑符号（一）TTL与非门的参数本实验采用TTL双极型数字集成逻辑门器件74LS00，它有四个2输入与非门，封装形式为双列直插式，引脚排列及逻辑符号如图2.1.1所示，其中A、B为输入端，Y为输出端，Y 。

TTL逻辑门电路主要参数有：输入输出关系为AB1．电源特性参数I CCL、I CCHI CCL是指输出端为低电平时电源提供给器件的电流，即逻辑门的输入端全部悬空或接高电平时，且该门输出端空载时电源提供器件的电流；I CCH是指输出为高电平时电源提供给器件的电流，即输入端至少有一个接地，输出端空载时电源提供器件的电流。

广州大学数电实验报告TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试附件2：广州大学学生实验报告开课学院及实验室：年月日年级、专学院机电学院姓名学号业、班实验课程名称数字电子技术实验成绩指导实验项目名称TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试教师一、实验目的二、实验原理三、使用仪器、材料四、实验步骤五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)六、实验结果及分析一、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ICCL＞ICCH，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PCCL＝VCCICCL。

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。

ICCL和ICCH测试电路如图5－2－2(a)、(b)所示。

[注意]：TTL电路对电源电压要求较严，电源电压VCC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5－2－2 TTL与非门静态参数测试电路图(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，IiL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，输出端空载时，流入被测输入端的电流值。

ttl逻辑门实验报告TTL逻辑门实验报告引言：逻辑门是数字电路中最基础的组成部分，它们通过处理和操作逻辑信号来实现各种逻辑功能。

TTL（Transistor-Transistor Logic）逻辑门是一种常见的数字逻辑门家族，它由晶体管和电阻器等离散元件组成。

本文将介绍TTL逻辑门的原理、实验过程和结果，以及对实验结果的分析和讨论。

一、实验目的本次实验的目的是通过搭建TTL逻辑门电路，观察和分析逻辑门的输入输出关系，验证逻辑门的功能和特性。

二、实验材料和设备1. 电源：提供适当的电压和电流给电路。

2. 逻辑门芯片：使用74LS00、74LS02、74LS04等常见的TTL逻辑门芯片。

3. 连接线：用于连接电路中的各个元件和芯片。

4. 电阻器：用于限制电流和调整电压。

5. 开关：用于控制逻辑门的输入信号。

三、实验步骤1. 准备工作：将所需的逻辑门芯片、电源、电阻器、开关等准备好，并确认它们的工作状态良好。

2. 搭建电路：根据实验要求，按照逻辑门的真值表和电路图，将逻辑门芯片、电源、电阻器、开关等连接起来。

3. 测试输入输出：将逻辑门的输入信号设置为不同的状态，观察和记录逻辑门的输出信号。

4. 分析和记录：根据实验结果，整理和分析逻辑门的输入输出关系，记录实验数据和观察现象。

5. 实验总结：根据实验结果和分析，总结逻辑门的功能和特性，思考实验中可能存在的问题和改进方法。

四、实验结果与分析在实验中，我们搭建了几个常见的TTL逻辑门电路，包括与门、或门和非门。

通过设置不同的输入信号，我们观察到了逻辑门的输出信号变化。

实验结果表明，逻辑门能够根据输入信号的逻辑关系产生相应的输出信号。

以与门为例，当输入信号A和B同时为高电平（逻辑1）时，与门的输出信号为高电平（逻辑1）；而当输入信号A和B中任意一个或两个同时为低电平（逻辑0）时，与门的输出信号为低电平（逻辑0）。

这符合与门的逻辑功能定义，即只有当所有输入信号都为高电平时，与门的输出才为高电平。

实验二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ICCL ＞ICCH，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PCCL ＝VCCICCL。

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。

ICCL 和ICCH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VCC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IiL 和高电平输入电流IiH。

IiL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，IiL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IiL小些。

实验十四TTLCMOS门电路参数及逻辑特性的测试引言：实验目的：1.了解TTL和CMOS门电路的电气参数和逻辑特性；2.学习如何使用测试仪器测量TTL和CMOS门电路的电气参数；3.分析两种电路的优劣势。

实验器材：1.示例电路板2.功能发生器3.逻辑分析仪4.示波器实验步骤：1.准备TTL和CMOS门电路示例电路板，如AND、OR、NAND、NOR等电路板；2.将功能发生器的输出连接到电路板的输入端口；3.使用示波器测量电路板上门电路的输入和输出信号波形，并记录；4.使用逻辑分析仪测量电路板上门电路的逻辑特性，如延迟时间、上升/下降时间和功耗，记录相关数据；5.将测量结果整理成表格或图表。

实验结果与分析：通过实验测量，可以得出以下结论：1.TTL和CMOS门电路的输入高电平和低电平标准不同，TTL门电路的高电平通常为2.0V至5.0V，低电平为0.8V以下；CMOS门电路的高电平一般为0.7VDD至VDD，低电平为0至0.3VDD。

2.TTL和CMOS门电路的输出高电平和低电平标准也不同，TTL门电路的高电平通常为2.4V至5.0V，低电平为0V至0.5V；CMOS门电路的高电平一般为0.9VDD至VDD，低电平为0至0.1VDD。

3.TTL门电路的输入电容较小，响应速度较快；CMOS门电路的输入电容较大，响应速度较慢。

4.TTL门电路的功耗较大，尤其在高频时更明显；CMOS门电路的功耗较低。

5.TTL门电路的噪声容限较低，抗干扰能力较强；CMOS门电路的噪声容限较高，抗干扰能力较差。

结论：TTL门电路和CMOS门电路各有优劣势，根据实际应用需求选择合适的门电路。

TTL门电路适用于频率较低、抗干扰能力要求较高的应用场景；CMOS门电路适用于功耗要求低、频率较高的应用场景。

实验可以帮助我们理解TTL和CMOS门电路的电气参数和逻辑特性，为应用电子学提供基础知识。

2.陈启元.数字电路与逻辑设计(第三版)[M].高等教育出版社,2024.。

实验十四TTLCMOS门电路参数及逻辑特性的测试一、实验目的1.了解TTL与CMOS门电路的参数及逻辑特性。

2.学习如何测试TTL与CMOS门电路的参数及逻辑特性。

二、实验原理1.TTL门电路TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种采用双晶体管作为放大元件的数字集成电路系列。

它采用多级晶体管级联放大来实现逻辑函数。

TTL门电路主要参数和特性如下：1）输入电压范围：0-0.8V（低电平），2-5V（高电平）。

2）输出电压范围：0-0.4V（低电平），2.4-5V（高电平）。

3）输入电流低电平（IIL）：0-0.25mA。

4）输入电流高电平（IIH）：-0.25mA至-0.4mA。

5）输出电流低电平（IOL）：16mA（最大）。

6）输出电流高电平（IOH）：-400uA（最大）。

2.CMOS门电路CMOS门电路主要参数和特性如下：1）输入电压范围：0-1.5V（低电平），3.5-5V（高电平）。

2）输出电压范围：0-0.1V（低电平），4.9-5V（高电平）。

3）输入电流低电平（IIL）：-0.1uA。

4）输入电流高电平（IIH）：0.1uA。

5）输出电流低电平（IOL）：2.5mA（最大）。

6）输出电流高电平（IOH）：-2.5mA（最大）。

三、实验器材1.电源。

2.TTL与CMOS门电路芯片（如7400，7402，7404，7410，4011，4013等）。

3.手持式数字万用表。

4.集成电路实验台。

5.连接导线。

四、实验步骤1.将所需的TTL与CMOS门电路芯片插入集成电路实验台上的插槽中。

2.根据芯片引脚的连接方式，使用连接导线将电路连接起来。

3.根据实验目的，选择相应的测试方法，进行测试。

五、实验内容1.测试输入电压范围。

将输入电压逐渐调整到低电平和高电平的边界值，观察输出电压的变化。

记录输入电压与输出电压的对应关系，判断输入电压范围。

2.测试输入电流范围。

将电源接入到 TTL 或 CMOS 门电路芯片的 Vcc 和 GND 引脚上。

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）。

TTL和CMOS门电路摘要：门电路是构成各种复杂数字电路的基本逻辑单元，TTL和CMOS门电路作为目前应用最广的两种门电路，掌握TTL和CMOS 门电路的逻辑功能和电气特性，对于正确使用数字集成电路是十分必要的。

本文对于TTL和CMOS门电路的初学者有一定的参考作用。

关键词：TTL门电路；CMOS门电路1.引言随着数字集成电路的问世和大规模集成电路工艺水平的不断提高，为数字电路的应用开拓了无限广阔的天地。

从制造工艺上可以将目前使用的数字集成电路分为双极型、单极型和混合型三种。

在数字集成电路发展的历史过程中，首先得到推广应用的是双极型的TTL 电路。

由于其体积小、重量轻、可靠性好，至今仍是最流行的集成电路系列之一。

CMOS集成电路出现于20世纪60年代后期，随着其制造工艺的不断进步，CMOS电路逐渐成为当前集成电路的主流产品。

本文将简要总结TTL和CMOS这两种目前使用最多的数字集成电路。

2.TTL门电路TTL门电路是以双极型三极管作为开关器件的集成电路。

在TTL 门电路的定型产品中有反相器（非门）、与门、或门、与非门、或非门、与或非门和异或门几种常见的类型。

尽管它们逻辑功能各异，但输入端、输出端的电路结构形式基本相同。

2.1 反相器2.1.1 反相器的电路结构与逻辑关系反相器是TTL集成门电路中电路结构最简单的一种。

图1给出了74系列TTL反相器的典型电路。

图1 TTL反相器典型电路图1所示电路由三部分组成：T1、R1和D1组成的输入级，T2、R2和R3组成的倒向级，T4、T5和R4组成的输出级。

反向器输入和输出之间是反向关系，即Y=A'。

2.1.2 反相器的外部特性及参数为了正确地解决门电路与门电路、门电路与其他电路的连接问题，必须了解门电路的输入特性、输出特性、负载特性、传输特性和噪声容限等问题。

2.1.2.1 电压传输特性如果把图1所示反相器电路输出电压随输入电压的变化用曲线描绘出来，就得到了图2所示的电压传输特性。