实验2 TTL、HC器件的电压传输特性

深圳大学实验报告课程名称：数字电子技术实验项目名称：TTL、HC和HCT器件的参数测试学院：光电工程专业：光电信息指导教师：报告人：刘恩源学号：2012170042 班级：2 实验时间：实验报告提交时间：一、实验目的与要求：1、掌握TTL、HCT和HCT器件的传输特性。

2、熟悉万用表的使用方法。

二、实验仪器：1、六反相器74LS04 1片2、六反相器74HC04 1片3、六反相器74HCT04 1片4、万用表三、实验原理：非门的输出电压V O与输入电压V I的关系V O＝f(V I)叫做电压传输特性，也叫做电压转移特性。

它可以用一条曲线表示，叫做电压传输特性曲线。

从传输特性曲线可以求出非门的下列参数：1、输出高电平（V OH）。

2、输出低电平（V OL）。

3、输入高电平（V IH）。

4、输入低电平（V IL）。

5、门槛电平（V T）。

四、实验内容与步骤：1、测试TTL器件74LS04一个非门的传输特性。

2、测试HC器件74HC04一个非门的传输特性。

3、测试HCT器件74HC04一个非门的传输特性。

注意：1、注意被测器件的引脚7和引脚14分别接地和接+5V。

2、将实验箱上直流信号源的输出端作为被测非门的输入电压。

旋转电位器改变非门的输入电压值。

1、3、按步长0.2V调整率改变非门的输入电压。

首先用万用表监视非门输入电压，调好输入电压后，再用万用表测试测量非门的输出电压，并记录下来。

实验接线图由于74LS04、74HC04和74HCT04的逻辑功能相同，因此三个实验的接线图是一样的。

下面以第一个逻辑门为例，画出实验接线图（V I表示非门输入电压，电压表表示电压测试点）如下：图2.1 实验接线图2、输出无负载时74LS04、74HC04、74HCT04电压传输特性测试数据3、输出无负载时74LS04、74HC04和74HCT04电压传输特性曲线。

(请根据实验数据绘制3条曲线)4、比较三条电压传输特性曲线，说明各自的特性。

实验二 TTL 与非门电路参数测试一、实验目的·掌握TTL 与非门主要参数的测试方法。

·掌握TTL 与非门电压传输特性的测试方法。

·熟悉集成元器件管脚排列特点。

二、实验原理TTL 集成与非门是数字电路中广泛使用的一种基本逻辑门，使用时必须对它的逻辑功能、主要参数和特性曲线进行测试，以确定其性能好坏。

本实验采用TTL 集成元器件74LS00与非门进行测试。

它是一个2输人端4与非门，形状为双列直插式，逻辑表达式为F ＝A ·B ，其逻辑符号及外引线排列图如图1—1(a)(b)(c)(d)所示。

1．TTL与非门主要参数(1)输出高电平V OH和输出低电平V OLV OH是指与非门一个以上的输入端接低电平或接地时，输出电压的大小。

此时门电路处于截止状态。

如输出空载，V OH必须大于标准高电平(V SH＝2.4V)，一般在3.6V左右。

当输出端接有拉电流负载时，V OH将降低。

V OL是指与非门的所有输人端均接高电平时，输出电压的大小。

此时门电路处于导通状态。

如输出空载，V OL必须低于标准低电平(V SL＝0.4V)，约为0.1V左右。

接有灌电流负载时，V OL将上升。

(2)低电平输入电流I ILI IL是指当一个输入端接地，而其他输入端悬空时，输入端流向接地端的电流，又称为输入短路电流。

I IL的大小关系到前一级门电路能带动负载的个数。

(3)高电平输入电流I IHI IH是指当一个输入端接高电平，而其他输入端接地时，流过接高电平输入端的电流，又称为交叉漏电流。

它主要作为前级门输出为高电平时的拉电流。

当I IH太大时，就会因为“拉出”电流太大，而使前级门输出高电平降低。

(4)输入开门电平V ON和关门电平V OFFV ON是指与非门输出端接额定负载时，使输出处于低电平状态时所允许的最小输入电压。

换句话说，为了使与非门处于导通状态，输入电平必须大于V ON。

V OFF是指使与非门输出处于高电平状态所允许的最大输人电压。

实验二TTL、HC器件的电压传输特性
任课教师袁小坊
一、实验目的
1．掌握TTL、HCT器件的传输特性。

2．掌握万用表的使用方法。

二、实验所用器件和设备
1．六反相器74LS04D 1片
2．六反相器74HC04D 1片
3．万用表2个
三、实验说明
与非门的输出电压V o与输入电压V I的关系V O=f(V I)叫做电压传输特性，也称电压转移特性。

它可以用一条曲线表示，叫做电压传输特性曲线。

从传输特性曲线可以求出非门的下列有用参数：
·输出高电平(V OH)
·输出低电平(V OL)
·输入高电平(V IH)
·输入低电平(V IL)
·门槛电压(V T)
四、实验内容
1．测试TTL器件74LS04D一个非门的传输特性。

2．测试HC器件74HC04D 4V一个非门的传输特性。

五、实验提示
1．选取数字地，数字电源（放在电路图中不接线），+5V电源，地。

2．选取5V电位器，将它的一端接地，另一端接+5V。

电位器的中端作为被测非门的输入电压。

设置改变电位器电阻值的按键（缺省为a:下降A:上升）及调整步长，最小为1％。

3．选取万用表，将非门的输入端和输出端都接入万用表。

用万用表测量非门的输入，输出电压，并记录下来。

六、实验报告要求
1．用表格形式记录74LS04D，74HC04的电压传输特性。

2．画出74LS04D，74HC04D的电压传输特性曲线。

3．比较两条电压传输特性曲线，说明各自的特点。

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。

TTL集成门电路⼯作原理和电压传输特性
集成电路（Integrated Circuit 简称IC）：即把电路中半导体器件，电阻，电容以及连线等制作在⼀块半导体基⽚上构成⼀个完整的电路，并封装到⼀个管壳内
集成电路的有点：体积⼩，重量轻，可靠性⾼，功耗低。

集成度：⼀个封装内含有等效逻辑门的个数或元器件的个数。

双极型TTL反相器：由三极管——三极管构成的逻辑电路（实现⾮门的功能），具体的电路图很复杂，了解下就好了
将多个反相器集成在⼀块基⽚上构成所谓的芯⽚。

芯⽚引脚含义出⼚就规定了，哪个输⼊哪个输出从⽽实现对应的逻辑关系
以下俩个概念是为了解释在不太稳定的电路下集成电路为什么能正常⼯作的。

电压传输特性：当输⼊的电平由低到⾼连线变化时，反相器⼯作在截⽌区和饱和区，并响应输出低电平和⾼电平
输⼊端噪声容限：在保证输出⾼低电平范围基本不变的条件下（保证结果正确的条件下），输⼊电平允许波动的范围。

实验2 TTL门电路性能参数测试一、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.通过实验理解门电路的驱动能力。

二、实验原理：TTL芯片74LS00内集成了四个相互独立的二输入与非门。

TTL集成与非门在应用中要考查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tpd等。

图1-2 I is的测试电路图（1）TTL门电路的输出高电平V OHV 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 OLV 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。

取相对较小的值作为们电路的扇出系数。

通常有I iH<I iL，则N0H>N0L，故常以N0L作为门的扇出系数。

根据集成电路手册查询得到74LS00相关参数，I iL(mA)/I iH(uA)=0.4/20，I oL(mA)/I oH(uA)=8/400。

表示门输出高电平时，向外流出电流小于400uA；门输出低电平时，流入电流不大于8 mA。

可以求出低电平扇出系数N0L = ，而高电平扇出系数N0H取值= ，门的扇出系数N0= 。

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。

实验二TTL逻辑电路测试一、实验目的1、认识集成门电路74LS00管脚排列。

2、熟悉门电路的逻辑功能及测试方法。

3、进一步熟悉常用仪器的使用方法。

二实验内容1 逻辑功能测试2 输出电压测试3 输入短路电流I IL4 扇出系数测试三实验元件主要74LS00（四二输入“与非门” ）外引线排列图：2.1 74LS00引脚排列图在系统电路设计时，往往要用到一些门电路，而门电路的一些特性参数的好坏，在很大程度上影响整机工作的可靠性。

门电路的参数通常分两种：静态参数和动态参数。

1．TTL逻辑门的主要参数有：(1) 扇入系数N i和扇出系数N O：能使电路正常工作的输入端数目和电路正常工作能带动的同型号门的数目。

(2) 输出高电平V OH：一般为V OH≥2.4V(3) 输出低电平V OL：一般为V OL≤0.4V(4) 电压传输特性曲线、开门电平V On和关门电平V off(5) 输入短路电流I IS：一个输入端接地，其它输入端悬空时，流过该接地输入端的电流为输入短路电流。

(6) 空载导通功耗P on：指输入全部为高电平、输出为低电平且不带负载时的功率损耗。

(7) 空载截止功耗P off；指输入有低电平、输出为高电平且不带负载时的功率损耗。

(8) 抗干扰噪声容限：电路能够保持正确的逻辑关系所允许的最大干扰电压值。

(9) 平均传输延迟时间：t pd = (t pdl + t pdh ) / 2(10) 输入漏电流I IH：指一个输入端接高电平，另一个输入端接地时，流过高电平输入端的电流。

. 2．“与非”门特性参数的测量方法（1）空载导通功耗PccL是指输入全为高电平、输出为低电平且不接负载时的功率损耗。

P CCL=V CC I CCL 式中: V CC——电源电压；I CCL——导通电源电流。

（2）空载截止功耗P CCH是指输出端空载，所有输入端全接地时的功率损耗。

P CCH= I CCH U CC。

给输入端全低平，测量电源电流值，2.2 输入低电平电流测试电路（3）输入低电平电流I ILI IL也称短路电流，是被测输入端接地，其它输入端悬空，从被测输入端流出的电流。

实验二 TTL与非门的参数测试一、实验目的1·了解TTL与非门参数的物理意义。

2·掌握TTL与非门参数的测试方法。

3·了解TTL与非门的逻辑功能。

二、实验原理7400是TTL型中速二输入四与非门。

下图为其内部电路原理图和管脚排列图。

TTL内部原理图管脚排列图1．与非门参数：(1)输入短路电流IIS与非门某输入端接地时，该输入端流入地的电流.(2)输入高电平电流：与非门某输入端接Vcc，其他输入端悬空活结Vcc时，流入该输入端的电流.(3)开门电平V ON：(4)使输出端维持V OT所需的最小输入高电平，通常以Vo=0.4V时的Vi定义。

（4）关门电平V oFF：使输出端维持V oH所允许的最大输入低电平，通常以Vo=0.9V时的Vi定义。

阈值电平V T：V T=（V oFF+V ON）/2。

（5）开门电阻R oN某输入端对地接入电阻，使输出端维持低电平所需的最小电阻值。

（6）关门电阻R OFF某输入端对地接入电阻，使输出端维持高电平所允许的最大电阻值。

TTL与非门输入端的电阻负载特性曲线：(7)输出低电平负载电流I OL：输出保持低电平V O=0.4V时所允许的最大灌流。

(8)输出高电平负载电流I OH：输出保持低电平V O=0.9V时所允许的最大拉流。

(9)平均传输延迟时间t pd：开通延迟时间t OFF：输入正跳变上升到1.5V相对输出负跳变下降到1.5V的时间间隔;关闭延迟时间t ON：输入负跳变下降到1.5V相对输出正跳变上升到1.5V的时间间隔;平均传输延迟时间：开通延迟时间与关闭延迟时间的算术平均值，t pd=（t OFF+t ON）。

2.与非门电压传输特性：3..TTL与非门的逻辑特性：表1三、实验仪器及器件示波器1台数字万用表1台多功能电路实验箱1台四、实验内容1．测量输入短路电流：测试方法:将与非门的每个输入端依次经过电流表接地，电。

(如右图1)流表读数为IIS，开门电平V ON，开门电阻R oN：2.测量输出高电平V测量方法：将任一输入端接R W=10K电位器到地，其余输入端悬空，输出端规定规定的模拟负载R L，则下拉电阻为：R L=V OH/2*N*IIH=3.6KΩ当R W=0时，测出输出端电压V OH;若电位器阻值从零逐渐增大，输出电压下降为V OH的90%时，测出的输入电压即为关门电压V OFF，此时电位器阻值即为关门电阻R OFF。