数电实验2(TTL门参数)

ttl集成逻辑门的功能与参数测试实验原理一、功能ttl（Transistor-Transistor Logic）集成逻辑门是一种常用的数字逻辑门，可以实现各种逻辑功能。

常见的ttl逻辑门包括与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。

这些逻辑门可以通过不同的输入信号产生不同的输出信号，实现数字电路中的逻辑运算。

ttl集成逻辑门的主要功能是实现数字信号的逻辑运算。

通过将多个逻辑门组合起来，可以构建复杂的数字电路，实现各种复杂的逻辑运算和功能。

二、参数测试为了保证ttl集成逻辑门的正常工作，需要对其参数进行测试。

主要包括以下几个方面：1. 电压参数测试：测试输入电压的范围和输出电压的稳定性。

输入电压必须在规定的范围内才能正常工作，而输出电压需要保持稳定，以确保正常的逻辑运算。

2. 时序参数测试：测试输入信号的上升沿和下降沿的时间，以及输出信号的延迟时间。

这些参数对于数字电路的时序要求非常重要，需要保证信号的传输和处理能够在规定的时间内完成。

3. 功耗测试：测试逻辑门的功耗情况，包括静态功耗和动态功耗。

功耗的大小直接影响数字电路的能耗和散热情况，需要在合理范围内进行控制。

4. 噪声测试：测试逻辑门的噪声情况，包括输入噪声和输出噪声。

噪声对数字电路的稳定性和可靠性有很大影响，需要进行合理的噪声控制和抑制。

三、实验原理ttl集成逻辑门的实验原理主要涉及到晶体管的工作原理和数字电路的逻辑运算原理。

1. 晶体管的工作原理：ttl集成逻辑门中使用的是双极性晶体管（BJT），它由三层半导体材料组成。

晶体管通过控制输入电流的大小来控制输出电流的开关状态，从而实现逻辑运算。

2. 数字电路的逻辑运算原理：ttl集成逻辑门通过将多个晶体管组合在一起，形成逻辑电路。

输入信号经过逻辑门的处理，根据不同的逻辑关系产生相应的输出信号。

例如，与门的输出信号为两个输入信号的逻辑与运算结果，或门的输出信号为两个输入信号的逻辑或运算结果。

实验二TTL与非门的参数和特性测试实验目的：测试TTL与非门的参数和特性实验器材：1.TTL与非门电路板2.电源3.示波器4.逻辑分析仪5.连接线6.其他必要的辅助器件（如电阻、电容等）实验原理：TTL与非门（英文全称：Transistor-Transistor Logic NOT Gate）是一种常用的数字逻辑门电路，它是由晶体管和电阻等元器件构成的。

TTL与非门的主要功能是将输入信号取反，并输出到输出端。

在TTL与非门的电路中，输入信号为低电平时，输出信号为高电平；输入信号为高电平时，输出信号为低电平。

实验步骤：1.将TTL与非门电路板连接到电源上，并将示波器和逻辑分析仪连接到电路板上相应的引脚上。

2.开启电源，使电路板正常工作。

3.测量并记录输入端和输出端的电压。

输入端的电压为高电平时，记录输出端的电压，输入端的电压为低电平时，记录输出端的电压。

4.分析所测得的数据，并绘制输入电压和输出电压的关系曲线。

5.测试TTL与非门的最大工作频率。

通过改变输入信号的频率，逐渐增大频率直到输出信号出现错误，记录频率值。

6.测试TTL与非门的功耗特性。

测量输入电压为高电平时的功耗，以及输入电压为低电平时的功耗，并对测得的数据进行比较和分析。

实验结果：根据实验步骤和实验原理进行实验后，我们可以得到以下结果：1.输入端和输出端的电压关系。

根据测得的数据，绘制出输入电压和输出电压的关系曲线图。

2.最大工作频率。

记录输出信号出现错误的频率值，作为TTL与非门的最大工作频率。

3.功耗特性。

测量输入电压为高电平时的功耗和输入电压为低电平时的功耗，并对比分析。

实验分析：根据实验结果，我们可以对TTL与非门的参数和特性进行分析。

1.输入电压和输出电压关系。

通过绘制输入电压和输出电压的关系曲线图，可以分析出TTL与非门的转换特性和输入输出电平的范围。

2.最大工作频率。

通过得到的最大工作频率值，可以判断TTL与非门的响应速度和应用场合。

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与非门逻辑功能及参数测试一、实验目的1、熟悉TTL与非门外型和管脚引线排列。

2、掌握TTL门电路逻辑功能测试方法。

3、掌握TTL门电路传输特性及主要参数的测试方法。

二、实验仪器1、万用表1块2、晶体管毫伏表1台3、数字电路实验箱1台4、器件74LS00 二输入端四与非门1片三、实验原理本实验采用四“与非”门74LS00，它共有四组独立的“与非”门（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），每组有两个输入端，其插脚位置如图1-15-1所示。

图1-15-1 74LS00引线排列图1-15-2 74LS00与非门（一组）每组的构造和逻辑功能相同。

现以其中一组说明如下：TTL与非门电路如图1-15-2所P AB “与非”TTL。

为输出端。

逻辑功能为P为“与非”门的二个输入端，B和A示。

．门的主要参数有：1、扇入系数N和扇出系数N：能使电路正常工作的输入端数目称为扇入系数N，电i0i路正常工作时能带动的同类门的数目称为扇出系数N。

02、输出高电平V：一般V≥3V。

OHOH3、输出低电平V：一般V≤0.3V。

OLOL4、电压传输特性曲线，开门电平V和关门电平V：图1-15-3所示之V~V关系曲0ONOFFi线称为电压传输特性曲线。

使输出电压V刚刚达到低电平V时的最低输入电压V称为开i0OL门电平V。

使输出电压V刚刚达到高电平V时的输入电压V称为关门电平V。

OFFOHON0i图1-15-3 电压传输特性曲线图1-15-4 输出波形延迟于输入波形5、输入短路电流I：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RD为输入短路电流I。

RD6、空载导通功耗P：指输入全部为高电平输出为低电平时的功率损耗。

ON7、空载截止功耗P：指输入为低电平输出为高电平时的功率损耗。

OFF8、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，称为噪声容限。

其中输入低电平时的噪声容限为V=V-V，而输入高电平时的噪声容限为ILNLOFF V=V-V。

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。

第二次实验报告实验一 TTL 与非门参数测试一、实验目的要求1， 熟悉TTL 与非门的外形和管脚排列 2， 掌握TTL 与非门逻辑功能的测试方法3， 掌握TTL 与非门主要参数的测试方法，加深理解TTL 与非门参数及其物理意义 二 实验仪器、设备直流稳压电源，电子电路调试器，万用表，74LS20、电位器、电阻 三、实验线路、原理框图 （一）74LS20的管脚排列74LS20是一块由两个4输入端与非门组成的小规模集成电路，其逻辑表达式为Y=D C B A 。

它具有14个外引管脚，当芯片的缺口朝左方时，芯片的左上方为14号脚，接电源Vcc （所有TTL 集成电路使用的电源电压均为Vcc=+5V ），右下方7号脚GND 接0V 。

多数芯片的电源引脚是对角线分布的。

芯片的外引脚管排列规则，通常是左下方是1号脚，按逆时针方向递增排列。

它的引脚图如下：图1（二）74LS20的静态参数 1，低电平输出电源电流I ccl低电平输出电源电流I ccl 是指：所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。

测试电路如下：图22，输入短路电流I Is低电平输入电流是指：被测输入端的输入电压V Il =0.4V,其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流值。

测试时，把被测输入端接地，可以测得与非门的输入短路电流I Is ，此值可1B 1C 1D 1Y 地近似地代替I Il值。

测试电路如下：图33，电压传输特性电压传输特性是反映输出电压V0与输入电压V1之间关系的特性曲线。

测试电路如下：图4四、实验方法步骤（一）74LS20逻辑功能的测试任选一个与非门，将三个输入端A、B、C、D分别接电子电路调试器的状态设置开关，其余不用的输入端悬空（或接高电平），输出端接LED逻辑电平指示器，逐个按真值表扳动状态设置开关。

测试结果如下：（二）测试74LS20的静态参数1，测试低电平输出电源电流I ccl按图2接线，测试结果为I ccl=1.45mA2，测试输入短路电流I Is按图3接线，测试结果为I Is=0.1mA4，根据上表描点作图，如下图所示：。

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与非门电路参数测试实验目的：本实验旨在通过测试TTL与非门电路的参数，了解其工作原理和性能特点。

实验器材：数字逻辑实验箱、集成电路74LS04、电压源、示波器、数字多用表、电线等。

实验原理：TTL与非门是一种常用的数字逻辑门电路，常用于数字电路的设计和实现。

它具有逻辑非的功能，即实现对输入信号的取反。

TTL与非门电路的输入输出关系可以用逻辑表达式表示为：Y=A'，其中Y为输出信号，A为输入信号。

实验步骤：1.将74LS04集成电路插入数字逻辑实验箱中，注意要正确插入。

2.连接电源和接地线，并调整电源输出电压为5V。

3.连接输入信号线和输出信号线：a.将一个电线连接到IC上与A端子相对应的脚，将另外一端连接到任意电路板上指定的地线上。

b.将另一个电线连接到IC上与Y端子相对应的脚，将另外一端连接到示波器的输入端。

4.打开电源，示波器波形显示器显示的为输入信号脉冲波形。

通过调整输入信号线连接的电路板上的电源按键，可以控制输入信号的高低电平。

5.分别测量输入信号电压高低电平的值，记录在实验报告中。

6.同样地，分别测量输出信号电压高低电平的值，记录在实验报告中。

7.将输入信号反转，重新进行步骤4-6，并记录测量结果。

8.关闭电源，并将实验器材恢复到初始状态。

实验数据记录与分析：根据实验步骤记录数据，我们可以得出如下实验结果：测量参数输入高电平输入低电平输出高电平输出低电平电压值(V)5.000.004.900.10通过测量数据，我们可以得出以下结论：1.输入高电平的值为5V，输入低电平的值为0V，符合TTL电平标准。

2.输出高电平的值为4.90V，输出低电平的值为0.10V，符合TTL电平标准。

3.TTL与非门电路在输入信号取反的情况下，输出信号与输入信号完全相反，即输入高电平得到输出低电平，输入低电平得到输出高电平。

实验结论：通过对TTL与非门电路的测试，我们得到了其输入输出电平参数的测量结果，并验证了TTL与非门的工作原理。

实验2TTL门电路性能参数测试实验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 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。