厦大数电实验二TTL与非门电路参数测试
实验二TTL与非门的参数和特性测试
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
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。
ttl与非门的测试及功能转换实验报告
ttl与非门的测试及功能转换实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解 TTL 与非门的工作原理，掌握其测试方法，并探索如何实现其功能转换。
通过实际操作和测量，加深对数字逻辑电路的理解，提高电路分析和设计的能力。
二、实验原理（一）TTL 与非门的逻辑功能TTL 与非门是一种基本的数字逻辑门电路，其逻辑表达式为：＄Y ＝＼overline{AB}＄，即当输入 A 和 B 均为高电平时，输出 Y 为低电平；否则，输出 Y 为高电平。
（二）TTL 与非门的电气特性TTL 与非门具有一些重要的电气特性，如输入低电平电压＄V_{IL}＄、输入高电平电压＄V_{IH}＄、输出低电平电压＄V_{OL}＄、输出高电平电压＄V_{OH}＄、输入电流＄I_{IL}＄、输入电流＄I_{IH}＄、输出电流＄I_{OL}＄、输出电流＄I_{OH}＄等。
（三）功能转换通过对 TTL 与非门输入和输出的组合，可以实现其他逻辑功能，如与门、或门、非门等。
三、实验设备与器材1、数字电路实验箱2、双踪示波器3、数字万用表4、 TTL 与非门芯片 74LS00四、实验步骤（一）测试 TTL 与非门的逻辑功能1、将 74LS00 芯片插入实验箱的插座中，按照芯片引脚图连接电路。
2、分别将输入 A 和 B 接高电平（＋5V）或低电平（0V），使用数字万用表测量输出 Y 的电平，并记录结果。
3、改变输入 A 和 B 的电平组合，重复上述测量，验证 TTL 与非门的逻辑功能。
（二）测试 TTL 与非门的电气特性1、测量输入低电平电压＄V_{IL}＄：将输入 A 接地，逐渐增加输入电压，直到输出 Y 从高电平变为低电平，此时的输入电压即为＄V_{IL}＄。
2、测量输入高电平电压＄V_{IH}＄：将输入 A 接＋5V，逐渐降低输入电压，直到输出 Y 从低电平变为高电平，此时的输入电压即为＄V_{IH}＄。
3、测量输出低电平电压＄V_{OL}＄：将输入 A 和 B 均接高电平，使用数字万用表测量输出 Y 的电压，即为＄V_{OL}＄。
实验二 TTL集成门电路的逻辑功能与参数测试
图 3 扇出系数测试电路
图 4 传输特性测试电路
(4)电压传输特性
门的输出电压Vo 随输入电压Vi 而变化的曲线称为门的电压传输特性，通常它 可读得门电路的一些重要参数。测试电路如图 4 所示，采用逐点测试法，即调节
Rw ，逐点测得Vo 及Vi ，然后绘成曲线。
2
3．TTL 集成电路使用规则 （1）插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 （2）使用电源电压范围为+4.5V～+5.5V。实验中要求使用VCC =+5V。电源极性 绝对不允许接错。 （3）闲置输入端处理方法
*若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。 （4）输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当 R≤0.5KΩ 时，输入端相当于逻辑“0”；当 R≥2KΩ 时，输入端相当于逻辑“1”。 对于不同系列的器件，要求的阻值不同。 （5）输出端不允许并联使用（三态门和 OC 门除外）。否则不仅会使电路逻辑功 能混乱，并会导致器件损坏。 （6）输出端不允许直接接电源VCC 、不允许直接接地，否则会损坏器件。
*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教多的复杂电路，所有 控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不允许悬空。
*直接接电源电压 VCC（也可以串入一只 1∽10KΩ 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。
3
图 5 与非门逻辑功能测试电路 2．74LS20 主要参数的测试 （1）分别按图 2、3 接线并进行测试，将测试结果记入表 2 中。 （2）按图 4 接线，调节电位器 Rw 使从 0V 向高电平变化，逐点测量Vo 和Vi 的对 应值，记入表 3 中。 五、实验记录：表 1
TTL与非门参数测试
2．根据实验数据画出传输特性曲线，试在曲线上标出VOH、VOL、VON、VOFF，计算VNH和VNL。
六、思考题
1．TTL电路多余的输入端应如何处理?为什么?
与非门多余的输入端：①悬空；②接高电平；③与一个有效端接在一起。或非门多余的输入端①接地②与一个有效端接在一起。其原则是无效输入端不能影响输入和输出之间的逻辑关系。
表一
带负载
开路
VOH(V)
VOL(V)
VOH(V)
VOL(V)
3.59
0.296
4.04
0.08
(2)测量输入开门电平VON和关门电平VOFF
表二
VOH(V)
VOFF(V)
VOL(V)
VON(V)
3.59
1.14
0.296
1.92
(3)测量低电平输入电流IIL和高电平输入电流IIH；
表三
IIL(mA)
(4)输入开门电平VON和关门电平VOFF
VON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VON。
VOFF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。
(5)扇出系数N0
N0是说明输出端负载能力的一项参数，它表示驱动同类型门电路的数目。N0的大小主要受输出低电平时，输出端允许灌人的最大电流的限制，如灌人负载电流超出该数值，输出低电平将显著抬高，造成下一级逻辑电路的错误动作。
V0(V)
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
V0(V)
厦大数电实验二TTL与非门电路参数测试
厦⼤数电实验⼆TTL与⾮门电路参数测试实验⼆ TTL 与⾮门电路参数测试⼀、实验⽬的1、掌握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I IS ：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I IH ：与⾮门某输⼊端接Vcc ，其他输⼊端悬空或接Vcc 时，流⼊该输⼊端的电流. (3)开门电平V ON ：使输出端维持V OL 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 OH 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)平均传输延迟时间tpd ：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。
2.与⾮门电压传输特性： 3.TTL 与⾮门的逻辑特性：三、实验仪器⽰波器1台函数信号发⽣器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，电流表读数为IIS。
2.测量输⼊⾼电平电流：测量⽅法：将与⾮门的每个输⼊端依次经过电流表接5V电源，电流表读数为I IH。
实验二 TTL逻辑电路测试
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。
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实验二 TTL 与非门电路参数测试
一、实验目的
1、掌握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I IS ：
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I IH ：
与非门某输入端接Vcc ，其他输入端悬空或接Vcc 时，流入该输入端的电流. (3)开门电平V ON ：
使输出端维持V OL 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 OH 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)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。
2.与非门电压传输特性： 3.TTL 与非门的逻辑特性：
三、实验仪器
示波器1台
函数信号发生器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，电流表读数为I
IS。
2.测量输入高电平电流：
测量方法：将与非门的每个输入端依次经过电流表接5V电源，电流表读数为I
IH。
3.测量输出高电平V
OH ，输入关门电平V
OFF
，关门电阻R
OFF
：
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，输出端接上规定的模拟负
载R
L
，则下拉电阻为：
R L =V
OH
/2*N*I
IH
=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平V
OFF ，此时电位器阻值即为关门电阻R
OFF。
4.测量输出低电平V
OL ，输入开门电平V
ON
，开门电阻R
ON
：
测量方法：将任一输入端接RW=10K电位器到地，其余输入端悬空，输出端接上规定的模拟负载R
L
，则上拉电阻为：
R
L =V
OL
/N*I
IL
=390Ω
当R
W =10K时，测出输出端电压V
OL
;若电位器阻值从10k逐渐增小，输出电压上升为0.4V时，测
出的输入电压即为开门电压V
ON ，此时电位器阻值即为开门电阻R
ON。
表1 TTL 参数
5.测量电压传输特性曲线：
示波器测量方法：输入正弦信号Vi（f=200Hz,V
ip-p =5V,V
IL
=0V）,示波器置X-Y扫描。
同时
X(CH1)、Y(CH2)置DC耦合，观测并定量画出与非门电压传输特性曲线，用示波器比较法测量V
OH
，
V
OL ，V
OFF
，V
ON。
并与前面电压表测量数据比较。
表3 电压传输特性曲线参数
6.平均传输延迟时间的测量：
=T/6。
用示波器观测振荡波形，并测出振荡周期T，计算出平均传输延迟时间t
pd
T=47.2nS t pd=T/6=7.87 nS
六、实验小结
示波器测量振荡周期的优点：直观，计算简便，易于操作。
；缺点：测量高频率信号时对数字示波器性能有较高要求
电压传输特性曲线：。