实验31 TTL与非门参数测试及使用
031_TTL与非门参数测试
南昌大学TTL与非门参数测试实验报告信息工程学院电气自动化系031 班级（专业）日期年月日实验名称：TTL与非门参数测试学号成绩（一）实验目的与内容：实验目的：1．初步认识集成数字电路组件，熟悉其引脚排列和功能。
2．学习TTL与非门功能的测试方法。
3．学习TTL与非门主要参数的测试方法。
4．学习实验板或实验箱的使用。
实验内容：1．TTL“与非”门逻辑功能测试。
2．TTL与非门主要参数的测试。
3．测量空载功耗P on 。
4．测量输入高压电平U oh和关门电平U aff 。
5．测量输出低电平U01和开门电平U on 。
6．测量扇出系统N 。
（二）实验仪器及设备：（三）实验原理及步骤：试验原理图：（四）实验结果记录：将试验结果填入下表：（五）实验数据处理与结果分析：1．Iis是测量输入短路电流Iis.2．当接线按25-5时，A,B，Q都是空，测量电流Io.Pon=Io*Ucc=0.1*0.001*5=0.0005(W)3．测量输出高压电平Uoh和关门电平Uoff.调节Rp使Ui<=0.8,测量Ui=0.9Uoff值。
测量关门电平Uoff，调节Rp,使Uo=0.9Uoh,测量Ui=Uoff的值。
4．测量输出低电平UoL和开门电平Uon:①.测量输出低电平UoL,调节Rp使Ui>=1.8V,测量Uo.②.测量开门电平Uon,调节Rp,使Uo=UoL/0.9,测量Ui=Uon值。
5．误差分析。
①操作过程中出现错误②仪器设备精度存在误差③读取数据产生误差（六）思考问题：1．与非门的输出端能否接+5V（电流）或接地？答：与非门的输出端应该接+5V或接地。
因为+5V的电压可能烧坏门电路。
2．在实际应用中，与非门的闲置端应如何处置？答：在实际应用中，与非门的闲置端应接入高电平，因为高电平对与非门无影响。
TTL与非门参数的测试
74LSTTL与非门 （一组）的内部
电路
四与非门74LS00的主要参数：
1. 扇出系数NO：电路正常工作时能带动的 同类门的数目称为扇出系数NO。
2. 输出高电平VOH：一般VOH > = 2.4V。
3. 输出低电平VOL：一般VOL < = 0.4V。
4. 高电平输入电流IIH：指当一个输入端接 高电平，而其它输入端接地时从电源流 过高电平输入端的电流。
本实验采用四“与非门”74LS00，其 引脚排列如图1.1.1所示:
74LS00 的引脚排列图
它共有四组独立的“与非”门，每组有两个 输入端。各组的构造和逻辑功能相同，现以 其中的一组加以说明。TTL与非门的电路结 构如图1.1.2所示:
A、B为输入端，Z为输出端，与非门的逻 辑表达式为Z= AB ，当A、B均为高电平 时，Z为低电平“0”；当A、B中有一个为 低电平或二者均为低电平时，Z为高电平 “1”。
实验目的
‣ 了解四与非门74LS00的主要参 数。
‣ 掌握74LS00的引脚排列及四组 组合构造。
‣ 了解74LS00四与非门各组构造 的内部电路及其逻辑功能。
实验原理
TTL门电路是最简单、最基本的数 字集成电路元件，利用其通过适当的 组合连接便可以构成任何复杂的组合 电路。因此，掌握TTL门电路的工作 原理，熟悉、灵活的使用它们是数字 技术工作者必备的基本功之一。
* 注意万用表电压与电流档的选择。
实验仪器与器件
数字电路实验箱
1个
示波器
1台
集成电路74LS00
1片
元器件
电阻： 680，200，1K 电位器：1K，10K
共3个 共2个
实验报告要求
数字电路实验报告——TTL与非门参数测试
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：。
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)
试验一TTL与非门的参数测试
试验一TTL与非门的参数测试TTL是“Transistor-Transistor Logic”的缩写，是一种常用的数字逻辑电路家族。
而非门是TTL电路中的一种基本逻辑门，用于实现逻辑反相操作。
在这篇文章中，我们将进行TTL与非门的参数测试。
TTL与非门是由晶体管等离子晶体管作为开关来实现的。
在这个实验中，我们将测试TTL与非门的三个重要参数：输入电压(Vin)与输出电压(Vout)之间的电平转换阈值(Vih和Vil)、输入电压的电流特性以及输出电压的输出电流特性。
我们将逐个测试这些参数，以了解TTL与非门的性能。
首先，我们将测试输入电压与输出电压之间的电平转换阈值。
这是指在何种输入电平下，TTL与非门会进行状态改变。
通常情况下，高电平对应逻辑1，低电平对应逻辑0。
我们将选择一系列不同的输入电压，并记录产生的输出电平。
通过这些数据，我们可以通过绘制输入电压与输出电压的关系曲线来确定电平转换阈值。
接下来，我们将测试输入电压的电流特性。
这是指在不同输入电压下，TTL与非门的输入端的电流变化情况。
我们将使用电压表来测量不同输入电压下的输入电流，并记录这些数据。
通过这些数据，我们可以确定TTL与非门的输入电压与输入电流之间的关系。
最后，我们将测试输出电压的输出电流特性。
这是指在不同输出电压下，TTL与非门的输出端的输出电流变化情况。
我们将使用电流表来测量不同输出电压下的输出电流，并记录这些数据。
通过这些数据，我们可以确定TTL与非门的输出电压与输出电流之间的关系。
在进行这些测试时，我们需要注意到TTL与非门的工作电压范围。
根据TTL与非门的规格书，我们需要提供正确的电源电压和电流以确保测试的准确性。
此外，我们还应该注意到TTL与非门的温度特性，因为温度的变化可能会对测试结果产生影响。
通过对TTL与非门的参数进行测试，我们可以了解其性能特点，并在实际应用中进行正确的设计与布局。
这对于保证电路的可靠性和稳定性非常重要。
ttl与非门的应用实验报告
ttl与非门的应用实验报告一、实验目的和原理本实验旨在学习TTL与非门的应用，实现门电路的基本功能，测试器件的信号电平和电流等特性参数，并运用TTL与非门实现数字电路中的简单逻辑运算。
TTL与非门是一种基础的门电路，其原理是利用二极管的正反向导通特性实现信号的逻辑反转。
TTL与非门具有两个输入端口和一个输出端口，当A和B两个输入端口都为高电平（电压为3.4V ~ 5V）时，输出端口为低电平（电压为0V），否则输出端口为高电平。
二、实验器材和步骤本次实验需要用到以下器材：1. TTL与非门2. 面包板3. 电压表4. 开关5. 电池操作步骤：1. 将TTL与非门插入面包板中2. 将开关插入面包板，分别与TTL与非门的两个输入端口连接3. 将电池的正极通过电阻与TTL与非门的Vcc端口相连，将负极接地4. 用电压表分别测试TTL与非门的输入和输出端口的电位和电流5. 分别测试开关接通和断开时，TTL与非门的输出状态三、实验结果经过实验，我们得到了以下结果：1. 在TTL与非门A、B两个输入端口都为高电平时，输出端口电位为低电平，电流为7~10mA。
2. 在TTL与非门A、B两个输入端口中任意一个或两个为低电平时，输出端口电位为高电平，电流为1mA左右。
3. 在开关接通时，TTL与非门此时两个输入端口为高电平，输出端口电位为低电平，电流为7~10mA。
4. 在开关断开时，TTL与非门此时A、B两个输入端口中任意一个或两个为低电平，输出端口电位为高电平，电流为1mA 左右。
四、实验分析通过实验，我们深刻认识到TTL与非门的逻辑反转特性，以及其在数字电路中的重要应用。
TTL与非门采用二极管作为开关元件，由于二极管具有的正反向导通特性，实现输入信号的逻辑反转，提供简单的数字逻辑运算功能。
本次实验中，我们还学习了简单的开关电路连接方法，掌握了输入信号和输出信号的测量方法。
在实际应用中，TTL与非门常用于逻辑运算、数据选择和码转换，广泛应用于计算机和其他数字系统中。
TTL与非门的静态参数测试
【实验题目】TTL与非门的静态参数测试【实验目的】1.掌握TTL与非门电路主要参数和电压传输特性的测试方法。
2.熟悉数字电路实验箱、数字万用表的使用。
【实验仪器及器件】【实验原理】本实验采用四2输入与非门74LS00，即在一块集成块内含有四个互相独立的与非门，每个与非门有2个输入端。
1.TTL原理图及逻辑图TTL与非门内部原理图：图a外部逻辑电路图：图b其中VCC和GND是四个与非门供电电源的输入端。
要使与非门正常工作，前提条件是在VCC和GND端加入合适的电源供应，GND接地，VCC的范围是5V±5%。
2.集成与非门的静态参数：a)输出高电平UOHb)关门电平Uoffc)输出低电平UOLd)开门电平Uone)阈值电压UTf)输入短路电流IISg)输入漏电流IIHh)低电平输出电源电流ICCLi)高电平输出电源电流CCH I j)平均传输延迟时间pd t 3.各参量意义ⅰCCL I 、CCH I 、CCH I与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。
CCL I ：指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供器件的电流。
CCH I ：指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供器件的电流。
P ：为电路空载导通功耗On P 和空载截止功耗O ff P 的平均值，其值为：22CCHCC CCL CC offon I V I V p p p +=+=(通常On P ﹥O ff P )ⅱIS I 、IH IIS I (或IL I )：指北侧输入端接地，其余输入端和输出端悬空时。
由被测输入端流出的电流。
也称低电平输入电流。
在由多级门构成的电路中，IS I 相当前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流。
因此，IS I 越小，前级门带负载的个数就越多。
IH I ：被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端悬空时，流入被测输入端的电流。
也称高电平输入电流。
TTL与非门参数测试(精)
实验教学目的
本实验课是大学有关理工类专业一门重要基础实践教 学课。该实验课重在培养学生数字电路的实践技能，不仅 要求学生完成基本实验、综合实验，还要学会设计中小型 数字系统的工程方法，并能独立完成调试过程。 目的是使学生更好地巩固和加深对理论知识的理解， 增强学生理论联系实际的能力，提高学生的工程素质，通 过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的 学功能与应用；②
必修 综合
与三态门的应用
OC门的线与、驱动和电平转换；③三态门构成的总
线应用。
5
触发器及其应用
①触发器逻辑功能的测试；②触发器逻辑功能
的相互转换和应用；③采用边沿JK（74LS112）、 D（74LS74）触发器和三--八线译码器构成一个 流水灯电路。
容由学生抽签确定，考试过程中由指导老师当场评分，该
实验考试成绩占实验总成绩的30%。
采用教材
采用教材 《电子技术基础实验》 电子基础教学实验中心编著 参考资料
四川大学出版 2005.8
《数字逻辑》毛法尧 高等教育出版社 2000.7
《电子技术基础（数字部分）》康华光 高等教育出版社 2000.6
《数字电子技术基础》阎石
故障检测与排除
用设计好的数字电路进行实验，电路达不到预期的逻辑功能时，如果是组 合电路，说明电路没能按真值表工作；如是时序电路，说明电路没能按状 态表工作，均表明电路存在故障。 发现和排除故障主要掌握数字电路是一个二元系统（只用“0”和“1”两种 状态）的特点，利用“逻辑判断”方法： 1. 完成布线后应检查一遍，以查出漏接和错接的导线。 2. 检查电源是否正常，芯片是否发烫，如是，则立即断电。 3. 用逻辑笔查出断线、引线虚接等。按照电路的逻辑功能，分别检查 各级电路的输入输出是否正常。 4. 对于有故障的多级电路，为减少调测工作量，可将可疑范围分成两 个区，分别检测。 5. 如果怀疑芯片坏了，对于SSI或简单功能的MSI，可以通过测试它的 逻辑功能，迅速判断芯片的好坏。
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第三部分数字电路实验
实验3.1 TTL与非门参数测试及使用
[要点提示]
一、实验目的
二、实验预习要求
三、实验原理
四、实验仪器设备
五、练习内容及方法
六、实验报告
七、思考题
[内容简介]
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.熟悉数字电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。
二、实验预习要求
1.了解数字实验箱的基本结构及使用方法。
2．了解TTL与非门主要参数的定义和意义。
3．熟悉各测试电路，了解测试原理及测试方法。
4．熟悉TTL与非门74LS00的外引线排列。
5．自拟实验步骤和数据表格。
三、实验原理
1．TTL与非门的主要参数
TTL与非门具有较高的工作速度、较强的抗干扰能力、较大的输出幅度和负载能力等优点,因而得到了广泛的应用。
（1）输出高电平VoH：输出高电平是指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值。
空载时，VOH必须大于标准高电平（VSH=2.4 V），接有拉电流负载时，VOH将下降。
测试VOH的电路如图1、1所示。
图1、1 VOh 的测试电路图1、2 VOL的测试电路
（2）输出低电平VOL：输出低电平是指与非门的所有输入端都接高电平时的输出电平值。
空载时，VOL 必须低于标准低电平（VsL=O.4 V），接有灌电流负载时，VOL将上升。
测试VoL电路如图1、2所示。
（3）输入短路电流IIS：输入短路电流IIS是指被测输入端接地，其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流。
前级输出低电平时，后级门的IIS就是前级的灌电流负载。
一般IIS＜1.6mA。
测试IIS的电路见图1、3所示。
（4）扇出系数N：扇出系数N是指能驱动同类门电路的数目，用以衡量带负载的能力。
图1、4所示电路能测试输出为低电平时，最大允许负载电流IOL，然后求得N＝IOL／IIS。
一般N＞8的与非门才被认为是合格的。
图1、3 IIS的测试电路图1、4 扇出系数N的测试电路
2．TTL与非门的电压传输特性
利用电压传输特性不仅能检查和判断TTL与非门的好坏，还可以从传输特性上直接读出其主要静态参数，如VOH、VOL、VON、Voff、VNH和VNL，如图1-5所示。
传输特性的测试电路如图1、6所示。
图1、5 TTL与非门的电压传输特性图1、6 TTL与非门的电压传输特性测试电路
从图1、5中可知：
开门电平VON：是保证输出为标准低电平VSL时，允许的最小输入高电平值。
一般VON＜1．8V。
关门电平VOFF：是保证输出为标准高电平VSH时，允许的最大输入低电平值。
高电平噪声容限VNH：VNH=VSH-VON=2.4V-VON
低电平噪声容限VNL：VNL = VOFF-VSL＝VOFF-0.4V
3．与非门的逻辑功能
与非门的逻辑功能如表1、1所示，只需按真值表逐项验证即可。
本实验选用的TTL与非门为74LS00，它的外引线排列如图1、7所示。
表1、1 TTL与非门功能表
图1、7 74LS00外引线排列图
四、实验仪器设备
1.数字实验箱（+5V电源，单脉冲源，连续脉冲源，逻辑电平开关，LED显示，面包板数码管等）1台。
2.数字万用表1块集成与非门74LS 00 1片。
3.电阻5.1kΩ、1kΩ、5O0Ω、100Ω各1只。
4.电位器1kΩ 、电容0.1uF各1只。
五、练习内容及方法
1．用数字万用表分别测量TTL与非门74LS00在带负载和开路两种情况下的输出高电平VOH和输出低电平VOL。
测试电路如图1、1及图1、2所示。
2．测试TTL与非门的输入短路电流IIS，测试电路如图1、3所示。
3．测试与非门输出为低电平时，允许灌入的最大负载电流IOL，然后利用公式N＝IOL／IIS求出该与非门的扇出系数N。
测试电路见图1、4。
具体测试方法有二:①输入端全部悬空，逐渐减小电阻RP，读出仍能保持Vo＝0．4V的最大负载电流，即IOL。
②输入端全部悬空，输出端用500 Ω电阻代替（10OΩ＋RP）。
用万用表直流电压档测量VO，若VO＜0.4V，则产品合格。
然后再用万用表电流档测出IOL，通过公式计算出扇出系数。
4．测量TTL与非门的电压传输特性曲线。
测量电路如图1、5所示。
在示波器上用X－Y显示方式观察曲线，并用坐标纸描绘出特性曲线，在曲线上标出V OH、V OL、V ON。
V OFF，计算V NH和V NL。
5．按TTL与非门的真值表逐项验证其逻辑功能。
6. TTL集成电路使用规则
（1）接插集成块时,要认清定位标记,不得插反。
（2）TTL与非门对电源电压的稳定性要求较严，只允许在+5V上有上下10%的波动。
电源电压超过+5.5V，易使器件损坏；低于4.5V又易导致器件的逻辑功能不正常。
电源极性绝对不允许接错。
（3）TTL与非门不用的输入端允许悬空（但最好接高电平），不能接低电平。
（4）TTL与非门的输出端不允许直接接电源电压或地，也不能并联使用。
（5）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≤ 680Ω时，输入端相当于逻辑"0"；当R≥4.7KΩ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。
六、实验报告
1．分别列表记录所测得的TTL与非门的主要参数。
2．分别描绘所观察到的TTL与非门的电压传输特性曲线，在曲线上标出有关参数，算出VNH和VNL。
七、思考题
1．与非门不用的输入端应如何处理？为什么？
2．图1、7所示电路为测试TTL与非门逻辑功能的电路。
试对应画出：
（1）SW1接1KHz正方波，SW2接+5V电压时的输出电压波形。
（2）SW1接1KHz正方波，SW2接地时的输出电压波形。
（3）SW1接1KHz负方波，SW2接+5V电压时的输出电压波形。
图1、8 TTL与非门逻辑功能测试电
路
3．请查阅有关资料对TTL器件和CMOS器件的性能作一比较。