TTL 与非门的静态参数测试
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。
电子线路基础数字电路试验2TTL与非门逻辑功能及参数测试
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。
与非门参数测试与组合逻辑电路测试
VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8
&
&
&
&
1234567 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
74LS00 四 2 输入与非门
VCC 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8
&
&
&
1234567 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND
正三角 波 500Hz 4V
&
Y
CH2
5.1K
示 波 器
CH1
• 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VOH、VOL、 VON、VOFF，计算VNH、VNL 。
• 顺时针调节信号发生器面板上的OFFSET旋钮， 使之输出正三角波。
17
测量TTL与非门电压传输特性
VNH= VSH –VON VNL= VOFF–VSL
4
TTL器件的使用规则
•电源电压+VCC: 只允许在+5V±10%范围内，
超过该范围可能会损坏器件或使逻辑功能混乱。
•电源滤波 TTL器件的高速切换，会产生电流 跳变，其幅度约4mA～5mA。该电流在公共走 线上的压降会引起噪声干扰，因此，要尽量缩 短地线以减小干扰。可在电源端并接1个100F 的电容作为低频滤波及1个0.01F～0.1F的电 容作为高频滤波。
出波形。 问题：只有2片74LS00，能否实现？
21
五、实验注意事项
1．电源（＋5V） 核对无误，再接入！
2．输出端不能短路、线与； 3．多余输入端处理方法：
TTL与非门、与门：并联、接+5V 、悬空 TTL或非门、或门：并联、接地、悬空 CMOS电路的任何输入端均不能悬空！！！
实验一(TTL逻辑门电路的参数测试)
实验一TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试一、实验目的1、熟悉数字电路实验箱的结构，基本功能和使用方法2、掌握TTL集成与非门的逻辑功能的测试方法。
3、熟悉TTL门电路主要参数的测量方法。
二、实验设备与器件数字电路实验箱、逻辑测试笔、万用表、74LS20三、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。
其逻辑符号及引脚排列如图1(a)、(b)所示。
(a) (b)图1 74LS20逻辑符号及引脚排列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＝2、TTL与非门的主要参数与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。
●低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH(通常ICCL＞ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小)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。
ICCL和ICCH测试电路如图2(a)、(b)所示。
(a) (b) (c)(d)图2 TTL与非门静态参数测试电路图●低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiHIiL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。
(在多级门电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载，其大小关系到前级门的拉电流负载能力，希望IiH小些。
由于IiH较小，难以测量，一般免于测试。
TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
实验五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＞I CCH ，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P CCL ＝V CC I CCL 。
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。
I CCL 和I CCH 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V CC 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I iL 和高电平输入电流I iH 。
I iL 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，I iL 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I iL 小些。
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)
TTL与非门参数测试
TTL与⾮门参数测试⼀. 实验⽬的1）熟悉TTL与⾮门集成电路的外形和管脚引线排列。
2）通过测试了解与⾮门的直流参数3）加深对与⾮门逻辑功能的认识⼆. 实验仪器(点击可看到图⽚）1. xst-6D电⼦技术综合实验装置2. 500型万⽤表3. DS1052E （点击可阅读使⽤⼿册）4. 元件：74LS20三. 预习要求1. 复习《数字电⼦技术基础》相关内容2. 了解74ls20的逻辑功能和管脚排列；3.ICCL, IIL, IIH, IOL, No,tpd是什么？4. 与⾮门在什么条件下输出⾼电平？什么情况下输出低电平？不⽤的输⼊端怎么处理？5. TTL电路,如果某输⼊端悬空,则相当于给该输⼊端输⼊了什么电平的信号?6. 请说明⽤直流电流表测电路的某个⽀路电流时关键步骤和应注意的事项?四. 实验原理、步骤⾸先，根据逻辑功能检查与⾮门是否良好。
1. 测量下列各直流参数：1）低电平输出时的电源电流ICCL。
门电路的信号输⼊、输出脚悬空，这时门电路的输出处在低电平状态，这时，⽤直流电流表测出IC的Vcc脚的电流。
2）低电平输⼊电流IIL。
3）⾼电平输⼊电流IIH。
4）电压传输特性。
Uon:表⽰与⾮门输出低电平时，允许输⼊的⾼电平的电压值的最⼩值，在图上求出。
(即在VOL=0.4V时,求Vi）Uoff：表⽰与⾮门输出⾼电平时，允许输⼊的低电平的电压值的最⼤值，在图上求出。
（即在VoH=2.4V时，求Vi) 5）扇出系数No得出的⼩数要圆整6）平均传输延迟时间tpd。
我们把输出电压波形滞后于输⼊电压波形的时间叫传输延迟时间(见《数字电⼦技术基础》门电路)。
有两个重要参数tPHL,tPLH，五. 报告要求1）列出直流参数的实测数据表格，，与出⼚参数相⽐，判断参数是否合格。
2) ⼀个该⾮门能驱动多少个TTL门电路？假设LED的⼯作电流是20mA,他可以⽤该门电路直接驱动吗（画出该电路）？3) 画出传输特性，确定VOFF、VON、VOL、VOH值4）列出与⾮门的实测数据表格，看逻辑关系是否相符。
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Bykqhfrom SYSU
一、实验数据及数分析
1.低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH及静态平均功耗P：
ICCL：
测试电路如图1(a)所示，测得ICCL为2.73mA
ICCH：
测试电路如图1(b)所示，测得ICCH为0.90mA
P：
P= = = W=90.75mW
图6(a)
图6(b)
数据分析：由波形图中读得T=92.80ns，则
二、实验思考题
1、TTL与非门和CMOS与非门有何异同点？
答：TTL 与 CMOS 的相同点是：
a.都是与非逻辑元件，可以实现与非逻辑功能
b.输出端都可以悬空
c.都有输出高电平UOH、关门电平Uoff、输出低电平UOL及开门电平Uon等参数
数据分析：综合实验3、4可知，74LS00的跳变电压在在0.981V-1.226V之间，高电平为4.91V，低电平为0.437V。
5.测试TTL与非门的电压传输特性
ui(V)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.85
0.90
0.95
0.975
U0(V)
3.81
3.78
3.77
3.74
3.67
3.60
3.50
3.21
2.91
ui(V)
1.000
1.025
1.050
1.075
1.100
1.15
1.20
1.25
1.30
U0(V)
2.56
2.17
1.84
1.560
0.783
0.186
0.184
0.183
0.182
ui(V)
1.5
2
2.5
3
3.5
4
U0(V)
0.182
0.182
0.182
0.182
0.182
0.182
d.CMOS的逻辑1电平电压接近于电源电压，逻辑0电平接近于0V，具有更宽的噪声容限。
2、如何将与非门作为非门使用？
答：主要有两种方法：
a.将与非门的两输入端短接端，即两输入端输入同一信号
b.将多余输入端接高电平处理，对TTL与非门还可以将其悬空
3、TTL或非门（或门）不用的输入端应如何处理？
答：应接地。因为TTL输入端悬空或接高电平时都相当于逻辑1
用MATLAB拟合，u0关于ui的函数图像，如图5所示
图5
图像分析：在高电平输出范围内，随输入电平增大，输出电平轻微减小；在低电平输出范围内，输出电平基本不随输入电平变化而变化。输入电平在0.85-1.18左右时，输出电平出现跳跃，与实验3、4结果基本相符
6.平均传输延迟时间tpd
测试电路如图6(a)所示，输出波形如图6(b)所示。
图1(a)
图1(b)
数据分析：低电平输出电源电流ICCL比高电平输出电源电流ICCH高，符合理论预测。
2.输入短路电流IIS和输入漏电流IIH：
IIS（或IIL）：
测试电路如图2(a)所示，测得IIS为0.22mA
IIH：
测试电路如图2(b)所示，电流过小，多用电表无测量示数
图2(a)
图2(b)
数据分析：输入短路电流IIS和输入漏电流IIH分别是0.22mA和无示数，均比较小，说明前级门电路带负载的个数较多。
3.输出高电平UOH及关门电平Uoff
测试电路如图3所示，测得UOH为4.91V
则当输出电压为90%UOH（4.419V）时，测得输入电压（即关门电压）为0.981V
图3
4.输出低电平UOL及开门电平Uon
测试电路如图4所示，测得UOL为0.437V
调整输入电压，测得开门电平Uon为1.226V
图4
TTL 与 CMOS 的不同点是：
a.TTL与非门的闲置输入端可以悬空，悬空时相当于接高电平。CMOS与非门闲置输入端应接高电平或地，因CMOS输入悬空时能感应出高电压会损坏芯片；
b.TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。
c.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。