實(shí)驗(yàn)四 TTL集成邏輯門(mén)的邏輯功能與參數(shù)測(cè)試

1、實(shí)驗(yàn)四 TTL集成邏輯門(mén)的邏輯功能與參數(shù)測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握TTL集成與非門(mén)的邏輯功能和主要參數(shù)的測(cè)試方法。2、掌握TTL器件的使用規(guī)則。3、進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu),基本功能和使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用四輸入雙與非門(mén)74LS20,即在一塊集成塊內(nèi)含有兩個(gè)互相獨(dú)立的與非門(mén),每個(gè)與非門(mén)有四個(gè)輸人端。其邏輯框圖、符號(hào)及引腳排列如圖 2l(a、(b、(c所示: 圖21 74LS20邏輯框圖、邏輯符號(hào)及引腳排列1、與非門(mén)的邏輯功能與非門(mén)的邏輯功能是:當(dāng)輸入端中有一個(gè)或一個(gè)以上是低電平時(shí),輸出端才為高電平;只有當(dāng)輸入端全部為高電平時(shí),輸出端才是低電平(即有“0”得“l(fā)” 全“l(fā)”得“0

2、” 其邏輯表達(dá)式為2、TTL與非門(mén)的主要參數(shù)(1低電平輸出電源電流I ccL和高電平輸出電源電流I ccH與非門(mén)處于不同的工作狀態(tài),電源提供的電流是不同的。I ccL是指所有輸入端懸空,輸出端空載時(shí),電源供給器件的電流。I ccH是指輸出端空載,每個(gè)門(mén)各有一個(gè)以上的輸人端接地,其余輸入端懸空,電源提供給器件的電流。通常I ccL>I ccH,它們的大小標(biāo)志著器件靜態(tài)功耗的大小。器件的最大功耗為P=V cc I ccL。手冊(cè)中提供的電源電流和功耗值是指整個(gè)器件總的電源電流和總的功耗。II ccL和I ccH 測(cè)試電路如圖22(a(b所示。注意:TTL電路對(duì)電源電壓要求較嚴(yán),電源電壓Vcc只

3、允許在十 5V土10%的范圍內(nèi)工作,超過(guò)5.5V將損壞器件;低于4.5V器件的邏輯功能將不正常。 圖22 TTL與非門(mén)靜態(tài)參數(shù)測(cè)試電路圖低電平輸入電流I iL和高電平輸入電流I iH。I iL是指被測(cè)輸入端接地,其余輸入端懸空,輸出端空載時(shí),由被測(cè)輸入端流出的電流值。在多級(jí)門(mén)電路中,I iL相當(dāng)于前級(jí)門(mén)輸出低電平時(shí),后級(jí)向前級(jí)門(mén)灌入的電流,因此它關(guān)系到前級(jí)門(mén)的灌電流負(fù)載能力,即直接影響前級(jí)門(mén)電路帶負(fù)載的個(gè)數(shù),因此希望I iL小些。I iH是指被測(cè)輸入端接高電平,其余輸入端接地,輸出端空載時(shí),流入被測(cè)輸入端的電流值。在多級(jí)門(mén)電路中,它相當(dāng)于前級(jí)門(mén)輸出高電平時(shí),前級(jí)門(mén)的拉電流負(fù)載,其大小關(guān)系到前級(jí)

4、門(mén)的拉電流負(fù)載能力,希望I iH小些。由于I iH較小,難以測(cè)量,一般免于測(cè)試。低電平輸入電流I iL和高電平輸入電流I iH的測(cè)試電路如圖22(c、(d所示。(3扇出系數(shù)No扇出系數(shù)No是指門(mén)電路能驅(qū)動(dòng)同類門(mén)的個(gè)數(shù),它是衡量門(mén)電路負(fù)載能力的一個(gè)參數(shù),TTL與非門(mén)有兩種不同性質(zhì)的負(fù)載,即灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載,因此有兩種扇出系數(shù),即低電平扇出系數(shù)N OL和高電平扇出系數(shù)N OH,通常I iHI iL;則N OH>N OL,故常以N OL此作為門(mén)的扇出系數(shù)。N OL的測(cè)試電路如圖23所示,門(mén)的輸入端全部懸空,輸出端接灌電流負(fù)載R L,調(diào)節(jié)R L使I OL增大,V OL隨之增高,當(dāng)V OL達(dá)

5、到V OL m(手冊(cè)中規(guī)定低電平規(guī)范值小于0.3V時(shí)的I OL就是允許灌入的最大負(fù)載電流,則 No L=IOLIiL4電壓傳輸特性門(mén)的輸出電壓V O隨輸入電壓V i而變化的曲線V O=f(V i稱為門(mén)的電壓傳輸特性,通過(guò)它可讀得門(mén)電路的一些重要參數(shù),如輸出高電平V OH;、輸出低電平V OL、關(guān)門(mén)電平V Off、開(kāi)門(mén)電平V ON、閾值電平V T等值。測(cè)試電路如圖2一4所示,采用逐點(diǎn)測(cè)試法,即調(diào)節(jié)R W,逐點(diǎn)測(cè)得Vi及Vo,然后繪成曲線。 圖23 圖2一4 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、+5V直流電源2、邏輯電平開(kāi)關(guān)3、邏輯電平顯示器4、直流數(shù)字電壓表5、直流毫安表6、74LS20 兩個(gè)、1K、10K電

6、位器,200電阻(0.5W各1個(gè)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在合適的位置選取一個(gè)14P插座,按定位標(biāo)記插好74LS20集成塊。1、驗(yàn)證TTL集成與非門(mén)74LS20的邏輯功能:按圖26接線,門(mén)的四個(gè)輸入端接邏輯開(kāi)關(guān)輸出插口,以提供“0”與“1”電平信號(hào),開(kāi)關(guān)向上,輸出邏輯“1”,向下為邏輯“0”。門(mén)的輸出端接由LED發(fā)光二極管組成的邏輯電平顯示器(又稱01指示器”的顯示插口, LED亮為邏輯“1”、不亮為邏輯“0”。按表 22的真值表逐個(gè)測(cè)試集成塊中兩個(gè)與非門(mén)的邏輯功能。74LS20有4個(gè)輸入端,有16個(gè)最小項(xiàng),在實(shí)際測(cè)試時(shí),只要通過(guò)對(duì)輸入1111、。0111、1011、1101、1110五項(xiàng)進(jìn)行檢測(cè)就可判斷其邏輯功能是否正常。 2、74LS20主要參數(shù)的測(cè)試(1分別按圖22、2