實驗四 TTL集成邏輯門的邏輯功能與參數(shù)測試

1、實驗四 TTL集成邏輯門的邏輯功能與參數(shù)測試一、實驗目的1、掌握TTL集成與非門的邏輯功能和主要參數(shù)的測試方法。2、掌握TTL器件的使用規(guī)則。3、進一步熟悉數(shù)字電路實驗裝置的結構,基本功能和使用方法。二、實驗原理本實驗采用四輸入雙與非門74LS20,即在一塊集成塊內含有兩個互相獨立的與非門,每個與非門有四個輸人端。其邏輯框圖、符號及引腳排列如圖 2l(a、(b、(c所示: 圖21 74LS20邏輯框圖、邏輯符號及引腳排列1、與非門的邏輯功能與非門的邏輯功能是:當輸入端中有一個或一個以上是低電平時,輸出端才為高電平;只有當輸入端全部為高電平時,輸出端才是低電平(即有“0”得“l(fā)” 全“l(fā)”得“0

2、” 其邏輯表達式為2、TTL與非門的主要參數(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,電源供給器件的電流。I ccH是指輸出端空載,每個門各有一個以上的輸人端接地,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。手冊中提供的電源電流和功耗值是指整個器件總的電源電流和總的功耗。II ccL和I ccH 測試電路如圖22(a(b所示。注意:TTL電路對電源電壓要求較嚴,電源電壓Vcc只

3、允許在十 5V土10%的范圍內工作,超過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與非門靜態(tài)參數(shù)測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是指被測輸入端接地,其余輸入端懸空,輸出端空載時,由被測輸入端流出的電流值。在多級門電路中,I iL相當于前級門輸出低電平時,后級向前級門灌入的電流,因此它關系到前級門的灌電流負載能力,即直接影響前級門電路帶負載的個數(shù),因此希望I iL小些。I iH是指被測輸入端接高電平,其余輸入端接地,輸出端空載時,流入被測輸入端的電流值。在多級門電路中,它相當于前級門輸出高電平時,前級門的拉電流負載,其大小關系到前級

4、門的拉電流負載能力,希望I iH小些。由于I iH較小,難以測量,一般免于測試。低電平輸入電流I iL和高電平輸入電流I iH的測試電路如圖22(c、(d所示。(3扇出系數(shù)No扇出系數(shù)No是指門電路能驅動同類門的個數(shù),它是衡量門電路負載能力的一個參數(shù),TTL與非門有兩種不同性質的負載,即灌電流負載和拉電流負載,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此作為門的扇出系數(shù)。N OL的測試電路如圖23所示,門的輸入端全部懸空,輸出端接灌電流負載R L,調節(jié)R L使I OL增大,V OL隨之增高,當V OL達

5、到V OL m(手冊中規(guī)定低電平規(guī)范值小于0.3V時的I OL就是允許灌入的最大負載電流,則 No L=IOLIiL4電壓傳輸特性門的輸出電壓V O隨輸入電壓V i而變化的曲線V O=f(V i稱為門的電壓傳輸特性,通過它可讀得門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、關門電平V Off、開門電平V ON、閾值電平V T等值。測試電路如圖2一4所示,采用逐點測試法,即調節(jié)R W,逐點測得Vi及Vo,然后繪成曲線。 圖23 圖2一4 三、實驗設備與器件1、+5V直流電源2、邏輯電平開關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、1K、10K電

6、位器,200電阻(0.5W各1個。四、實驗內容在合適的位置選取一個14P插座,按定位標記插好74LS20集成塊。1、驗證TTL集成與非門74LS20的邏輯功能:按圖26接線,門的四個輸入端接邏輯開關輸出插口,以提供“0”與“1”電平信號,開關向上,輸出邏輯“1”,向下為邏輯“0”。門的輸出端接由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的真值表逐個測試集成塊中兩個與非門的邏輯功能。74LS20有4個輸入端,有16個最小項,在實際測試時,只要通過對輸入1111、。0111、1011、1101、1110五項進行檢測就可判斷其邏輯功能是否正常。 2、74LS20主要參數(shù)的測試(1分別按圖22、2