试验五集成逻辑门电路的功能测试与应用

1、实验五集成逻辑门电路的功能测试与应用1 .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 器件的使用规那么；(3) 熟悉数字电路实验箱的结构，根本功能和使用方法；2. 实验设备与器件1)5V直流电源，2)逻辑电平开关，3)0-1 指示器，4)直流数字电压表，5)直流毫安表，6)直流微安表，7)74LS20X2, 8)WS30 1k、10k 电位器各一，9)200Q电阻器(0.5Q)一个。3. 实验原理门电路是组成数字电路的最根本的单元，包括与非门、与门、或门、或非门、与或非门、异或门、集成电极开路与非门和三态门等。最常用的集成门电路有TTL 和 C

2、MOS 两大类。TTL 为晶体管一晶体管逻辑的简称，广泛的应用于中小规模电路，功耗较大。本实验采用 4输入双与非门 74LS20,即在一块芯片内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。其逻辑表达式为Y=ABCD，逻辑符号及引脚排列如图 5-1(a)、(b)所示。注意:TTL 电路对电源电压要求较严，电源电压VCC只允许在+5V土 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)逻辑符号图 5-174LS20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

3、电平时，输出端才是低电平(即有“0得“1；全“得“0：)(2) TTL与非门的主要参数描述与非门的输入电压 Ui、输出电压 Uo 关系可以用电压传输特性 Uo = f(Ui)表示，如图 5-2(a)。从电压传输特性曲线上可以读出门电路的一些重要参数，如输出高电平UOH,输出低电寸 UOL，开门电平 UON，关门电平 UOFF等参数。实际的门电路 UOH和 UOL并不是恒定值，由 于产品的分散性，每个门之间都有差异。在TTL 电路中，常常规定高电平的标准值为3V,低电平的标准值为 0.2V。从 0V到 0.8V都算作低电平，从 2V到 5V都算作高电平，超出了这一范围 是不允许的，因为这不仅会破

4、坏电路的逻辑关系，而且还可能造成器件性能下降甚至损坏。测试电路如图 5-2(b)所示，采用逐点测试法，即调节 Rw,逐点到得 Ui 及 Uo,然后绘成曲 线。(a)电压传输特性(b)测试电路图 5-2电压传输特性及测试电路图中：UOH：指一个(或几个)输入端是低电平时输出的电平；UOL:指输入指端全为高电平时输出的电平；UON:在额定负载下得到规定的低电平，输入端应加的最小输入电平；UOFF：通常规定保证输出电压为标准高电平的条件下所允许的最大输入电平。AHCD13 4 5 6(b)引脚排列14 L3 12 11 10 Q 84.实验内容在数字箱 14芯 IC插座上，将芯片的小缺口与 IC插座

5、的缺口对准插上 74LS20四输入 双与非门集成元件。在适宜的位置选取一个 14咖座，并接好线，如图 5 6 所示。验证 TTL 集成与非门 74LS20的逻辑功能按照图 5-6接线，14脚接+5V电源，7脚接地；门的四个输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0 与“1 电平信号，开关向上，输出逻辑“1；向下为逻辑“0；门的输出端接由 LED发光二极管组成的 0-1指示器的显示插口，LED 亮红色为逻辑 “1；亮绿色为逻辑 “0：接线后检查无误，通电，按表 5-1的真值表改变 A、B、C、D 状态，观察记录输出状态。逐个测试集成块 中两个与非门的逻辑功能，从实验结果中写出逻辑表达式丫。图 5-6与

6、非门逻辑功能测试电路74LS20主要参数的测试用 74LS20元件中的任一四输入与非门按图 5-2(b)连接线路，接线检查无误后通电，准备测 试。调节电位器 Rw,使输入电压 Ui 按照表 5-2要求从 0V逐渐增大(用万用表测量电压的大小)， 同时测量对应的输出UO的数值，将其填入表 5-2中。表 5-2Ui(V)00.20.40.60.81.01.52.02.53.03.54.0Uo(V)根据表 5-2的结果，在坐标纸上画出电压传输特性Uo=f(Ui)的关系，并求出输出高电平UOH、输出低电平 UOL、关门电平UOFF、开门电平 UON 进行分析。2) 写出芯片 74LS20的逻辑表达式。

7、3) 画出实测的电压传输特性曲线，并从中读出各有关参数值。4) 写出图 5-7的真值表，与表 5-3比照，并写出最简表达式，总结逻辑电路的分析方法。6.TTL集成电路使用规那么输入输出AnBnCnDnYiY21111011r 11101i110i1110(3)用 74LS20元件中的二个四输入与非门按图 图 5-7中所示电路的逻辑功能，将测试输出结 果填入表 5-3,并写出它的最简逻辑表达式。(选做)图 5-7 TTL 与非门应用电路5.实验报告1)记录、整理实验结果，并对结果输入输出ABCY0 1000010100 n111 00101110111表5-15-7连接线路，接线检查无误后通电，

8、测量表 5-3(1) 接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。(2)电源电压使用范围为+4.5V+5.5V之间，实验中要求使用 Vcc = +5V ,电源极性绝对不 允许曲昔。(3) 闲置输入端处理方法1) 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较多的复杂电路，所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不允许悬空。2) 直接接电源电压 Vcc。(也可以串入一只 110k Q 的固定电阻)或接至某一固定电压(+2.4V v V 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) 假设前级驱动能力允许，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 R4.7KQ时，输入端相当于逻辑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(集电极开路