实验二门电路参数测试

1、实验二 门电路特性、参数测试一、实验目的1. 了解数字集成电路外形结构及外部引脚的排列规律。2. 掌握逻辑门电路主要特性、参数的测试方法。3学习查阅器件手册。4进一步训练实验箱及常用仪器的使用方法。二、实验资料1TTL与非门74LS0074LS00为四2输入TTL与非门，为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列如图2.1所示。它共有4个独立的两输入端 “与非”门，各个门的构造和逻辑功能相同，其内部电路结构如图 2.2 所示。 图2.1 74LS00引脚排列 图2.2 74LS00与非门内部电路结构74LS00特性参数见表2-1、表2-2、表2-3。表2-1 推荐工作条件参数最小标称最大单位VCC

2、4.7555.25VIOH-400*AIOL8mATA070*负号表示电流由器件流出表2-2 直流特性（070）参数测试条件最小典型最大单位VIH2VVIL0.8VVOHVCC=min, VIL=max, IOH=max2.73.4VVOLVCC=min, VIH=2V, IOL=max0.250.5VIIHVCC=max, VIH=2.7V20AIILVCC=max, VIL=0.4V-0.4*mAICCVCC=max, 输入输出悬空2.44.4mA*负号表示电流由器件流出表2-3 开关特性参数测试条件典型最大单位TPLHCL=15pF, RL=2k915nsTPHL1015图2.3 74H

3、C00与非门内部电路结构2COMS与非门74HC0074HC00为四2输入COMS与非门，外部引脚排列与74LS00相同（图2.1）。它共有4个独立的两输入端 “与非”门，各个门的构造和逻辑功能相同，其内部电路结构如图 2.3 所示。74HC00特性参数见表2-4、表2-5、表2-6。表2-4 推荐工作条件参数最小标称最大单位VCC2 6VIOH-4*mAIOL4mATA-4085*负号表示电流由器件流出表2-5 直流特性（4085，除非另有说明）参数测试条件Vcc典型值*保证值单位VIH2.04.55.06.01.53.153.54.21.53.153.54.2VVIL2.04.55.06.

4、00.30.91.01.2VVOHVIH= VILIOH=-4mA4.55.06.04.24.75.73.844.345.34VVOLVIL= VIHIOL=4mA4.55.06.00.20.20.20.330.330.33VIIHVIH=VCC6.01.0AIILVIL= 地6.0-1.0*AICCVI= VCC或地，IO=06.020A*负号表示电流由器件流出，*典型值在T25条件下测得方框内的数字是线性外推值表2-6 开关特性参数测试条件V典型*最大单位TPLHTPHLC=50pF2.04.56.046981132319nsCPD*20PFCIN每输入端电容510PF*典型值在T25条件

5、下测得* CPD为空载功率消耗电容，决定空载动态功耗和空载电流功耗三、实验设备与器件设备：THHD-2型数字电子技术实验箱、万用表、电流表、示波器器件：74LS00(74HC00) 一片（四2输入与非门）四、实验内容及步骤（一）TTL与非门测试1验证TTL与非门逻辑功能(1)任意选择其中一个与非门进行实验。将与非门的两个输入端分别接到两个电平开关上，输出端接到一个电平指示灯发光二极管上（电平指示灯接高电平时点亮），接通电源，操作电平开关，完成真值表表2.7。(2) 将结果填入中，并判断功能是否正确，写出逻辑表达式。 表2.7 与非门真值表 输入输出ABY2电压传输特性测试。按图2.4连好线路。

6、调节电位器，使VI在03V之间变化，记录相应的输入电压VI和输入电压VO的值并填入表2.8，并在图2.5的坐标系中画出电压传输特性。图2.4 电压传输特性测试电路 图2.5电压传输特性表2.8与非门输入、输出电平关系数据表VI(V)00.30.60.91.01.11.21.31.62.02.53.0VO(V)3直流参数的测试(1) 输出高电平OH 的测试测试电路如图2.6所示。闭合开关，调节电位器使电流表读数为400A，用万用表测量输出端带负载时的输出电压VOH；断开开关，用万用表测量输出端负载开路时的输出电压VOH，将数据填入表2.9图2.6OH 的测试电路 图2.7OL 的测试电路(2)

7、输出低电平OL 的测试测试电路如图2.7闭合开关，调节电位器使电流表读数为8mA，用万用表测量输出端带负载时的输出电压VOL；断开开关，用万用表测量输出端负载开路时的输出电压VOL，将数据填入表2.9中。表2.9 VOH、OL测试结果参数IOHVOHVOHIOLVOLVOL实验数据400A8mA(3) 高电平输入电流IH测试电路如图2.8所示。连接电路，通电后读出电流表的读数即为负载门高电平输入电流IIH，并用万用表测量此时负载门输入高电平的电压VIH，将数据填入表2.10中。图2.8 IH测试电路 图2.9 IIL测试电路(4) 低电平输入电流IIL测试电路如图2.9所示。连接电路，通电后读

8、出电流表的读数即为负载门低电平输入电流IIL，并用万用表测量此时负载门输入低电平的电压VIL，将数据填入表2.10中。表2.10 IH、IIL测试结果参数IIHVIHIILVIL实验数据4输入端负载特性测试（）测试电路如图2.10所示。用万用表测试，将VI和VO 随RI变化的值填入表2.11中。（注意：每次测量电阻RI的值时，须将RW中间活动头和门的输入端断开）。表2.11 输入负载特性测试结果RI1003001K4.7K5.1K6.1K10KVIVO5传输延迟时间TPLH和TPHL的测量（）测试电路如图2.11所示。接通电源后，示波器两通道垂直量程选择“1V/DIV”或“2V/DIV”，触发

9、源选择通道CH2，触发斜率置“”，垂直方式选择交替“ALT”（“DUAL”）档位。信号源频率调至接近最大。 图2.10 输入端负载特性测试电路 图2.11 传输延迟时间测试电路提示：用双踪示波器的内触发方式测量两个同频率信号的相对时间关系时，应将在时间上超前的信号选作内触发信号（本例VI超前VO）；垂直方式选择交替ALT”（“DUAL”）档位。后者是用双踪示波器作双通道测量时都要遵守的操作规则。图2.12测量TPHL的波形图调节触发电平得到稳定的VI、VO波形，调节垂直位移旋钮使VI、VO的50分割线（虚拟）与显示屏幕中间的水平线刻度重合。调节水平扫描时间展宽波形，并缓慢调节水平位移旋钮移动波

10、形，直到屏幕呈现下图波形。测量TPHL。触发斜率置“”，测量TPLH。将测量数据填入表2.12，并计算平均传输延迟时间TPd。表2.12 传输延迟时间测量TPHLTPLHTPd6“封锁”门电路实验（）（1）将与非门的一个输入端接到电平开关上，另一个输入端接到连续脉冲信号源上。信号源频率调至约10kHz。电平开关置“1”，用双踪示波器（输入耦合方式置于“DC”档位），同时观察门的输入VI和输出VO波形；电平开关置“0”，再次观察输入VI和输出VO波形。画出两种情况下输入VI和输出VO波形。（2）用3个两输入端与非门接成一个两输入端的或门，做或门封锁实验。实验方法自拟。（二）CMOS门测试（）参照

11、实验资料图2.1、图2.3及表2.4、2.5、2.6和TTL与非门实验内容的1、2、3（12）、5、6项，自拟相应的实验内容和实验方法，完成实验操作，做好实验记录。CMOS电路实验注意事项：（1） 接线、拆线时必须断开电源；（2） 先接通电源，后接通信号源；先断开信号源，后断开电源（如果是直流信号源并且该直流信号源取自电源，则二者可以同时接通或断开）；（3） 实验者的双手应该在操作前放电（例如在暖气片上放电）；（4） 实验设备要有良好接地。五、实验报告1 实验预习（1） 熟悉TTL与非门电路（74LS00）各参数的测量原理、测量方法及测量步骤；（2） 完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设

12、备、布置实验内容及步骤、测试电路、原始数据记录表格及图形。2 实验及数据处理（1） 根据布置实验内容认真完成实验中的各项测试任务，仔细观察实验中的各种现象并加以分析。（2） 在数据记录表格及图形中记录实验测量数据，并对实验数据进行分析。（3） 根据与非门输入负载特性实验数据，在直角坐标系上（RI为横轴，VI、Vo为纵轴）描绘输入端负载特性曲线。从曲线上确定：TTL与非门的输入端对地串接电阻，能使门输出高电平时，这个电阻的上限值（可以称作关门电阻ROFF）；能使门输出低电平时，这个电阻的下限值（可以称作开门电阻RON）3 思考题（1） 简述VOH、VOL的名称及含义；简述IIH、IIL的名称、含义及方向。（2） 测试VOH时，开关闭合与开关断开时VOH的数值是否相同？VOH在开关闭合时大还是开关断开时大？为什么？（3） 测试VOL时，开关闭合与开关断开时VOL的数值是否相同？VOL在开关闭合时大还是