非线性元件特性曲线和TTL与非门传输特性的测定

1、非线性元件特性曲线非线性元件特性曲线TTL与非门传输特性与非门传输特性的测定的测定一、实验目的一、实验目的1掌握非线性元件特性曲线和门电路主要参数掌握非线性元件特性曲线和门电路主要参数的测试方法。的测试方法。2掌握掌握TTL门电路电压传输特性的测试方法。门电路电压传输特性的测试方法。3掌握测试电路的设计与装调。掌握测试电路的设计与装调。4掌握非线性元件二极管伏安特性和门电路的掌握非线性元件二极管伏安特性和门电路的传输特性。传输特性。二、实验原理二、实验原理1. . 二极管伏安特性曲线的测定二极管伏安特性曲线的测定 电路中元件两端的电压与流过元件的电流服从欧姆定律，电路中元件两端的电压与流过元件

2、的电流服从欧姆定律，呈线性关系的，这类元件被称为线性元件，如电阻。呈线性关系的，这类元件被称为线性元件，如电阻。 如果把电阻两端的电压取为横坐标，电流取为纵坐标，画如果把电阻两端的电压取为横坐标，电流取为纵坐标，画出的电压出的电压电流的关系曲线是一条在电流的关系曲线是一条在u-i平面上通过原点的直线，平面上通过原点的直线，这条直线称为该元件的伏安特性这条直线称为该元件的伏安特性 。ui 对于二极管等非线性元件来对于二极管等非线性元件来说，电压说，电压电流的关系曲线不电流的关系曲线不是直线，而是曲线。是直线，而是曲线。 这条曲线就称为二极管的伏这条曲线就称为二极管的伏安特性曲线。安特性曲线。 二

3、极管的伏安特性曲线可以通过逐点测量二极管二极管的伏安特性曲线可以通过逐点测量二极管两端的电压和流过二极管的电流来描绘。两端的电压和流过二极管的电流来描绘。 由于数字万用表的内阻较大，所以可用电流表外由于数字万用表的内阻较大，所以可用电流表外接法来测量。如图。接法来测量。如图。RVmA 测量时，当测量时，当电流变化较大时，电流变化较大时，电压间隔应取得电压间隔应取得小些。小些。二极管特性和二极管特性和TTL与非门特性测试实验电路板与非门特性测试实验电路板二极管特性测试二极管特性测试TTL与非门参数测试与非门参数测试正反向转换开关正反向转换开关电电 源源电流表电流表万用表万用表（电压档）（电压档）

4、短路块短路块实验任务实验任务： 设计一个测试二极管伏安特性的电路和记录数据设计一个测试二极管伏安特性的电路和记录数据的表格，的表格， 拟定测试二极管伏安特性的实验方案，测试二极拟定测试二极管伏安特性的实验方案，测试二极管伏安特性，描绘二极管的伏安特性曲线。管伏安特性，描绘二极管的伏安特性曲线。注意事项注意事项： 实验时应先把电压调到实验时应先把电压调到 0 V，然后逐步增大电压。，然后逐步增大电压。 测试时应根据电压测试时应根据电压-电流的变化情况，确定测试电电流的变化情况，确定测试电压的间隔。先测正向。压的间隔。先测正向。 测试最大电流到测试最大电流到 5mA。2 . . TTL与非门主要参

5、数的测试与非门主要参数的测试 &（1）空载导通电源电流）空载导通电源电流ICCL （2）空载截止电源电流空载截止电源电流ICCH （3）输出高电平输出高电平VOH （4）输出低电平输出低电平VOL （5）低电平输入电流低电平输入电流IIL（输入短路电流输入短路电流 ） （6）扇出系数扇出系数NO （最大灌入负载电流最大灌入负载电流IOmax ）扇出系数测试电路扇出系数测试电路（7 7）电压传输特性测试）电压传输特性测试 门电路的输出电压随输入电压变化的关系曲线门电路的输出电压随输入电压变化的关系曲线uo = f（ui）称为电压传输特性。）称为电压传输特性。 它能够充分地显示门的逻辑关系

6、和一些重要的参它能够充分地显示门的逻辑关系和一些重要的参数数 ：如如 输出高电平输出高电平VOH、 输出低电平输出低电平VOL、 开门电平开门电平VON、 关门电平关门电平VOFF、 阈值电平阈值电平VT 电压传输特性的测试电压传输特性的测试电路电路电源电源+5VTTL与非门与非门2个个4输入端输入端2个个输出端输出端Vcc高电平高电平低电平低电平4个个输入端输入端传输特性测传输特性测试试Vi输入输入输出高电平输出高电平VOH测试测试输出低电平输出低电平VOL测试测试输出最大负输出最大负载电流测试载电流测试实验任务实验任务：拟定实验方案，测试下列项目，准备好数据记录表格。拟定实验方案，测试下列

7、项目，准备好数据记录表格。（1）空载导通电源电流）空载导通电源电流ICCL （2）空载截止电源电流空载截止电源电流ICCH （3）输出高电平输出高电平VOH （4）输出低电平输出低电平VOL （5）低电平输入电流低电平输入电流IIL（输入短路电流输入短路电流 ） （6）扇出系数扇出系数NO （最大灌入负载电流最大灌入负载电流IOmax ）（7）电压传输特性，描绘传输特性曲线，读出输出高电平、）电压传输特性，描绘传输特性曲线，读出输出高电平、输出低电平、阈值电平。输出低电平、阈值电平。基本门电路研究实验基本门电路研究实验 一、实验目的一、实验目的1 . .掌握二值逻辑的运算规则。掌握二值逻辑的运

8、算规则。2 . .掌握用电子元器件实现基本逻辑运算的方法。掌握用电子元器件实现基本逻辑运算的方法。3 . .熟悉基本门电路在数字电路中的作用熟悉基本门电路在数字电路中的作用 二、实验理论基础二、实验理论基础 在数字电路中，在数字电路中，1位二进制数码的位二进制数码的0和和1表示了电路的两种不表示了电路的两种不同的状态。只有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值逻辑。同的状态。只有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值逻辑。 当两个二进制数码表示两个数量大小时，它们之间可以进行当两个二进制数码表示两个数量大小时，它们之间可以进行数值运算，这种运算称为算术运算；当两个二进制数码表示不数值运算，这种运算称为

9、算术运算；当两个二进制数码表示不同的逻辑状态时，它们之间也可以按照指定的某种因果关系进同的逻辑状态时，它们之间也可以按照指定的某种因果关系进行所谓行所谓逻辑运算逻辑运算。这种逻辑运算与算术运算在本质上是不同的。这种逻辑运算与算术运算在本质上是不同的。在逻辑代数中也用字母表示变量，这种变量称为逻辑变量。在在逻辑代数中也用字母表示变量，这种变量称为逻辑变量。在二值逻辑中，每个逻辑变量的取值只有二值逻辑中，每个逻辑变量的取值只有0和和1两种可能，代表两两种可能，代表两种不同的逻辑状态。种不同的逻辑状态。 逻辑代数的基本运算有逻辑代数的基本运算有与、或、非与、或、非三种。三种。 在决定事物结果的多个条

10、件中，只有全部条件同时具备时，在决定事物结果的多个条件中，只有全部条件同时具备时，结果才发生。这种因果关系叫做结果才发生。这种因果关系叫做逻辑与逻辑与，或者叫逻辑相乘。，或者叫逻辑相乘。 在决定事物结果的多个条件中，只要有任何一个条件满足时，在决定事物结果的多个条件中，只要有任何一个条件满足时，结果就会发生。这种因果关系叫做结果就会发生。这种因果关系叫做逻辑或逻辑或，也叫做逻辑相加。，也叫做逻辑相加。 在决定事物结果的条件中，只要条件具备了，结果便不会发在决定事物结果的条件中，只要条件具备了，结果便不会发生；而条件不具备时，结果一定会发生。这种因果关系叫做生；而条件不具备时，结果一定会发生。这

11、种因果关系叫做逻逻辑非辑非，也叫做逻辑求反。，也叫做逻辑求反。 用用A、B、C等字母表示决定事物结果的条件，用字母等字母表示决定事物结果的条件，用字母Z表示表示结果，则根据上述有：结果，则根据上述有：逻辑与：逻辑与：Z = AB = AB逻辑或：逻辑或：Z = A + B逻辑非：逻辑非：AZ 如果用如果用1代表条件成立或结果发生，代表条件成立或结果发生，0代表条件不成立或结果代表条件不成立或结果不发生，则可以列出以不发生，则可以列出以0、1表示的与、或、非逻辑关系的图表表示的与、或、非逻辑关系的图表。这种逻辑关系图表叫做逻辑这种逻辑关系图表叫做逻辑真值表真值表。 1 1 = 1 1 0 = 0

12、 0 1 = 0 0 0 = 0 1 + 1 = 1 1 + 0 = 1 0 + 1 = 1 0 + 0 = 001 0110 能够实现与逻辑运算的单元电路叫做能够实现与逻辑运算的单元电路叫做与门与门，实现或逻辑运，实现或逻辑运算的单元电路叫做算的单元电路叫做或门或门，实现非逻辑运算的单元电路叫做，实现非逻辑运算的单元电路叫做非门非门，非门也被叫做非门也被叫做反相器反相器。 在数字电路中，通常高电平用在数字电路中，通常高电平用 1 表示，低电平用表示，低电平用 0 表示。表示。这种逻辑表示方法称为这种逻辑表示方法称为正正逻辑。逻辑。 如果用如果用 0 表示高电平，用表示高电平，用 1 表示低电

13、平，则这种逻辑表示表示低电平，则这种逻辑表示方法称为方法称为负负逻辑。逻辑。 一般情况下，都用正逻辑。一般情况下，都用正逻辑。 可以用下图中所示的图形符号表示相应的逻辑运算，在电路可以用下图中所示的图形符号表示相应的逻辑运算，在电路原理图中也用这些图形符号表示相应的门电路。原理图中也用这些图形符号表示相应的门电路。 有专门的集成电路实现逻辑与、或、非的运算，也可以由分有专门的集成电路实现逻辑与、或、非的运算，也可以由分立元器件构建门电路来实现逻辑运算。立元器件构建门电路来实现逻辑运算。 （2）用三极管设计一个二输入或非门电路，画出电路图，说用三极管设计一个二输入或非门电路，画出电路图，说明电路

14、中各电阻的作用并计算其阻值；构建这个电路并测试其明电路中各电阻的作用并计算其阻值；构建这个电路并测试其输入与输出的逻辑关系，用真值表表示之。输入与输出的逻辑关系，用真值表表示之。（3 3）只用三极管设计一个与或非逻辑电路，实现，）只用三极管设计一个与或非逻辑电路，实现，画出电路图，计算出电路中各电阻的阻值；构建这个电路并测画出电路图，计算出电路中各电阻的阻值；构建这个电路并测试其输入与输出的逻辑关系，用真值表表示之。试其输入与输出的逻辑关系，用真值表表示之。 三、实验任务要求三、实验任务要求 （1 1）用二极管和三极管分别设）用二极管和三极管分别设计一个二输入与非门电路，画出计一个二输入与非门

15、电路，画出电路图，说明电路中各电阻的作电路图，说明电路中各电阻的作用并计算其阻值；构建这个电路用并计算其阻值；构建这个电路并测试其输入与输出的逻辑关系，并测试其输入与输出的逻辑关系，用真值表表示之。用真值表表示之。 CBAZ)(电源电源+5V高电平高电平 1低电平低电平 0实验任务：实验任务：1 用二极管和三极管组合设计一个用二极管和三极管组合设计一个 2输入端与非门电路，画出输入端与非门电路，画出电路图，说明各元件的作用并计算各电阻的阻值。测试其输电路图，说明各元件的作用并计算各电阻的阻值。测试其输入与输出的逻辑关系，用真值表表示。入与输出的逻辑关系，用真值表表示。2 用三极管设计一个用三极管设计一个 2输入端或非门电路，画出电路图，说明输入端或非门电路，画出电路图，说明各元件的作用并计算各电阻的阻值。测试其输入与输出的逻各元