實(shí)驗(yàn)二門電路參數(shù)測試

1、實(shí)驗(yàn)二 門電路特性、參數(shù)測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解數(shù)字集成電路外形結(jié)構(gòu)及外部引腳的排列規(guī)律。2. 掌握邏輯門電路主要特性、參數(shù)的測試方法。3學(xué)習(xí)查閱器件手冊(cè)。4進(jìn)一步訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)箱及常用儀器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)資料1TTL與非門74LS0074LS00為四2輸入TTL與非門，為雙列直插14腳塑料封裝，外部引腳排列如圖2.1所示。它共有4個(gè)獨(dú)立的兩輸入端 “與非”門，各個(gè)門的構(gòu)造和邏輯功能相同，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。 圖2.1 74LS00引腳排列 圖2.2 74LS00與非門內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)74LS00特性參數(shù)見表2-1、表2-2、表2-3。表2-1 推薦工作條件參數(shù)最小標(biāo)稱最大單位VCC

2、4.7555.25VIOH-400*AIOL8mATA070*負(fù)號(hào)表示電流由器件流出表2-2 直流特性（070）參數(shù)測試條件最小典型最大單位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, 輸入輸出懸空2.44.4mA*負(fù)號(hào)表示電流由器件流出表2-3 開關(guān)特性參數(shù)測試條件典型最大單位TPLHCL=15pF, RL=2k915nsTPHL1015圖2.3 74H

3、C00與非門內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)2COMS與非門74HC0074HC00為四2輸入COMS與非門，外部引腳排列與74LS00相同（圖2.1）。它共有4個(gè)獨(dú)立的兩輸入端 “與非”門，各個(gè)門的構(gòu)造和邏輯功能相同，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。74HC00特性參數(shù)見表2-4、表2-5、表2-6。表2-4 推薦工作條件參數(shù)最小標(biāo)稱最大單位VCC2 6VIOH-4*mAIOL4mATA-4085*負(fù)號(hào)表示電流由器件流出表2-5 直流特性（4085，除非另有說明）參數(shù)測試條件Vcc典型值*保證值單位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*負(fù)號(hào)表示電流由器件流出，*典型值在T25條件下測得方框內(nèi)的數(shù)字是線性外推值表2-6 開關(guān)特性參數(shù)測試條件V典型*最大單位TPLHTPHLC=50pF2.04.56.046981132319nsCPD*20PFCIN每輸入端電容510PF*典型值在T25條件

5、下測得* CPD為空載功率消耗電容，決定空載動(dòng)態(tài)功耗和空載電流功耗三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件設(shè)備：THHD-2型數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱、萬用表、電流表、示波器器件：74LS00(74HC00) 一片（四2輸入與非門）四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（一）TTL與非門測試1驗(yàn)證TTL與非門邏輯功能(1)任意選擇其中一個(gè)與非門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將與非門的兩個(gè)輸入端分別接到兩個(gè)電平開關(guān)上，輸出端接到一個(gè)電平指示燈發(fā)光二極管上（電平指示燈接高電平時(shí)點(diǎn)亮），接通電源，操作電平開關(guān)，完成真值表表2.7。(2) 將結(jié)果填入中，并判斷功能是否正確，寫出邏輯表達(dá)式。 表2.7 與非門真值表 輸入輸出ABY2電壓傳輸特性測試。按圖2.4連好線路。

6、調(diào)節(jié)電位器，使VI在03V之間變化，記錄相應(yīng)的輸入電壓VI和輸入電壓VO的值并填入表2.8，并在圖2.5的坐標(biāo)系中畫出電壓傳輸特性。圖2.4 電壓傳輸特性測試電路 圖2.5電壓傳輸特性表2.8與非門輸入、輸出電平關(guān)系數(shù)據(jù)表VI(V)00.30.60.91.01.11.21.31.62.02.53.0VO(V)3直流參數(shù)的測試(1) 輸出高電平OH 的測試測試電路如圖2.6所示。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電位器使電流表讀數(shù)為400A，用萬用表測量輸出端帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓VOH；斷開開關(guān)，用萬用表測量輸出端負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓VOH，將數(shù)據(jù)填入表2.9圖2.6OH 的測試電路 圖2.7OL 的測試電路(2)

7、輸出低電平OL 的測試測試電路如圖2.7閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電位器使電流表讀數(shù)為8mA，用萬用表測量輸出端帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓VOL；斷開開關(guān)，用萬用表測量輸出端負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓VOL，將數(shù)據(jù)填入表2.9中。表2.9 VOH、OL測試結(jié)果參數(shù)IOHVOHVOHIOLVOLVOL實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)400A8mA(3) 高電平輸入電流IH測試電路如圖2.8所示。連接電路，通電后讀出電流表的讀數(shù)即為負(fù)載門高電平輸入電流IIH，并用萬用表測量此時(shí)負(fù)載門輸入高電平的電壓VIH，將數(shù)據(jù)填入表2.10中。圖2.8 IH測試電路 圖2.9 IIL測試電路(4) 低電平輸入電流IIL測試電路如圖2.9所示。連接電路，通電后讀

8、出電流表的讀數(shù)即為負(fù)載門低電平輸入電流IIL，并用萬用表測量此時(shí)負(fù)載門輸入低電平的電壓VIL，將數(shù)據(jù)填入表2.10中。表2.10 IH、IIL測試結(jié)果參數(shù)IIHVIHIILVIL實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)4輸入端負(fù)載特性測試（）測試電路如圖2.10所示。用萬用表測試，將VI和VO 隨RI變化的值填入表2.11中。（注意：每次測量電阻RI的值時(shí)，須將RW中間活動(dòng)頭和門的輸入端斷開）。表2.11 輸入負(fù)載特性測試結(jié)果RI1003001K4.7K5.1K6.1K10KVIVO5傳輸延遲時(shí)間TPLH和TPHL的測量（）測試電路如圖2.11所示。接通電源后，示波器兩通道垂直量程選擇“1V/DIV”或“2V/DIV”，觸發(fā)

9、源選擇通道CH2，觸發(fā)斜率置“”，垂直方式選擇交替“ALT”（“DUAL”）檔位。信號(hào)源頻率調(diào)至接近最大。 圖2.10 輸入端負(fù)載特性測試電路 圖2.11 傳輸延遲時(shí)間測試電路提示：用雙蹤示波器的內(nèi)觸發(fā)方式測量兩個(gè)同頻率信號(hào)的相對(duì)時(shí)間關(guān)系時(shí)，應(yīng)將在時(shí)間上超前的信號(hào)選作內(nèi)觸發(fā)信號(hào)（本例VI超前VO）；垂直方式選擇交替ALT”（“DUAL”）檔位。后者是用雙蹤示波器作雙通道測量時(shí)都要遵守的操作規(guī)則。圖2.12測量TPHL的波形圖調(diào)節(jié)觸發(fā)電平得到穩(wěn)定的VI、VO波形，調(diào)節(jié)垂直位移旋鈕使VI、VO的50分割線（虛擬）與顯示屏幕中間的水平線刻度重合。調(diào)節(jié)水平掃描時(shí)間展寬波形，并緩慢調(diào)節(jié)水平位移旋鈕移動(dòng)波

10、形，直到屏幕呈現(xiàn)下圖波形。測量TPHL。觸發(fā)斜率置“”，測量TPLH。將測量數(shù)據(jù)填入表2.12，并計(jì)算平均傳輸延遲時(shí)間TPd。表2.12 傳輸延遲時(shí)間測量TPHLTPLHTPd6“封鎖”門電路實(shí)驗(yàn)（）（1）將與非門的一個(gè)輸入端接到電平開關(guān)上，另一個(gè)輸入端接到連續(xù)脈沖信號(hào)源上。信號(hào)源頻率調(diào)至約10kHz。電平開關(guān)置“1”，用雙蹤示波器（輸入耦合方式置于“DC”檔位），同時(shí)觀察門的輸入VI和輸出VO波形；電平開關(guān)置“0”，再次觀察輸入VI和輸出VO波形。畫出兩種情況下輸入VI和輸出VO波形。（2）用3個(gè)兩輸入端與非門接成一個(gè)兩輸入端的或門，做或門封鎖實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法自擬。（二）CMOS門測試（）參照

11、實(shí)驗(yàn)資料圖2.1、圖2.3及表2.4、2.5、2.6和TTL與非門實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的1、2、3（12）、5、6項(xiàng)，自擬相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法，完成實(shí)驗(yàn)操作，做好實(shí)驗(yàn)記錄。CMOS電路實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1） 接線、拆線時(shí)必須斷開電源；（2） 先接通電源，后接通信號(hào)源；先斷開信號(hào)源，后斷開電源（如果是直流信號(hào)源并且該直流信號(hào)源取自電源，則二者可以同時(shí)接通或斷開）；（3） 實(shí)驗(yàn)者的雙手應(yīng)該在操作前放電（例如在暖氣片上放電）；（4） 實(shí)驗(yàn)設(shè)備要有良好接地。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)（1） 熟悉TTL與非門電路（74LS00）各參數(shù)的測量原理、測量方法及測量步驟；（2） 完成實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告，包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)

12、備、布置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟、測試電路、原始數(shù)據(jù)記錄表格及圖形。2 實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理（1） 根據(jù)布置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)測試任務(wù)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)中的各種現(xiàn)象并加以分析。（2） 在數(shù)據(jù)記錄表格及圖形中記錄實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。（3） 根據(jù)與非門輸入負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系上（RI為橫軸，VI、Vo為縱軸）描繪輸入端負(fù)載特性曲線。從曲線上確定：TTL與非門的輸入端對(duì)地串接電阻，能使門輸出高電平時(shí)，這個(gè)電阻的上限值（可以稱作關(guān)門電阻ROFF）；能使門輸出低電平時(shí)，這個(gè)電阻的下限值（可以稱作開門電阻RON）3 思考題（1） 簡述VOH、VOL的名稱及含義；簡述IIH、IIL的名稱、含義及方向。（2） 測試VOH時(shí)，開關(guān)閉合與開關(guān)斷開時(shí)VOH的數(shù)值是否相同？VOH在開關(guān)閉合時(shí)大還是開關(guān)斷開時(shí)大？為什么？（3） 測試VOL時(shí)，開關(guān)閉合與開關(guān)斷開時(shí)VOL的數(shù)值是否相同？VOL在開關(guān)閉合時(shí)大還是