實驗2門電路特性參數(shù)測試

實驗二門電路特性、參數(shù)測試說明：實驗內(nèi)容中，紅色標注的部分為基本內(nèi)容，必須完成。其他內(nèi)容按照實驗老師的要求做。一、實驗目的1.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．學習查閱器件手冊。4．進一步訓練實驗箱及常用儀器的使用方法。二、實驗資料1．TTL與非門74LS0074LS00為四個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個獨立的兩輸入端“與非”門，各個門的構(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。VCC8k12017kR1141312111098ABVCC4k&&Y3k&&1.5kGND7123456圖2.174LS00引腳排列圖2.274LS00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)最小標稱最大單位VV4.7555.25CCI-400*8μAmAOHIOLT070℃A*負號表示電流由器件流出表2-2直流特性（0～70℃）參數(shù)測試條件最小典型最大單位V2VVIHV0.8ILVVIV=min,V=max,I=max2.73.4VOHOLCCILOHV=min,V=2V,I=max0.250.520VCCIHOLV=max,V=2.7VμAIHCCIHIV=max,V=0.4V-0.4*mAILCCILIV=max,輸入輸出懸空2.44.4mACCCC*負號表示電流由器件流出T1015PHL2．COMS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個獨立的兩輸入端Vcc“與非”門，各個門的構(gòu)造和邏輯功L能相同，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。AB74HC00特性參數(shù)見表2-4、表2-5、表2-6。圖2.374HC00與非門內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)表2-4推薦工作條件參數(shù)最小標稱最大單位VV26-4*4CCImAmAOHIOLT-4085℃A*負號表示電流由器件流出表2-5直流特性（－40～85℃，除非另有說明）參數(shù)測試條件Vcc典型值**保證值單位2.04.55.06.02.04.55.06.01.53.153.51.53.153.5VVIH4.24.20.30.9VVIL1.01.24.54.24.75.70.20.20.23.844.345.340.330.330.33V=VVIHIL5.06.04.55.06.0VVOHI=-4mAOHV=VIHVILOLI=4mAOLIV=VCC6.06.01.0μAμAIHIHIV=地-1.0*ILILICCVI=VCC或地，IO=06.020μA*負號表示電流由器件流出，**典型值在T＝25℃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2.046911323TPLHTPHLC=50pF4.56.0ns819CPD**205PFPFCIN每輸入端電容10*典型值在T＝25℃條件下測得**CPD為空載功率消耗電容，決定空載動態(tài)功耗和空載電流功耗三、實驗設備與器件設備：數(shù)字電子技術(shù)實驗箱、萬用表、電流表、示波器器件：74LS00(74HC00)一片（四個2輸入與非門）四、實驗內(nèi)容及步驟（一）TTL與非門測試1．驗證TTL與非門邏輯功能(1)任意選擇其中一個與非門進行實驗。將與非門的兩個輸入端分別接到兩個電平開關(guān)上，輸出端接到一個電平指示燈發(fā)光二極管上（電平指示燈接高電平時點亮），接通電源，操作電平開關(guān)，完成真值表——表2.7。(2)判斷功能是否正確，寫出邏輯表達式。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。調(diào)節(jié)電位器，使V在0~3V之間變化，記錄相應的輸入電壓V和II輸入電壓V的值并填入表2.8，并在圖2.5的坐標系中畫出電壓傳輸特性。OV(+5V)CC200VO&4.7kViVO0VI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Ｖ的測試OH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400μA，用萬用表測量輸出端帶負載時的輸出電壓V；斷開開關(guān)，用萬用表測量輸出端負載開路時的輸出電壓OHV′OH，將數(shù)據(jù)填入表2.9V(+5V)CC&VOH4701k+mA-+-mA4.7k5.1k&VOL圖2.6Ｖ的測試電路OH圖2.7Ｖ的測試電路OL(2)輸出的測試低電平ＶOL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載時的輸出電壓V；斷開開關(guān)，用萬用表測量輸出端負載開路時的輸出電壓V′，將OLOL數(shù)據(jù)填入表2.9中。表2.9V、Ｖ測試結(jié)果OHOL參數(shù)IOH實驗數(shù)據(jù)-400μAVOHV′OHIOLVOLV′OL8mA(3)高電平輸測試電路如圖2.8所示流I，并用萬用表測入電流ＩIH。連接電路，通電后讀出電流表的讀數(shù)即為負載門高電平輸入電量此時負載門輸入高電平的電壓V，將數(shù)據(jù)填入表2.10中。IHIH+5V&IIH+-&&I&IL-+mAmAVIHVIL圖2.8Ｉ測試電路IH圖2.9I測試電路IL(4)低電平輸入電流IIL測試電路如圖2.9所示。連接電路，通電后讀出電流表的讀數(shù)即為負載門低電平輸入電流IIL，并用萬用表測量此時負載門輸入低電平的電壓V，將數(shù)據(jù)填入表2.10中。IL表2.10Ｉ、I測試結(jié)果IHIL參數(shù)IIHVIHIILVIL實驗數(shù)據(jù)4．輸入端負載特性測試（※）測試電路如圖2.10所示。用萬用表測試，將V和V隨RI變化的值填入表2.11中。（注IO意：每次測量電阻R的值時，須將R中間活動頭和門的輸入端斷開）。IW表2.11輸入負載特性測試結(jié)果100300RI1K4.7K5.1K6.1K10KVIVOV(+5V)CC&R10kRWIVOVi圖2.10輸入端負載特性測試電路5．“封鎖”門電路實驗(1)將與非門的一個輸入端接到電平開關(guān)上，另一個輸入端接到連續(xù)脈沖信號源上。信號源頻率調(diào)至約2kHz。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V和輸出V波形。畫出兩種情況下輸入IV和輸出VO波IO形。(2)用3個兩輸入端與非門接成一個兩輸入端的或門，做或門封鎖實驗。實驗方法自擬。五、實驗報告1．實驗預習（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）完成實驗的預習報告，包括：實驗目的、實驗設備、布置實驗內(nèi)容及步驟、測試電路、原始數(shù)據(jù)記錄表格及圖形。2．實驗及數(shù)據(jù)處理（1）根據(jù)布置實驗內(nèi)容認真完成實驗中的各項測試任務，仔細觀察實驗中的各種現(xiàn)象并加以分析。（2）在數(shù)據(jù)記錄表格及圖形中記錄實驗測量數(shù)據(jù)，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析。（3）根據(jù)與非門輸入負載特性實驗數(shù)據(jù)，在直角坐標系上（R為橫軸，V、V為縱軸）IIo描繪輸入端負載特性曲線。從曲線上確定：TTL與非門的輸入端對地串接電阻，能使門輸出高電平時，這個電阻的上限值（可以稱作關(guān)門電阻R）；能使門輸出低電平時，這個電阻的下限值（可以稱作開OFF門電阻R）ON3．思考題（1）V、V的稱名及含義；簡述I、I的稱名、含義及方向。OHOLIHIL（2）測試V時，開關(guān)閉合與開關(guān)斷開時V的數(shù)值是否相同？V在開關(guān)閉合時大還OH是開關(guān)斷開時大？為什么？OHOH（3）測試V時，開關(guān)閉合與開關(guān)斷開時V的數(shù)值是否相同？V在開關(guān)閉合時大還OL是開關(guān)斷開時大？為什么？OLOL（4）舉例說明門被“封鎖”的概念。（5）由實驗資料計算74LS00與非門的噪聲容限V和V。NLNH（6）集成邏輯門電路在使用中，其多余端應如何處理？對于TTL門電路，其多余端輸入端懸空時的電平為高電平還是低電平？COMS門電路多余輸入端是否可以懸空？（7）COMS和TTL兩種電路相互連接時，兩者的電平和電流應滿足什么條件？4．實驗的注意事項及主要經(jīng)驗教訓。

實驗二：TTL門電路參數(shù)測試1．驗證TTL與非門邏輯功能V(+5V)CC200輸入輸出VO2．電ABY壓傳輸特4.7k性測試&ViVO0VIVI(V)00.30.60.91.01.11.21.31.62.02.53.0VO(V)