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实验二 TTL与非门电路参数测试
一、实验目的
1、掌握TTL与非门参数的物理意义。
2、掌握TTL与非门参数的测试方法。
3、了解TTL与非门的逻辑功能。
二、实验原理
7400是TTL型中速二输入四与非门。下图为其内部电路原理图和管脚排列图。
TTL内部原理图 管脚排列图
1.与非门参数
(1)输入短路电流IIS：
与非门某输入端接地时，该输入端流入地的电流.
(2)输入高电平电流IIH：
与非门某输入端接Vcc，其他输入端悬空或接Vcc时，流入该输入端的电流.
(3)开门电平VON：
使输出端维持VOL所需的最小输入高电平，通常以Vo=0.4V时的Vi定义。
(4)关门电平VOFF：
使输出端维持VOH所允许的最大输入低电平，通常以Vo=0.9VOH时的Vi定义。
阈值电平VT：VT=（VOFF+VON）/2
（5）开门电阻RON
某输入端对地接入电阻，使输出端维持低电平所需的最小电阻值。
（6）关门电阻ROFF
某输入端对地接入电阻，使输出端维持高电平所允许的最大电阻值。
TTL与非门输入端的电阻负载特性曲线：
(7)平均传输延迟时间tpd：
开通延迟时间tOFF：输入正跳变上升到1.5V相对输出负跳变下降到1.5V的时间间隔;关闭延迟时间tON：输入负跳变下降到1.5V相对输出正跳变上升到1.5V的时间间隔;平均传输延迟时间：开通延迟时间与关闭延迟时间的算术平均值，tpd=（tOFF+tON）/2。
2.与非门电压传输特性：
3.TTL与非门的逻辑特性：
三、实验仪器
示波器1台
函数信号发生器1台
数字万用表1台
多功能电路实验箱1台
四、实验内容
1．测量输入短路电流：
测试方法:将与非门的每个输入端依次经过电流表接地，电流表读数为IIS。
2.测量输入高电平电流：
测量方法：将与非门的每个输入端依次经过电流表接5V电源，电流表读数为IIH。
3.测量输出高电平VOH，输入关门电平VOFF，关门电阻ROFF：
测量方法：将任一输入端接RW=10K电位器到地，其余输入端悬空，输出端接上规定的模拟负载RL，则下拉电阻为：
RL=VOH/2*N*IIH=3.6KΩ
当RW=0时，测出输出端电压VOH;若电位器阻值从零逐渐增大，输出电压下降为VOH的 90%时，测出的输入电压即为关门电平VOFF，此时电位器阻值即为关门电阻ROFF。
4.测量输出低电平VOL，输入开门电平VON，开门电阻RON：
测量方法：将任一输入端接RW=10K电位器到地，其余输入端悬空，输出端接上规定的模拟负载RL，则上拉电阻为：
RL=VOL/N*IIL=390Ω
当RW=10K时，测出输出端电压VOL;若电位器阻值从10k逐渐增小，输出电压上升为0.4V时，测出的输入电压即为开门电压VON，此时电位器阻值即为开门电阻RON。
表1 TTL 参数
参数
IIS
VIH
VOH
VOL
VON
VOFF
RON
ROFF
测量值
0.9627mA
1.54uA
3.430V
0.188V
1.434V
0.771V
2.531KΩ
980.2Ω
5.测量电压传输特性曲线：
示波器测量方法：输入正弦信号Vi（f=200Hz,Vip-p=5V,VIL=0V）,示波器置X-Y扫描。同时X(CH1)、Y(CH2)置DC耦合，观测并定量画出与非门电压传输特性曲线，用示波器比较法测量VOH，VOL，VOFF，VON。并与前面电压表测量数据比较。
表3 电压传输特性曲线参数
参数
VOH
VOL
VON
VOFF
测量值
3.91V
0
1.435V
805mV
6.平均传输延迟时间的测量：
用示波器观测振荡波形，并测出振荡周期T，计算出平均传输延迟时间tpd=T/6。
T=47.2nS tpd=T/6=7.87 nS
六、实验小结
示波器测量振荡周期的优点：直观，计算简便，易于操作。；缺点：测量高频率信号时对数字示波器性能有较高要求
电压传输特性曲线：
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