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实验一 TTL与非门的静态参数测试 一、实验目的 1. 掌握TTL与非门电路主要参数和电压传输特性的测试方法。 2. 熟悉数字电路试验箱、数字万用表的使用。 二、实验仪器及器件 1.数字电路试验箱、万用表、示波器． 2器件：74LS00 X 2．电阻：560Ω X 1，1OkΩ X 1 三、实验内容 1、低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH及静态平均功耗P： 与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。 ICCL：指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流．也称空载导通电流．测试电路如图（一）(a)所示。 ICCH：指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供器件的电流。也称空载截止电流，电路如图（二）(b)所示。 P： 为电路空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff的平均值，其值为： p=pon+pon2=VCCICCL+VCCICCH2 (通常PonPoff) 图（一） 2、输入短路电流IIS和输入漏电流IIH： IIS：（或IIL）指被测输入端接地，其余输入端和输出端悬空时．由被测输入端流出的电流。也称低电平输入电流。在由多级门构成的电路中，IIS 相当前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流。因此．IIS越小，前级门带负载的个数就越多。测试电路如图（二）(a)所示。 IIH：指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端悬空时，流入被测输入端的电流。也称高电平输入电流。在由多级门构成的电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载。IIH越小，前级门电路带负载的个数就越多。IIH较小，难以测量。测试电路如图（二）(b)所示。 图（二） 3、输出高电平UOH及关门电平Uoff 图（三） 测量电路如图（三）(a)所示。先调W，使输入电压为0V这时输出电压即为UOH。然后渐渐增大输入电压，当输出电压下降到90%UOH时，测得输入电压即为关门电平Uoff。 4、输出低电平UOL及开门电平Uon 测量电路如图（三）(b)所示。先调W，使输入电压为高电平，测得的输出电压即为UOL然后渐渐减小输入电压，测得使输出电压维持在UOL的最低输入电平，即为开门电平Uon。 5、测试TTL与非门的电压传输特性： 图（三）(b)断开RL即为测量电路。调W，使输入电压由小到大，用万用表对应地测出输入电压和输出电压，并一一记录在表中。测量时，对Voff和VON的附近，输入电压的变化可取消一点，即测量点取密一些。 6、平均传输延迟时间tpd tpd是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形边沿的0.5V。至输入波形对应边沿0.5Vm点的时间间隔，如图（四）(a)所示。 图（四）(a)中的tpdL为导通延迟时间，tpdH为截止延迟时问，平均传输延迟时间为： tpd=tpdH+tpdL2 图（四） tpd的测试电路如图（四）(b)所示，由于TTL门电路的延迟时间较小，直接测量时对信号发生器和示波器的性能要求较高，故实验采用测量由奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期T来求得。其工作原理是：假设电路在接通电源后某一瞬间，电路中的A点为逻辑“1，经过七级门的延迟后，使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑”0；再经过七级门的延迟后，A点电平又重新回到逻辑 “1”。电路中其它各点电平也跟随变化。说明使A点发生一个周期的振荡，必须经过14级门的延迟时间。因此平均传输延迟时间为: tpd=T14 TTL电路的tpd一般在6nS ~ 30nS之间。 由于所用的74LS00四输入与非门的tpd很短，要用7个与非门连成环形震荡器，以便测量其周期T。 四、实验数据整理与分析 1、低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH及静态平均功耗P，数据记录为： ICCL=2.953mA，ICCH=0.9116mA，P=9.5533mW 2、输入短路电流IIS和输入漏电流IIH，数据记录为： IIS=0.231mA，IIH=0.000mA 由于输入漏电流过小，无法被万用表测到，因此记为0mA 3、输出高电平UOH及关门电平Uoff，数据记录为： UOH=3.947V，Uoff =0.9354V 4、输出低电平UOL及开门电平Uon，数据记录为： UOL=0.319V，Uon=1.128V 5、测试TTL与非门的电压传输特性，数据记录如表所示： Ui（V）00.20.40.60.80.90.951Uo（V）4.8414.7324.5884.4494.3063.9233.4643.032Ui（V）1.051.11.522.533.54Uo（V）2.4810.12520.12270.12280.1229