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11 TTL与非门及CMOS门电路实验 电工电子中心 TTL与非门及CMOS门电路实验 * 北航电工电子中心 实验目的 掌握TTL与非门主要参数及传输特性的测试方法。 了解CMOS非门电路的性能和特点。 熟悉TTL与CMOS器件的互连方法。 * 北航电工电子中心 TTL与非门主要参数 输出高电平UOH ●指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值。 ●空载时UOH必须大于标准高电平(USU = 2.4V )，接有拉电流负载时UOH将下降。 ●测试UOH的电路如图1所示。 图1 输出高电平UOH测试电路 * 北航电工电子中心 TTL与非门主要参数 图2 输出低电平UOL测试电路 输出低电平UOL ●指与非门的所有输入端都接高电平的输出电平值。 ●空载时UOL必须低于标准低电平： USL = 0.4V，接有灌电流负载时UOL将上升。 ●测试UOL的电路如图2所示。 * 北航电工电子中心 TTL与非门主要参数 输入短路电流IIS ●指被测输入端接地，其 余输入端悬空时，由被 测输入端流出的电流。 ●前级输出低电平时后级 门的IIS就是前级的灌电 流。一般IIS 1.6mA ， 测试IIS的电路见图3。 图3 短路电流IIS测试电路 * 北航电工电子中心 TTL与非门主要参数 图4 扇出系数N测量电路 扇出系数N ●指能驱动同类门电路的数 目，用以衡量带负载的能 力。 ●测量电路如图4所示，即 测出输出不超过标准低电 平时的最大允许负载电流 IOL,,然后计算： N = IOL / IIS 一般N ＞8的与非门才被 认为是合格的。 * 北航电工电子中心 TTL与非门的传输特性 图 5（a） TTL与非门电压传输特性 图5（b）传输特性的测试电路 如图5(a）所示。利用电压传输特性可以检查和判断TTL与非门是否工作正常，同时可以直接读出其主要静态参数如UOH、UOL、UON、UOFF和△1、△0。传输特性的测试电路如图5（b）。 * 北航电工电子中心 CMOS集成电路的特点 静态功耗极低。74系列的TTL门功耗约为10mW，而CMOS电路只有0.01～0.1μW。 允许电源电压有较大波动。CMOS电路的电源电压范围为3～15V，当电源电压波动较大时仍能正常工作。 抗干扰能力强。CMOS电路抗干扰能力为1.5～6V，可达到电源电压的45％且随电源电压的增高抗干扰能力也增强,而TTL电路的抗干扰能力为0.8V左右，为电源电压的 16％。 扇出系数大。CMOS电路由于输入阻抗极高扇出系数可达到50。但由于CMOS电路的负载是容性负载,负载数目的增加会导致传输时间上升、工作速度下降。 温度稳定性好。 * 北航电工电子中心 使用CMOS电路时注意问题： 由于CMOS电路的输入阻抗高，容易感应较高电压，造成绝缘栅损坏，因此CMOS电路多余或临时不用的输入端不能悬空，可以把它们并联起来或直接接到高电平（与非门）或低电平（或非门）上。 CMOS电源UDD接正极、USS接负极或地，绝对不能接反。 CMOS的输入电压应在USS ≤UI ≤UDD 范围内。 CMOS电路内部一般都有保护电路，为使保护电路起作用，工作时应先开电源再加信号，关闭时应先关断信号源再关电源。 * 北航电工电子中心 TTL与CMOS门电路的互连： UCC = +5V时，TTL及CMOS门电路的主要参数： 参数 74HCMOS 74TTL 74LSTTL UIH,min 3.5V 2.0V 2.0V UIL,max 1V 0.8V 0.8V UOH,min 4.9V 2.4V 2.7V UOL,max 0.1V 0.4V 0.4V IIH,max 1.0μA 40μA 20μA IIL,max ﹣1.0μA ﹣1.6mA ﹣400μA IOH,max ﹣4.0mA ﹣400μA ﹣400μA IOL,max 4.0mA 16mA 8mA 表1 TTL及CMOS门电路的主要参数 * 北航电工电子中心 由表1可见，当采用﹢5V电源电压时，TTL与CMOS的电平基本上是兼容的。 ●当用CMOS驱动TTL时，CMOS的UOH,min =4.9V，而TTL的 UIH,min = 2.0 V，CMOS的 UOLmax =