电工与电子技术实验指导 第五章 单元五数字电子技术实验.ppt

单元五数字电子技术实验 5.1 TTL, CMOS集成逻辑功能和参数测试 5.2 组合逻辑量的测试—表决、符合、半加电路、集成门电路 5.3 集成组合逻辑电路逻辑功能的测试—译码器、数据选择器及其应用 5.4 集成触发器逻辑功能的测试—RS、D , JK角虫发器 单元五数字电子技术实验 5.5 时序逻辑电路的测试—移位寄存器、计数器 5.6 数字电路故障分析练习—计数、译码、显示电路 5.7 集成门电路构成环形振荡器—TTL、CMOS门电路构成环形振荡器 5.8 555电路构成单稳态电路施密特触发器电路——多谐振荡电路 5.9 D/A , A/D转换电路 5. 1 TTL、CMOS集成逻辑功能和参数测试 一、实验目的 ⑴掌握TTL, CMOS集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法。 (2)掌握TTL, CMOS器件的使用规则。 (3)熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。 二、实验原理 (1)TTL集成逻辑门。 5. 1 TTL、CMOS集成逻辑功能和参数测试 本实验采用四输入双与非门74 LS20 ,即在一块集成块内含有两个相互独立的与非门，每个与非门有四个输入端，其逻辑框图，图形符号及引脚排列如图5. 1 ( a ), ( b ), (c) 所示。 ①与非门的逻辑功能。与非门的逻辑功能是:当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平;只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”)，其逻辑表达式为 ② TTL与非门的主要参数。 5. 1 TTL、CMOS集成逻辑功能和参数测试 a.低电平输出电流ICCL和高电平输出电流ICCH。与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。ICCL是指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流;ICCH是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。通常ICCLICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。器件的最大功耗为PCCL=VCCICCL 。ICCL和ICCH测试电路如图5. 2 (a)、(b)所示。 注意:TTL电路对电源电压要求较严，电源电压Vcc允许在+5 ±10%V的范围内工作，超过5. 5 V将损坏器件;低于4. 5 V器件的逻辑功能将不正常。 5. 1 TTL、CMOS集成逻辑功能和参数测试 b.低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiH 。IiL是指被测输入端接地其余输入接端悬空，输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。在多级门电路中，IiL相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因此它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门电路带负载的个数，因此IiL应尽量小些。 IiH是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测输入端的电流值。在多级门电路中，IiH相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载，其大小关系到前级门的拉电流负载能力，因此IiH应尽量小些。由于IiH较小，难以测量，一般免于测试。IiL与IiH测试电路如图5.2 (c), (d)所示。 5. 1 TTL、CMOS集成逻辑功能和参数测试 c.扇出系数No。扇出系数No指门电路能动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数，即低电平扇出系数从NOL和高电平扇出系数NOH。通常IiH ＜IiL时，则NOH＞NOL，故常以NOL作为门的扇出系数。 NOL的测试电路如图5. 3所示，门的输入端全部悬空，输入端接灌电流负载RL，调节RL使IOL增大，VOL随之增高，当VOL达到VOLM(手册中规定低电平规范值为0. 4 V)时的则IOL就是允许灌入的最大负载电流， 5. 1 TTL、CMOS集成逻辑功能和参数测试 d.电压传输特性。门的输出电压Vo随输入电压Vi而变化的曲线Vo=f(Vi)称为门的电压传输特性，通过它可读得门电路的一些重要参数，如输出高电平VOH输出低电平UOL关门电平VOFF、开门电平VON 、 值电平VT及抗干扰容限VL , VH等值。测试电路如图5. 4所示，采用逐点测试法，即调节Rp，逐点测得Vi及Vo，然后绘成曲线。 e.平均传输延迟时间tpd。tpd是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形对应边沿0. 5 V，至输入波形对应边沿0. 5 Vm点的时间间隔，如图5. 5所示。 图5. 5 ( a)中的，tpdL为导通延迟时间，tpdH为截止延迟时间，平均传输延迟时间为 5. 1 TTL、CMOS集成逻辑功能和参数测试 tpd测试电路如图5. 5 ( b)所示，由于TTL门电路的延迟时间较小，直