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实验一TTL集成逻辑门电路的参数的测试

一．预习要求

1．预习TTL与非门有关内容，阅读TTL电路使用规则。

2．与非门的功耗与工作频率和外接负载情况有关吗？为什么？

3．测量扇出系数的原理是什么？为什么一个门的扇出系数仅由输出低电平的扇出系书来决定？

4．为什么TTL与非门的输入引脚悬空相当于接高电平？

5．TTL门电路的闲置输入端如何处理？

二．实验目的

1．掌握TTL集成与非门的主要参数、特性的意义及测试方法。

2．学会TTL门电路逻辑功能的测试方法。

三．实验原理

TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门，本实验采用4输入双与非门74LS20，在一片集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。74LS20

内部逻辑图及引脚排列如图1-1(a)、（b）所示。

图1-1（a）

1.与非门的逻辑功能

与非门的逻辑功能是：当输入端有一个或一个以上的低电平时，输出端为高电平；只有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”。）

图1-1（b）对与非门进行测试时，门的输入端接数据开关，开关向上为逻辑“1”，向下为逻辑“0”。门的输出端接电平指示器，发光管亮为逻1”，不亮为逻辑“0”

图1-1（b）

对于有四个输入端的与非门，它有十六个最小项，实际上只要按表1-1所示的五项进行测试，

便可以判断此门的逻辑功能是否正常。

表1-1

输入

输出

An

Bn

Cn

Dn

F1

F2

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

2.TTL与非门的主要参数

（1）导通电源电流ICCL与截止电源电流ICCH

与非门在不同的工作状态，电源提供的电流是不同的，ICCL是指输出端空载，所有输入端全部悬空，与非门处于导通状态，电源提供器件的电流。ICCH是指输出端空载，输入

端接地，与非处1-2于（截a）止状态，电源提供器件图1-2（b）

的电流。测试电路如图1-2(a)、（b）所示。通常ICCLICCH，它们的大小标志着与非门在静态情况下的功耗大小。

导通功耗：PCCL=ICCLUCC

截止功耗：PCCH=ICCHUCC

由于ICCL较大，一般手册中给出的功耗是指PCCL。

（2）低电平输入电流IIL与高电平输入电流IIH

IIL是指被测输入端接地，其余输入端悬空，流出被测输入端的电流，如图1-3（a）所示，在多级门电路中它相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因此它的大小关系到前级门的灌电流负载能力，因此希望IIL小些。

IIH是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，流入被测输入端的电流，如图1-3（b）所示，在多级门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，它的大小关系到前级门的拉电流负载能力，因此希望IIH小些。由于IIH较小，难以测量，所以一

般免于测试此项内容。

（3）扇出系数NO

扇出系数是指门电路能驱动同类门的个数，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：灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数：低电平扇出系数NOL、高电平扇出系数NOH。低电平扇出系数NOL测试电路如图1-4所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载，调节RW使IOL增大，UOL随之增高，当UOL达到UOLM(手册中规定低电平规范值为0.4V)时的IOL就是允许灌入的最大负载电流IOLM，则

图1-3

图1-3(b)

图1-4

NOL的大小主要受输出低电平时，输出端允许灌入的最大负载电流IOLM的限制，如灌入的负载电流超出该值，输出低电平将显著升高，以致造成下级门电路的误动作。

高电平扇出系数NOH

通常IIHIILⅠNOHNOL,故常以NOL作为门的扇出系数。

（4）电压传输特性

与非门的输出电压UO随输入电压UI而变化的曲线UO=f(UI)称为电压传输特性，如图1-5所示。它是门电路的重要特性之一，通过它可以知道与非门的一些重要参数，如输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UoFF、开门电平UoN、阀值电平UT及抗干扰容限UNL、UNH等。

电压传递特性的测试方法很多，最简单的方法是逐点测试法，测试电路如图1-6所示，调节电位器RW，逐点测出输入电压UI及输出电压Uo，绘成曲线。

（5）平均传输延迟时间