1、一、实验目的1.了解 TTL和 CMOS逻辑门电路的主要参数及参数意义。2.熟悉 TTL和 CMOS逻辑门电路的主要参数的测量方法。3.掌握 TTL三态门电路的使用。4.掌握数字电路与逻辑设计实验的基本操作规范。二、实验仪器及器件（三、实验原理图 2.1.1 74LS00管脚排列及逻辑符号（一）TTL 与非门的参数本实验采用 TTL 双极型数字集成逻辑门器件 74LS00，它有四个 2 输入与非门，封装形式为双列直插式，引脚排列及逻辑符号如图 2.1.1 所示，其中 A、B 为输入端，Y 为输出端，输入输出关系为 。 TTL 逻辑门电路主要参数有：1电源特性参数 ICCL、 ICCHICCL
2、是指输出端为低电平时电源提供给器件的电流，即逻辑门的输入端全部悬空或接高电平时，且该门输出端空载时电源提供器件的电流；I CCH 是指输出为高电平时电源提供给器件的电流，即输入端至少有一个接地，输出端空载时电源提供器件的电流。注意图 2.1.1所示器件，四个门的电源 VCC 引线是连在一起的，实验测量时，所测得电流是单个门电流的四倍。2输入特性参数 IIL、 IIH序号 仪器或器件名称 型号或规格 数量1 双踪示波器、数字示波器CS-4125、DS102212 数字逻辑实验箱 SBL 型 13 指针式万用表 500HA 型 14 2 输入四与非门（TTL） 74LS00 15 2 输入四与非门
3、（CMOS） CD4011 1IIL 是指一个输入端接地，其它输入端悬空或接高电平，从输入端流向接地端的电流；IIH 是指一个输入端接高电平 VCC，其它输入端接地，高电平 VCC 流向输入端的电流。图 2.1.3TTL 逻辑门电路电压传输特性曲线3电压传输特性参数电压传输特性是指输出电压 Vo随输入电压 Vi 变化的关系，图 2.1.3 所示为 TTL 逻辑门电路电压传输特性曲线。该图为理论的电压传输特性曲线，从特性曲线图中可以得到TTL 逻辑门主要参数如下：输出低电平 VOL，是指当与非门输入端均接高电平或悬空时的输出电压值，当输出空载时 VOL0.3V，当输出接有灌电流负载时， VOL
4、将上升，其允许最大值 VOLmax 为0.4V。输出高电平 VOH，是指当与非门有一个或一个以上的输入端接地或接低电平时的输出电压值，当输出空载时 VOH4.2V，当输出接有拉电流负载时，V OH 将下降，其允许最小值 VOHmin 为 2.4V。开门电平 VON(VIHmin)，是指保持输出为低电平时的最小输入高电平，一般VON1.8V，LS 系列约 1.2V 左右。关门电平 VOFF(VILmax)，是指保持输出为额定高电平的90%时的最大输入低电平，一般 VOFF0.8V。阈值电平 Vth，是指在电压传输特性曲线中输出电平急剧变化中点附近的输入电平值，一般为 1.4V（标准型）或 1.0
5、V（LS 型）。当与非门输入电平为 Vth 时，输入的极小变化可引起输出状态迅速变化，利用这个特性，可以构成多谐振荡器。直流噪声容限 VN，是指在最坏的条件下，输入端所允许的输入电压变化的极限范围。其中，低电平直流噪声容限 VNL 定义为 VNL=VOFF - VOLmax；高电平直流噪声容限 VNH 定义为：V NH=VOHmin - VON 。（二）TTL 三态门（Three-State Logic，简称为 TSL门）它是在逻辑门的基础上，加上使能控制信号和控制电路构成的。一般门电路的输出只有高、低电平两种状态，但三态门电路的输出有高电平、低电平及高阻态三种状态。三态输出门按逻辑功能及控制
6、方式可分为几种不同的类型。本实验用 74LS126三态输出四总线缓冲器，其管脚排列及逻辑符号如图 2.2.4所示。使能控制端为 E，当 E1 时为正常工作状态，实现 Y=A的逻辑功能；E0 时为禁止状态，输出 Y呈高阻态。高阻态时，电路与负载之间相当于开路。输出端对地电阻和对电源端电阻都近似为无穷大。图 2.2.4 74LS126管脚排列及逻辑符号四、实验内容1TTL 与非门逻辑功能的测试 实验箱总开关处 OFF 状态，把一块 74LS00 固定在实验箱的插座上，连接 14 脚电源VCC 至实验箱 +5V 端口，连接 7 脚 GND 至实验箱接地端口，从 74LS00 中任选一个与非门，它的两
7、个输入端 A、B 分别接逻辑开关，由开关提供输入的高、低电平，输出端接指示灯，由指示灯的亮、灭表示输出的高、低电平。改变开关的状态，观察指示灯的变化，将实验结果记录在表 2.1.2 中。 表 2.1.2 TTL 与非门逻辑功能测试2. TTL 与非门的参数测试（1）电源电流 ICCL、I CCH按图 2.1.5 连接电路，电流表串接在电源和集成块电源管脚之间，注意电流表的量程和极性。当所有的输入端悬空时，电流表读数即为 4ICCL；当所有的输入端接地时，电流表读数即为 4ICCH。 （电流表所测得的值是整个集成块四个与非门电源电流之和，单个门的电源电流仅为所测值四分之一） 。图 2.1.5 与
8、非门电源特性参数测试电路则单个门的静态功耗最大值 Pmax=VCC*ICCL。记录：单个门 ICCL = 0.6mA 。单个门 ICCH = 0.3mA 。单个门 Pmax= 3.010-3W 。（2 ）输入低电平电流 IILA B Y低 低 高低 高 高高 低 高高 高 低按图 2.1.6 连接电路，与非门输入端中任取一个串接电流表接地，另一输入端悬空，记录电流表读数即为 IIL。记录：IIL= 0.25mA 。图 2.1.6 与非门输入低电平电流测试电路（3 ）输入高电平 IIH按图 2.1.7 连接电路，与非门输入端中任取一个串接电流表接电源，另一输入端接地，记录电流表读数即为 IIH。
9、记录：IIH= 0.0mA 。图 2.1.7 与非门输入高电平电流参数测试电路（5 ）电压传输特性曲线按图 2.1.9 连接电路，电位器 10K 的两个固定端分别接电源和地，可调端接逻辑门的一个输入端，再并接一个电压表，另一个输入端悬空，输出端接另一个电压表，调节电位器，输入电压从零逐渐增大，具体输入电压的变化按表 2.1.3 提供的数据进行测量。实验完成后，根据所测的数据，在直角坐标纸上画出传输特性曲线，并且在图上求出 VOL、VOH 、VON 、VOFF 、Vth 、等参数，并求出直流噪声容限。图 2.1.9 电压传输特性曲线测试电路表 2.1.30 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1
10、.2 1.4 1.600.511.522.533.544.55传 输 特 性 曲 线Vi/VV0/V3. 三态门功能测试按照图 2.2.11 将三态输出门 74LS126 输入端 A 接逻辑开关，控制端 E 接另一逻辑开关，输出端 Y 接 LED 指示灯。当输出 Y 接上拉电阻或者下拉电阻时，改变输入 A 的电平，测出当 E1 或 0 时，输出 Y 与输入 A 之间的逻辑关系。将实验结果填入表 2.2.2 中。图 2.2.11 三态门功能测试VI 0 0.3 0.5 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.3 1.4 1.5VO 4.55 4.53 4.52 4.32 4.09 3.96 3.27 2.7 1.06 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13输入 输出电压（V ） 输出逻辑电平输出端 EN A Y Y0 5.00 高01 5.00 高0 0.13 低接上拉电阻1 1 5.00 高0 0.00 低01 0.00 低0 0.12 低接下拉电阻1 1 3.80 高五、问答题1.实验用 TTL74LS系列集成电路电源电压的范围是多少？答：4.55.5V
