实验四 三态门逻辑功能测试.docx

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实验四三态门逻辑功能测试

实验四三态门逻辑功能测试

班级：

计科三班学号：

20100810323姓名：

夏雪

一、实验准备（老师指导）

1.测试5M脉冲信号能否使用

将5M的脉冲信号加在实验箱上，输出显示在示波器上。

2.认识三态门的管脚

记住三态门的管脚分配情况，便于实验进行：

1使能，2输入，3输出；4使能，5输入，6输出；7接地；8使能，9输入，10输出；11使能，12输入，13输出；14接电源。

3.示波器中信号的合并

一般示波器中波形的显示为信号与实间的关系，即为X—T（Y—T）关系图，如果要将示波器上两信号合并，则将显示选项改为X—Y。

4.对延迟时间的理解

延迟时间的测试要用到示波器的延迟扫描，对波形展开放大后，观察波形上升点与下降点，上升10%开始记为上升时间，下降10%开始记为下降时间。

2、实验内容

1.测试三态门的逻辑功能并测输入输出电压（静态测试）；

2.测试三态门的传输特性，输入端接在CP端；

3.测三态门的传输延迟；

4.输入端接入函数发生器的三角波（最小值为0V，最大值不超过5V），将输入输出信号显示在示波器上，并将两信号合并；

3、实验条件

实验箱，74LS125芯片，导线，示波器，信号发生器，万用表

4、实验电路

1.测三态门的逻辑功能并测输入输出电压

2.测三态门的传输特性（输入信号为实验箱内的CP）

CP

3.传输延迟

5MHZ

4.信号合成

5、实验结果及结论

1.三态门的逻辑功能测试

使能端1和输入端2接逻辑信号，按下灯亮表示输入信号为高电平1，未按下灯不亮表示输入信号为低电平0，输出3接在发光二级管上，发光为黄色表示输出信号为低电平，为红色表示输出信号为高电平

输入的逻辑信号为00，输出信号灯不亮（实验中为发光二极管，显示为黄色），表示输出为低电平，即为0。

输入端2的输入电压为0V，输出3电压为24.6mV。

输入的逻辑信号为01，输出信号灯亮（实验中为发光二极管，显示为红色），表示输出为高电平，即为1。

输入端2的输入电压为4.98V，输出电压3为4.99V。

输入的逻辑信号为10，输出信号不亮，既不显示红色又不显示黄色。

输入端2的输入电压为0V，输出电压3为3.06V。

输入的逻辑信号为11，输出信号不亮，既不显示红色又不显示黄色。

输入端2的输入电压为4.98V，输出电压3为3.06V。

结论：

在实验误差允许情况下，当使能端有效时（三态门使能端为低电平有效），输出电压随输出电压变化而变化；使能端无效时（即高电平），输出一直处于高阻态。

2.三态门传输特性的测试

由于三态门的使能端为低电平有效，故将使能端接入低电平信号，输入端2接在实验箱的CP处，然后把输入输出信号接到示波器上。

输入输出波形如下图：

（1）

（2）

（3）

输入输出信号的相关参数如图2、3所示。

结论：

由图可看出，在使能端有效时，输出波形和输入波形一样，只不过有点延迟而已。

3.传输延迟的测试

同样使能端接入低电平，输入端接入试验箱内的5MHZ的脉冲信号，并将输入输出接到示波器上，显示波形，如下图：

再选择示波器的选项“延迟扫描”，即可得到延迟扫描图，如下图1、2所示

（1）

运用光标来测量传输延迟，依据下降时间概念，估计10%处并将光标移至此处，如上图显示，可得下降沿的传输延迟为15.2ns.

（2）

运用光标来测量传输延迟，依据上升时间概念，估计10%处并将光标移至此处，如上图显示，可得上升沿的传输延迟为8.80ns.

结论：

三态门的输出存在延迟，同样也验证了内容2的结论，如果在误差允许情况，上升沿和下降沿的延迟时间可认为是一致的。

4.信号合成

使能端接入低电平，函数信号发生器输入电路中的为三角波，最大值为5.0V，调节频率使波形显示便于观察，注意输入输出的波形位置会影响合成波形的显示，故需要多次调节以便合成波形在屏幕的合适位置，便于观察，便于测量。

先调出最大值为5V的三角波后才能接入三态门，要不然超过5V后会导致三态门功能的测试。

可看出三角波峰峰值为5V，周期为200.0μs.

未合成前输入输出波形如下：

由图形看出，对于三态门来说，并不是5V三角波的所有信号都有效，只有在一定电压范围内，才有效。

输出波形的边界较粗糙，这是由于信号的干扰，要将接地端尽量靠近地端才能减少干扰，但是此干扰不可避免。

将Y-T改为X-Y后，合成波形如下：

图中显示横坐标相差880mV

图中显示纵坐标相差5.20V

结论：

三态门的开门电压约为1.92V，关门电压约为2.80V。

六、实验日志

实验过程中遇到的问题及解决办法：

1.静态测试时，输入信号由11变为00时红色很久才变为黄色，刚开始以为是电路连接的问题，后来做完延迟扫描后才想到可能是由于时间延迟的缘故；

2.在信号合成实验中电路连接错误，将输入端与输出端接错，导致波形输出不是理想结果，查看别人电路连接才发现这一错误；

3.示波器上波形显示总是不定，起初以为是接触不良导致信号输出不定，后来不断调节后发现原来是信号源选择错误；

4.合成波形在屏幕上显示特性不明显，幅度有点小，询问老师后了解是由于频率的影响；

5.信号合成实验中我的波形很粗糙，边界还有突出部分，这是由于干扰的影响，虽然将所有接地端都挨着实验箱的地端，干扰扔存在。

心得体会：

以前数字设计课上只是理论上学习了三态门的逻辑功能、特性曲线，老师没重点强调，所以了解的也不够充分，本次实验通过测量验证才真正理解，也对其内部结构、管脚有了一定的认识，对高阻态也理解了。

课本学习中了解到任何逻辑电路都有延迟，实验中通过对延迟的测量最终对传输延迟认识更透了。