基本逻辑门逻辑试验报告.docx

1、基本逻辑门逻辑试验报告基本逻辑门逻辑试验报告 基本逻辑门逻辑功能测试及应用一、实验目的1、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。2、学习TTL基本门电路的实际应用。3、了解CMOS基本门电路的功能。4、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。二、实验原理数字电路中，最基本的逻辑门可归结为与门、或门和非门。实际应用时，它们可以独立使用，但用的更多的是经过逻辑组合组成的复合门电路。目前广泛使用的门电路有TTL门电路和CMOS门电路。1、TTL门电路TTL门电路是数字集成电路中应用最广泛的，由于其输入端和输出端的结构形式都采用了半导体三极管，所以一般称它为晶体管-晶体管逻辑电路，或称为TTL电路。这种电路的电源电

2、压为+5V，高电平典型值为3.6V（2.4V合格）；低电平典型值为0.3V（0.45合格）。常见的复合门有与非门、或非门、与或非门和异或门。有时门电路的输入端多余无用，因为对TTL电路来说，悬空相当于“1”，所以对不同的逻辑门，其多余输入端处理方法不同。（1）TTL与门、与非门的多余输入端的处理如图3.2.1为四输入端与非门，若只需用两个输入端A和B，那么另两个多余输入端的处理方法是： 并联 悬空 通过电阻接高电平图3.2.1 TTL与门、与非门多余输入端的处理并联、悬空或通过电阻接高电平使用，这是TTL型与门、与非门的特定要求，但要在使用中考虑到，并联使用时，增加了门的输入电容，对前级增加容

3、性负载和增加输出电流，使该门的抗干扰能力下降；悬空使用，逻辑上可视为“1”，但该门的输入端输入阻抗高，易受外界干扰；相比之下，多余输入端通过串接限流电阻接高电平的方法较好。（2）TTL或门、或非门的多余输入端的处理如图3.2.2为四输入端或非门，若只需用两个输入端A和B，那么另两个多余输入端的处理方法是：并联、接低电平或接地。并联 接低电平或接地 图3.2.2 TTL或门、或非门多余输入端的处理（3）异或门的输入端处理异或门是由基本逻辑门组合成的复合门电路。如图3.2.3为二输入端异或门，一输入端为A，若另一输入端接低电平，则输出仍为A；若另一输入端接高电平，则输出为A，此时的异或门称为可控反

4、相器。图3.2.3 异或门的输入端处理在门电路的应用中，常用到把它们“封锁”的概念。如果把与非门的任一输入端接地，则该与非门被封锁；如果把或非门的任一输入端接高电平，则该或非门被封锁。由于TTL电路具有比较高的速度，比较强的抗干扰能力和足够大的输出幅度，在加上带负载能力比较强，因此在工业控制中得到了最广泛的应用，但由于TTL电路的功耗较大，目前还不适合作大规模集成电路。2、CMOS门电路CMOS门电路是由NMOS和PMOS管组成，初态功耗也只有毫瓦级，电源电压变化范围大+3V+18V。它的集成度很高，易制成大规模集成电路。由于CMOS电路输入阻抗很高，容易接受静电感应而造成极间击穿，形成永久性

5、的损坏，因此，在工艺上除了在电路输入端加保护电路外，使用时应注意以下几点：（1）器件应在导电容器内存放，器件引线可用金属导线、导电泡沫等将其一并短路。（2）VDD接电源正极，VSS接电源负极（通常接地），不允许反接。同样在装接电路，拔插集成电路时，必须切断电源，严禁带电操作。（3）多余输入端不允许悬空，应按逻辑要求处理接电源或地，否则将会使电路的逻辑混乱并损坏器件。（4）器件的输入信号不允许超出电源电压范围，或者说输入端的电流不得超过10mA。（5）CMOS电路的电源电压应先接通，再接入信号，否则会破坏输入端的结构，工作结束时，应先断输入信号再切断电源。（6）输出端所接电容负载不能大于500p

6、F，否则输出级功耗过大而损坏电路。（7）CMOS电路不能以线与方式进行连接。另外，CMOS门不使用的输入端，不能闲置呈悬空状态，应根据逻辑功能的不同，采用下列方法处理：对于CMOS与门、与非门，多余端的处理方法有两种：多余端与其它有用的输入端并联使用；将多余输入端接高电平。如图3.2.4所示。图3.2.4 CMOS与非门多余输入端的处理对于CMOS或非门，多余输入端的处理方法也有两种：多余端与其它有用的输入端并联使用；将多余输入端接地。如图3.2.5所示。图3.2.5 CMOS或非门多余输入端的处理三、实验仪器与器材1、THD-4型数字电路实验箱2、GOS-620示波器3、器材：74LS00

7、四-2输入与非门 74LS54 四-2-3-3-2输入与或非门 74LS86 四-2输入异或门四、实验内容与步骤1、TTL与非门的逻辑功能及应用芯片的引脚号查法是面对芯片有字的正面，从缺口处的下方（左下角），逆时针从1数起。芯片要能工作，必须接电源和地。本实验所用与非门集成芯片为74LS00四-二输入与非门，其引脚排列如图3.2.6所示。图3.2.6 74LS00引脚排列（1）测试74LS00四-2输入与非门的逻辑功能选中74LS00一个与非门，将其输入端A和B分别接至电平输出器插孔，由电平输出控制开关控制所需电平值，扳动开关给出四种组合输入。将输出端接至发光二极管的输入插孔，并通过发光二极管

8、的亮和灭来观察门的输出状态。如图3.2.7所示，其逻辑函数式为：，将观测结果填入表3.2.1中。输入输出A BY1 00 11 01 1表3.2.1 与非门逻辑功能测试表图3.2.7 与非门逻辑功能测试图 （2）用74LS00实现或逻辑：，写出转换过程逻辑函数式，画出标明引脚的逻辑电路图，测试其逻辑功能，将观测结果填入表3.2.2中。输入输出A BY0 00 11 01 1输入输出输入输出A B CYA B CY0 0 00 0 10 1 00 1 100011 0 01 0 11 1 01 1 10011（3）用74LS00实现表3.2.3所示的逻辑函数。写出设计函数式，画出标明引脚的逻辑电

9、路图，并验证之。 2、TTL与或非门的逻辑功能及应用（1）测试74LS54四-2-3-3-2输入与或非门的逻辑功能74LS54引脚排列如图3.2.8所示。图3.2.8 74LS54引脚排列逻辑表达式为： 现要求测试的逻辑函数式为：。接线如图3.2.9所示，用开关改变输入变量A、B、C、D的状态，给出十六种组合输入，通过发光二极管观测输出端Y的状态，将观测结果填入表3.2.4中。输入输出输入输出A B C DYA B C DY0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11

10、1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1图3.2.9 与或非门逻辑功能测试图（2）用74LS54和74LS00实现表3.2.4所示的逻辑函数。写出设计函数式，画出标明引脚的逻辑电路图，并验证之。3、TTL异或门的逻辑功能及应用（1）测试74LS86四-2输入异或门的逻辑功能74LS86引脚排列如图3.2.10所示。图3.2.10 74LS86引脚排列接线如图3.2.11所示，用开关改变输入变量A、B的状态，通过发光二极管观测输出端Y的状态，将观测结果填入表3.2.5中。表3.2.5 异或门逻辑功能测试表输入输出A BY0 00 11 01 1图3.2.11 异或门逻辑功能测试图 （

11、2）用74LS86设计一个四位二进制取反电路。写出设计函数式，列出功能表，画出标明引脚的逻辑电路图，并通过实验验证之。五、实验报告要求1、将实验结果填入各相应表中，总结各门电路的逻辑功能。2、总结TTL门电路和CMOS门电路的多余输入端的处理方法。 3、通过本次实验总结TTL及CMOS器件的特点及使用的收获和体会。 4、TTL与非门的输入端悬空可视为逻辑“1”吗？有何缺点？ 5、如果与非门的一个输入端接连续脉冲，其余端是何状态允许脉冲通过？是何状态禁止脉冲通过？ 6、欲使一个异或门实现非逻辑，电路将如何连接？为什么说异或门是可控反相器？六、实验预习要求1、详细阅读附录三，了解THD-4数字电路实验箱的基本功能及使用方法。2、复习教材中基本门电路的逻辑功能和结构原理。3、了解在使用TTL和CMOS门电路时，与非门和与或非门多余输入端分别如何处理？4、按实验内容要求设计逻辑电路，写出逻辑函数式。