二TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试.docx

1、二TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试实验二 TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试一、实验目的 1掌握TTL与非门逻辑功能的测试方法； 2熟悉TTL与非门主要参数的测量方法；3熟悉TH-SZ型数字电路实验箱的结构和使用方法；二、预习要求 1什么叫TTL集成电路？它使用的电源电压是多少？ 2说明TTL与非门不使用的输入端应如何处置？ 3复习TTL与非门的逻辑功能，主要参数的概念和测量方法；4TTL与非门的输出特性曲线？从中读取相关的参数值；三、实验原理1与非门的逻辑功能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

2、“0”.其逻辑表达式为Y=2本实验采用4输入双与非门74LS20,即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有4个输入端。其逻辑符号及引脚排列如图2-1 (a) (b)所示：Y= 1 2 3 4 5 6 7 (a)国家标准逻辑符号 (b) 74LS20引脚排列 图2-1 74LS20国家标准逻辑符号及引脚排列四、实验器件1TH-SZ型数字电路实验箱2数字万用表UT563TTL与非门74LS20 4若干导线五、实验内容 1验证TTL与非门74LS20的逻辑功能 在合适的位置选取一个14脚的集成块插座，按图22接好线。每个门的4个输入端（假设为A, B, C, D）接逻辑开关输出插口，以

3、提供“0”与“1”电平信号（开关向上，输出“1”；向下为“0”）。门的输出端（假设为Y）接LED发光二极管，LED亮为输出“1”，灭为输出“0”。按表2-1的真值表逐个测试集成块中2个与非门的逻辑功能。表2-1 74LS20真值表输 入输 出A1(1)B(2)C1(3)B1(2)Y1Y211110111101111011110图2-2 74LS20逻辑功能测试电路274LS20主要参数的测试（将测试值填入表2-2） 低电平输出电源电流ICCL、高电平输出电源电流ICCH、74LS20总的静态功耗、低电平输入电流IiL ,高电平输入电流IiH (IiH很小，可不测)扇出系数No（先测出允许灌入的

4、最大负载电流IOL ） （a） （b） （c） （d） 图2-3 74LS20主要参数测试电路(1)低电平输出电源电流ICCL指所有输入端悬空，输出端空载，74LS20输出低电平时，电源提供给器件的电流。测试电路如图2-3 (a)所示。(2)高电平输出电源电流ICCH 指每个门各有一个以上的输入端接地（最好全部接地），输出端空载，74LS20输出高电平时，电源提供的电流。测试电路如图2-3 (b)示。(3)计算74LS20总的静态功耗 ICCL和ICCH标志着器件静态功耗的大小,通常ICCLICCH，所以静态功耗为PCCL=VCCICCH。 (4)低电平输入电流IiL指被测输入端接地，其余输入

5、端悬空时，由被测输入端流出的电流值。希望IiL越小 越好。测试电路如图2-3 (c)示。(5)高电平输入电流IiH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值。希望IiH越小 越好。测试电路如图2-3 (d)示（因为IiH很小，微安级，一般免于测试。本实验也不测）。(6)扇出系数N0 指门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路带负载能力的一个参数。 N0= I0L/IiL 一般N08其中：IoL 是指当VOL达到规定输出的低电平的规范值（一般为0.4V）时，门电路允许灌入的最大负载电流。IOL测试电路如图2-4示：图2-4 扇出系数测试电路 图2-5 电压传输特性测试电路表2-

6、2 主要参数测试结果ICCL（mA）ICCH（mA）IiL（A）IOL（mA）NO（计算）PCCL（计算） 3电压传输特性门的输出电压U0随输入电压Ui而变化的曲线称为门的电压传输特性，通过它可以读得门电路的一些重要参数，如输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UOFF、开门电平UON、门限电平UTH等值。测试电路如图2-5所示：(1)采用逐点测试法，即调节Rw,按表2-3逐点测得Ui及U0的值，然后绘制曲线。 表2-3 电压传输特性Ui(V)00.20.40.60.81.01.21.41.51.62.02.53.03.5UO(V)(2)绘制电压传输特性曲线，并读出输出高电平UOH、输出

7、低电平UOL、关门电平UOFF、开门电平UON、门限电平UT的值，填入表2-4。表2-4 门电路有关的重要参数UOH(V)UOL(V)UOFF(V)UOFF(V)UTH(V) 六、实验报告要求 1回答预习要求中提出的问题； 2记录、整理实验结果，并对结果进行分析； 3画出实测的电压传输特性曲线，从中读出输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UOFF、开门电平UON、门限电平UTH的值，并在图中标出。 七、实验注意事项1TTL电源电压使用范围为+4.5V-+5.5V之间，超过5. 5V将损坏器件；低于4. 5V器件的逻辑功能将不正常。实验中要求使用+5V。电源极性绝对不允许接错。 2接插集

8、成块时，要认清定位标记，不得插反。 3连线之前，先用万用表测量导线是否导通。 4输出端不允许直接接地或直接接+5V电源，否则将损坏器件。 5TTL与非门74LS20不用的输入端可以悬空，示为“1”输入。为了保证逻辑的绝对可靠，最好将不用端全部接+5V电源。实验三 组合逻辑电路实验分析一、实验目的 1掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法； 2了解组合电路的冒险现象及消除方法； 3验证半加器、全加器的逻辑功能。二、预习要求 1复习组合逻辑电路的分析方法； 2复习用与非门和异或门等构成的半加器、全加器的工作原理； 3复习组合电路冒险现象（险象）的种类、产生原因，如何消除？三、实验原理 1组合逻辑电路

9、由很多常用的门电路组合在一起，实现某种功能的电路，它在任意时刻的输出，仅取决于该时刻输入信号的逻辑取值，而与信号作用前电路原来的状态无关。 2组合逻辑电路的分析是指根据所给的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。其分析步骤为：列出真值表化成最简表达式分析逻辑功能根据电路写出函数表达式3组合电路的冒险现象 (1)实际情况下，由于器件的延时效应，在一个组合电路中，输入信号发生变化时，输出出现瞬时错误的现象，把这现象叫做组合电路中的冒险现象，简称险象。这里研究静态险象，即电路达到稳定时，出现的险象。可分为0型静态险象（如图3-1）和1型静态险象（如图3-2

10、）:图3-1 0型静态险象 其输出函数Y=A+,在电路达到稳定时，即静态时，输出Y总是1。然而在输入A变化时，输出Y的某些瞬间会出现0，Y出现窄脉冲，存在有静态0型险象。 图3-2 1型静态险象其输出函数Y=A+,在电路达到稳定时，即静态时，输出Y总是O。然而在输入A变化时，在输出Y的某些瞬间会出现1，Y出现窄脉冲，存在有静态1型险象。 （2）进一步研究得知，对于任何复杂的组合逻辑电路，只要能成为A+或A的形式，必然存在险象。为了消除险象，通常用增加校正项的方法，如果表达式中出现A+形式的电路，校正项为被赋值各变量的“乘积项”；表达式中出现A形式的电路，校正项为被赋值各变量的“和项”。例如：逻

11、辑电路的表达式为Y=B+AC；当B=C=1时，Y=+A，Y正常情况下，稳定后应输出1，但实际中出现了0型静态险象。这时可以添加校正项BC，则YB+AC+BC=+A+1=1,从而消除了险象。四、实验器件 1TH-SZ型数字电路实验箱 2.双踪示波器YB4320G3. 74LS00 74LS86 74LS02 4.若干导线五、实验内容 1.分析、测试用与非门74LS00组成的半加器的逻辑功能 （1）写出图3-3的逻辑表达式 图3-3由与非门74LS00组成的半加器电路 (2)根据表达式列出真值表3-1，并写出最简函数表达式 （3）根据图3-3，在实验箱上选定两个14脚的插座，插好两片74LS00，

12、并接好连线，A, B两输入接至逻辑开关的输出插口。S, C分别接至逻辑电平显示输入插口。按表3-2的要求进行逻辑状态的测试，将结果填入表3-2，与表3-1进行比较，看两者是否一致。表3.2 半加器理论值 表3.2 实验测量结果ABY1Y2Y3SCABCD0000010110101111S= C= 2分析、测试用异或门74LS86和与非门74LS00组成的半加器的逻辑功能,填入表3-3ABSC00011011表3.3 异或门组成的半加器图3-4 异或门和与非门组成的半加器 S= C=AiBiCi-1SiSi0000101001100010111011113分析、测试用异或门74LS86、与非门7

13、4S00和或非门74LS02组成的全加器的逻辑功能图3-5 全加器逻辑电路（1）根据逻辑电路写出全加器的逻辑函数表达式，并化为最简。 Si= Si=（2）按图35连线，Ai、Bi、Ci的值按表3-4输入，观察输出Si、Si的值，填入表3-4。4观察冒险现象并消除（1）按图3-6接线，当B=C1时，A输入矩形波（f1 MHZ以上），用示波器观察、记录Y波形。（2）用添加校正项的方法消除险象。画出校正后的电路图，观察、记录校正后Y输出波形。 图3-6 险象的消除六、实验报告要求 1整理实验数据、图表，并对实验结果进行分析讨论。 2总结组合电路的分析与测试方法。3对险象进行讨论。七、实验注意事项 1实验中要求使用+5V，电源极性绝对不允许接错。 2插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 3连线之前，先用万用表测量导线是否导通。4输出端不允许直接接地或直接接+5V电源，否则将损坏器件。实验四 计数器及其应用（设计性） 一、实验目的1学习集成触发器构成计数器的方法。2掌握中规模集成计数器的使用方法