实验一 TTL与非门的静态参数测试.doc

实验报告
院 （系） 信科院电子系 学 号 08379022 审 批
班 别 通信工程A班 实 验 人 吴嘉怡
实验一 TTL与非门的静态参数测试

一、实验目的
1. 掌握TTL与非门电路主要参数和电压传输特性的测试方法。
2. 熟悉数字电路试验箱、数字万用表的使用。

二、实验仪器及器件
1.数字电路试验箱、万用表、示波器．
2器件：74LS00X 2．电阻：560Ω X1，1OkXI

三、实验内容和结果

1、低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH及静态平均功耗： 与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。
ICCL：指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流．也称空载导通电流．测试电路如图（一）(a)所示。
ICCH：指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供器件的电流。也称空载截止电流，电路如图（二）(b)所示。
： 为电路空载导通功耗Pon和空载截止功耗Poff的平均值，其值为：
(通常Pon>Poff)

图（一）
2、输入短路电流IIS和输入漏电流IIH：
IIS：（或IIL）指被测输入端接地，其余输入端和输出端悬空时．由被测输入端流出的电流。也称低电平输入电流。在由多级门构成的电路中，IIS 相当前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流。因此．IIS越小，前级门带负载的个数就越多。测试电路如图（二）(a)所示。
IIH：指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端悬空时，流入被测输入端的电流。也称高电平输入电流。在由多级门构成的电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载。IIH越小，前级门电路带负载的个数就越多。IIH较小，难以测量。测试电路如图（二）(b)所示。

图（二）
3、输出高电平UOH及关门电平Uoff

图（三）

测量电路如图（三）(a)所示。先调W，使输入电压为0V这时输出电压即为UOH。然后渐渐增大输入电压，当输出电压下降到90%UOH时，测得输入电压即为关门电平Uoff。

4、输出低电平UOL及开门电平Uon
测量电路如图（三）(b)所示。先调W，使输入电压为高电平，测得的输出电压即为UOL然后渐渐减小输入电压，测得使输出电压维持在UOL的最低输入电平，即为开门电平Uon。

5、测试TTL与非门的电压传输特性：
图（三）(b)断开RL即为测量电路。调W，使输入电压由小到大，用万用表对应地测出输入电压和输出电压，并一一记录在表中。测量时，对Voff和VON的附近，输入电压的变化可取消一点，即测量点取密一些。

6、平均传输延迟时间tpd
tpd是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形边沿的0.5V。至输入波形对应边沿0.5Vm点的时间间隔，如图（四）(a)所示。
图（四）(a)中的tpdL为导通延迟时间，tpdH为截止延迟时问，平均传输延迟时间为：

图（四）
tpd的测试电路如图（四）(b)所示，由于TTL门电路的延迟时间较小，直接测量时对信号发生器和示波器的性能要求较高，故实验采用测量由奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期T来求得。其工作原理是：假设电路在接通电源后某一瞬间，电路中的A点为逻辑“1"，经过七级门的延迟后，使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑”0"；再经过七级门的延迟后，A点电平又重新回到逻辑 “1”。电路中其它各点电平也跟随变化。说明使A点发生一个周期的振荡，必须经过14级门的延迟时间。因此平均传输延迟时间为:

TTL电路的tpd一般在6nS ~ 30nS之间。
由于所用的74LSOO四输入与非门的tpd很短，要用7个与非门连成环形震荡器，以便测量其周期T。

四、实验数据整理与分析
1、低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH及静态平均功耗，数据记录如表（一）所示：
表（一）
ICCL
ICCH

2.688mA
0.8793mA
8.9183mW
2、输入短路电流IIS和输入漏电流IIH，数据记录如表（二）所示：
表（二）
ICS
ICH
0.2226mA
0
实质上ICH并不为0，只是因为ICH极小，为μA级，实验台上的仪器无法测量。
3、输出高电平UOH及关门电平Uoff，数据记录如表（三）所示：
表（三）
UOH
Uoff
3.486V
0.967V

4、输出低电平UOL及开门电平Uon，数据记录如表（四）所示：
表（四）
UOL
Uon
0.369V
1.309V

5、测试TTL与非门的电压传输特性，数据记录如表（五）所示：
表（五）
Ui（V）
0.00
0.40
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
1.40
1.80
3.00
4.00
Uo（V）
4.36
4.36
4.27
4.19
4.01
3.63
2.93
2.35
1.69
0.50
0.20
0.17
0.17
0.17
0.17

画出图像如图（五）所示

图（五）

由图像可知输出特性的三个区域：当Ui< 0.7V时，输出电压处于截止区，但当0.7<Ui<1.3,输出电压处于线性区，再高时处于饱和区。
6、平均传输延迟时间tpd中示波器图像周期为0.08μs，于是计算到tpd=0.08μs/14=5.7ns。

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