实验一TTL集成逻辑门电路的参数的测试一．预习要求1．预习TTL与非门有关内容，阅读TTL电路使用规则。2．与非门的功耗与工作频率和外接负载情况有关吗？为什么？3．测量扇出系数的原理是什么？为什么一个门的扇出系数仅由输出低电平的扇出系书来决定？4．为什么TTL与非门的输入引脚悬空相当于接高电平？5．TTL门电路的闲置输入端如何处理？二．实验目的1．掌握TTL集成与非门的主要参数、特性的意义及测试方法。2．学会TTL门电路逻辑功能的测试方法。三．实验原理TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门，本实验采用4输入双与非门74LS20，在一片集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。74LS20内部逻辑图及引脚排列如图1-1(a)、（b）所示。1.与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能是：当输入端有一个或一个以上的低电平时，输出端为高电平；只有输入端全部为高电平时，输出端才是低电平。图1-1（a）（即有“0”得“1”，全“1”得“0”。）对与非门进行测试时，门的输入端接数据开关，开关向上为逻辑“1”，向下为逻辑“0”。门的输出端接电平指示器，发光管亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。基本测试方法是按真值表逐项测试，但有时按真值表逐项进行测试似嫌多余，对于有四个输入端的与非门，它有十六个最小项，实际上只要按表1-1所示的五项进行测试，便可以判断此门的逻辑功能是否正常。表1-1（1）导通电源电流ICCL与截止电源电流ICCH与非门在不同的工作状态，电源提供的电流是不同的，ICCL是指输出端空载，所有输入端全部悬空，与非门处于导通状态，电源提供器件的电流。ICCH是指输出端空载，输入端接地与非门处于截止状态电源提供器件的电流测试电路如图1-2(a)、（b）所示。通常ICCL>ICCH，它们的大小标志着与非门在静态情况下的功耗大小。导通功耗：PCCL=ICCLUCC截止功耗：PCCH=ICCHUCC由于ICCL较大，一般手册中给出的功耗是指PCCL。（2）低电平输入电流IIL与高电平输入电流IIHIIL是指被测输入端接地，其余输入端悬空，流出被测输入端的电流，如图1-3（a）所示，在多级门电路中它相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因此它的大小关系到前级门的灌电流负载能力，因此希望IIL小些。图1-2（a）图1-2（b）图1-1（b）输入输出AnBnCnDnF1F211110111101111011110IIH是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，如图1-3（b）所示，在多级门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，它的大小关系到前级门的拉电流负载能力，因此希望IIH小些。由于IIH较小，难以测量，所以一般免于测试此项内容。（3）扇出系数NO扇出系数是指门电路能驱动同类门的个数，是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL与非门有两种不同性质的负载：灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数：低电平扇出系数NOL、高电平扇出系数NOH。低电平扇出系数NOL测试电路如图1-4所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载，调节RW使IOL增大，UOL随之增高，当UOL达到UOLM(手册中规定低电平规范值为0.4V)时的IOL就是允许灌入的最大负载电流IOLM，则NOL=IOLMIILNOL的大小主要受输出低电平时，输出端允许灌入的最大负载电流IOLM的限制，如灌入的负载电流超出该值，输出低电平将显著升高，以致造成下级门电路的误动作。高电平扇出系数NOH通常IIH<>NOL,故常以NOL作为门的扇出系数。（4）电压传输特性与非门的输出电压UO随输入电压UI而变化的曲线UO=f(UI)称为电压传输特性，如图1-5所示。它是门电路的重要特性之一，通过它可以知道与非门的一些重要参数，如输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UoFF、开门电平UoN、阀值电平UT及抗干扰容限UNL、UNH等。电压传递特性的测试方法很多，最简单的方法是逐点测试法，测试电路如图1-6所示，调节电位器RW，逐点测出输入电压UI及输出电压Uo，绘成曲线。图1-4图1-3(b)图1-3(a)（5）平均传输延迟时间tpdtpd是衡量门电路开关速度的参数，是指输出波形边沿0.5Um点相对于输入波形对应边沿0.5Um点的时间延迟，如图1-7所示。门电路的导通延迟时间为tpdL,截止延迟时间为tpdH,则平均时间tpd=12（tpdL+tpd...
