实验1-门电路的逻辑功能及测试课件

实验室注意事项实验室注意事项v按学号就座，座位固定按学号就座，座位固定v禁止带电操作禁止带电操作v仪器线，仪器线，芯片不能自己随意插拔芯片不能自己随意插拔，有问题找老师，有问题找老师v实验箱不能随意搬动实验箱不能随意搬动v做完实验将实验台整理好做完实验将实验台整理好(此项作为操作成绩的一部此项作为操作成绩的一部分）分），关掉万用表电源，关掉仪器、试验箱电源。，关掉万用表电源，关掉仪器、试验箱电源。v搭接电路前自己测试短接线搭接电路前自己测试短接线，学会自己检测芯片，学会自己检测芯片实验室注意事项按学号就座，座位固定1座位号编排座位号编排窗窗户户过过道道座位号编排窗户过道2数字电路实验说明数字电路实验说明v按课表上课，后面有开放时间。按课表上课，后面有开放时间。v提前写好预习报告，老师抽查，做为平时成提前写好预习报告，老师抽查，做为平时成绩的一部分绩的一部分v最终成绩：平时最终成绩：平时60%，考试，考试40%，一票否决，一票否决v把报告保存好，考试时全订一起收回把报告保存好，考试时全订一起收回v可以上可以上BB平台上查阅参考资料平台上查阅参考资料v实验报告打印电子版实验报告打印电子版数字电路实验说明按课表上课，后面有开放时间。3操作注意事项操作注意事项v搭接电路前自己测试短接线，不能保证短接搭接电路前自己测试短接线，不能保证短接线是好的线是好的v了解芯片的功能，学会自己检测芯片了解芯片的功能，学会自己检测芯片v自己检测电路，老师可以指导自己检测电路，老师可以指导v用示波器检测信号时，用示波器检测信号时，小黑夹子一定要接地小黑夹子一定要接地操作注意事项搭接电路前自己测试短接线，不能保证短接线是好的4数字实验仪器数字实验仪器v示波器示波器v万用表万用表v数字实验箱数字实验箱数字实验仪器示波器5电子技术实验电子技术实验门电路的逻辑功能及测试门电路的逻辑功能及测试电子技术实验门电路的逻辑功能及测试6熟悉门电路的逻辑功能，掌握熟悉门电路的逻辑功能，掌握TTL门电路逻辑门电路逻辑功能的测试方法；功能的测试方法；利用布尔代数用利用布尔代数用“与非与非”门实现其它门电路；门实现其它门电路；熟悉数字电路实验箱的使用方法。熟悉数字电路实验箱的使用方法。实验目的实验目的熟悉门电路的逻辑功能，掌握TTL门电路逻辑功能的测试方法；实774系列系列为为TTL集成电路的早期产品，属中速集成电路的早期产品，属中速TTL器件。器件。74L系列系列为低功耗为低功耗TTL系列，又称系列，又称LTTL系列。系列。74H系列系列为高速为高速TTL系列。系列。74S系列系列为肖特基为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。系列，进一步提高了速度。74LS系列系列为低功耗肖特基系列。为低功耗肖特基系列。74AS系列系列为先进肖特基系列，它是为先进肖特基系列，它是74S系列的后继产品。系列的后继产品。74ALS系系列列为为先先进进低低功功耗耗肖肖特特基基系系列列，是是74LS系系列列的的后后继继产品。产品。TTLTTLTTLTTL集成电路集成电路集成电路集成电路-TTL-TTL-TTL-TTL：晶体管、晶体管逻辑门电路：晶体管、晶体管逻辑门电路：晶体管、晶体管逻辑门电路：晶体管、晶体管逻辑门电路实验原理实验原理74系列为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。T8集成电路使用规则和方法：集成电路使用规则和方法：集成电路使用规则和方法：集成电路使用规则和方法：TTLTTL：v工作电压工作电压 ：5V+10%5V+10%；v多余输入端的处理：悬空为高，但不稳定，需按逻辑要求多余输入端的处理：悬空为高，但不稳定，需按逻辑要求接入电路；接入电路；v输出端的处理：不允许并联使用，不允许直接接地或接输出端的处理：不允许并联使用，不允许直接接地或接5V5V电源；电源；v严禁带电操作。严禁带电操作。CMOSCMOS：v工作电压：工作电压：CC4000:+3V-+18VCC4000:+3V-+18V，C000:+7V-+15V;C000:+7V-+15V;v多余输入端的处理：所有输入端都不允许悬空多余输入端的处理：所有输入端都不允许悬空,不使用的不使用的输入端应按逻辑电平要求直接接输入端应按逻辑电平要求直接接VDDVDD或或VSSVSS；v输出端的处理输出端的处理 ：输出端不允许直接与：输出端不允许直接与VDDVDD或或VSSVSS连接连接,同一同一芯片上的芯片上的 输出端可以并联使用；输出端可以并联使用；v严禁带电操作。严禁带电操作。实验原理实验原理集成电路使用规则和方法：TTL：实验原理9TTLTTLTTLTTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数-1-1-1-11 1、电压传输特性：、电压传输特性：实验原理实验原理输出高电平输出高电平UOH、输出低电平、输出低电平UOLUOH 2.4V、UOL 0.4V 便认为合格。便认为合格。典型值典型值UOH=3.4V UOL=0.3V。阈值电压阈值电压UTUiUT时，认为时，认为Ui是高电平。是高电平。UT=1.4VTTL与非门的特性和技术参数-11、电压传输特性：实验原理10TTLTTLTTLTTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数-2-2-2-2实验原理实验原理3、TTL与非门在使用时多余输入端处理：与非门在使用时多余输入端处理：接接+5V。若悬空，若悬空，UI=“1”。为了防止干扰，一般将悬空的输入端为了防止干扰，一般将悬空的输入端接高电平。接高电平。输入端并联使用。输入端并联使用。2 2、输出扇数：与非门电路输出能驱动同类门的个数，与非门、输出扇数：与非门电路输出能驱动同类门的个数，与非门的扇出系数一般是的扇出系数一般是1010。TTL与非门的特性和技术参数-2实验原理3、TTL与非门在11TTLTTLTTLTTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数-3-3-3-3实验原理实验原理4 4、平均传输时间：、平均传输时间：平均延迟时间的大小反映了平均延迟时间的大小反映了TTLTTL门的开关特性，主要说明门电门的开关特性，主要说明门电路的工作速度。路的工作速度。导导通通延延迟迟时时间间tPHL-从从输输入入波波形形上上升升沿沿的的中中点点到到输输出出波波形形下下降降沿的中点所经历的时间。沿的中点所经历的时间。截止延迟时间截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。升沿的中点所经历的时间。与与非非门门的的传传输输延延迟迟时时间间tpd是是tPHL和和tPLH的的平平均均值值。一一般般TTLTTL与与非非门传输延迟时间门传输延迟时间t tpdpd的值为几纳秒十几个纳秒。的值为几纳秒十几个纳秒。TTL与非门的特性和技术参数-3实验原理4、平均传输时间：平12（1）VOH（min）=0.9VDD；VOL（max）=0.01VDD。所以。所以CMOS门电路的逻辑摆幅（即高低电平之差）较大。门电路的逻辑摆幅（即高低电平之差）较大。（2）阈值电压）阈值电压Vth约为约为VDD/2。（3）CMOS非门的关门电平非门的关门电平VOFF为为0.45VDD，开门电平，开门电平VON为为0.55VDD。因此，其高、低电平噪声容限均达。因此，其高、低电平噪声容限均达0.45VDD。（4）CMOS电路的功耗很小，一般小于电路的功耗很小，一般小于1 mW/门；门；（5）因）因CMOS电路有极高的输入阻抗，故其扇出系数很电路有极高的输入阻抗，故其扇出系数很大，可达大，可达50。CMOSCMOSCMOSCMOS逻辑门电路主要参数逻辑门电路主要参数逻辑门电路主要参数逻辑门电路主要参数实验原理实验原理（1）VOH（min）=0.9VDD；VOL（max）=013 与门与门 或门或门 非门非门 F=AF=AB F=A+BB F=A+B&ABFABFABFABF ABFABF A1FAFAFAF实验原理实验原理门电路常见符号门电路常见符号门电路常见符号门电路常见符号 与门 或门 14 与非门与非门 或非门或非门 OC门门 (两输入与非两输入与非)&ABFABFABF ABFABF ABF&ABFABFABF 国标国标门电路常见符号门电路常见符号门电路常见符号门电路常见符号实验原理实验原理 与非门 或非门 15AB&AB&AB国家标准国家标准 三态门三态门(两输入与非两输入与非)与或非门与或非门+ABCDFABCDF&门电路常见符号门电路常见符号门电路常见符号门电路常见符号实验原理实验原理AB&AB&AB国家标准 三态门与或非门+AFAF&16实验1-门电路的逻辑功能及测试课件17实验箱实验箱18实验芯片介绍实验芯片介绍实验芯片介绍实验芯片介绍实验原理实验原理实验芯片介绍实验原理191 1、测试门电路逻辑功能、测试门电路逻辑功能、测试门电路逻辑功能、测试门电路逻辑功能实验操作实验操作1、测试门电路逻辑功能实验操作20实验操作实验操作操作说明操作说明操作说明操作说明实验操作操作说明212 2、异或门逻辑功能测试、异或门逻辑功能测试、异或门逻辑功能测试、异或门逻辑功能测试实验操作实验操作2、异或门逻辑功能测试实验操作223 3、用与非门控制输出、用与非门控制输出、用与非门控制输出、用与非门控制输出实验操作实验操作3、用与非门控制输出实验操作23实验操作实验操作4 4、用异或门控制输出、用异或门控制输出、用异或门控制输出、用异或门控制输出实验操作245 5、逻辑门传输时间的测试、逻辑门传输时间的测试、逻辑门传输时间的测试、逻辑门传输时间的测试实验操作实验操作构成以下电路：构成以下电路：S输入输入200KHZ的连续脉冲，用双踪示波的连续脉冲，用双踪示波器测量输入输出相位差。计算每个门的平均延迟时间的器测量输入输出相位差。计算每个门的平均延迟时间的TPD值。值。注：注：5、逻辑门传输时间的测试实验操作构成以下电路：S输入200K25实验1-门电路的逻辑功能及测试课件261.1.怎样判断门电路逻辑功能是否正常。怎样判断门电路逻辑功能是否正常。2.2.与非门一个输入端接连续脉冲，其余端什么状态时允与非门一个输入端接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过。许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过。3.3.异或门又称可控反相门，为什么？异或门又称可控反相门，为什么？思考题思考题怎样判断门电路逻辑功能是否正常。思考题27