实验三集成逻辑门电路的功能和参数测试

*,*,.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,浙江大学计算机学院实验教学中心,逻辑与计算机设计基础实验,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,.,20152016秋冬,3,2,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,熟悉基本逻辑门电路的功能、外部电气特性和逻辑功能的特殊用途,熟悉,TTL,与非门,和,MOS,或非门,的封装及管脚功能,掌握主要参数和静态特性的测试方法，加深对各参数意义的理解,进一步建立信号传输有时间延时的概念,进一步熟悉示波器、函数发生器等仪器的使用,.,3,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,实验设备,数字示波器,RIGOL DS1062E-EDU 1,台,三用表,1,只,低频信号发生器,YB16381,台,逻揖电路设计实验箱,1,台,实验材料（在实验箱上）,两输入与非门,74LS001,片,两输入或非门,CD40011,片,电阻,4.7K,电位器,1,只,100,/1,KW1,只,.,4,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,验证,集成电路,74LS00,“与非”门的逻辑功能,验证,集成电路,CD4001,“或非”门的逻辑功能,测量,集成电路,74LS00,逻辑门的传输延迟时间,t,pd,测量,集成电路,CD4001,逻辑门的传输延迟时间,t,pd,测量,集成电路,74LS00,传输特性与开关门电平,V,ON,和,V,OFF,.,5,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,数字集成电路的基本参数：,.,6,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,扇出系数,是数字逻辑器件用来衡量其输出负载能力的一个参数，表征器件的,额定输出能力,。逻辑器件是二值量化器件，其输出负载能力可折算成驱动多少个同类型逻辑门的数目。在额定输出电压范围内，器件能带动的同型号门的数目称为,扇出系数,。,74LS00,与非门输入电路,输入,A,和,B,为高电平时，,T,1,截止，驱动电流很小,输入,A,或,B,为低电平时，,T,1,导通，驱动电流较大,.,7,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,TTL的扇出驱动只要测量输出端为额定低电平时，输出端能吸收多少电流。一般在输出端电压达到最大允许值（,0.4V）时测量这个电流，它也称作,最大灌入电流,I,oLmax,。将这个电流与低电平输入电流,I,iL,相除即可获得TTL的,扇出系数,N,o,:,N,o,=,I,oL,max,I,iL,最大灌电流,I,oL,max,测量：将输入端,A,B,悬空或接高电平，调节,W,使电压表读数为,0.4V,时，电流表上读数即是,I,oL,max,；也可通过公式,I,oL,max,=(,V,CC,0.4)(,R,+,R,W,),计算,然后代入上面的公式计算扇出系数,N,o,A,B,是高电位，,F,输出低电位,（,0.4V,时低电位临点,）,.,8,2024/11/15,基本开关电路,本课程使用的芯片电平主要是,TTL,和,COMS,.,9,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,输出高电平,V,oH,是指当输出端为高电平时的电压，一般,大于,2.4V，它可衡量输出端高电平负载特性,74LS00的,V,oH,是指在输入端接地或低电平时，输出端为高电平并输出400A电流时测量的输出电平,.,10,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,输出低电平,V,oL,是指当输出端为低电平时的输出电压，一般小于0.4V，可衡量输出端低电平负载特性,74LS00的,V,oL,是指在输入端接高电平时，输出端为低电平并灌入4mA电流时测量的输出电平,.,11,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,电压传输特性,是指输出电压随输入电压而变化的关系特性。它可以充分显示出门输入输出的逻辑特征，可以反应出二值量化及门开关跃迁是一个连续过渡的过程。,74LS00,的电压传输特性曲线如右图，图中标有四个开关参数,输出高电平,V,oH,输出低电平,V,oL,开门电平,V,ON,关门电平,V,OFF,.,12,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,关门电平,V,OFF,指使输出电压刚好达到输出转折至额定电平值时的最高输入低电平电压,74LS00,的,V,OFF,是当输入电压由零逐渐上升、输出电压逐渐下降，当输出电压刚好降到额定最低高电平,2.4V,时的最高输入低电平电压。,Voff:V,out,=2.4,时的,V,i,的电压值,.,13,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,开门电平,V,ON,指使输出电压刚好达到输出转折跃迁至另一状态额定电平值时的最低输入高电平电压,在,74LS00,中是当输入电压由,V,OFF,继续上升，输出电压急剧下降，当输出电压刚好降到额定低电平,0.4V,时的最低输入高电平电压称,V,ON,Von:V,out,=0.4,时的,Vi,的电压值,.,14,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,噪音容限,是指加到正常输入值上、且不会在电路的输出产生不可预料变化的最大外部噪音电压。,设额定输入高电平值为,V,sH,，额定输入低电平值为,V,sL,，则,低电平电平噪声容限,V,nL,=,V,OFF,V,sL,=,V,OFF,0.4(,V,OL,0.4),高电平电平噪声容限,V,nH,=,V,sH,V,ON,=2.4,V,ON,(,V,OH,2.4),.,15,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,传输时间,是一个动态参数，是晶体管PN节电容、分布寄生电容、负载电容等充放电时间引起的输出信号滞后于输入信号一定时间的参数,平均传输时间,t,pd,由两部分构成,从高电平跃迁到低电平滞后时间,t,PHL,从低电平跃迁到高电平滞后时间,t,PLH,.,16,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,平均延迟时间一般把电压的最大和最小值的中间50点作为时间参考点，测出,t,PHL,和,t,PLH,后求其平均值：,t,pd,(,t,PHL,t,PLH,)2,为提高测量精度，采用环形振荡器测量传输延迟时间：假设每个,与非门,延迟时间相同，则振荡器周期,T,6,t,pd,一个逻辑门的延迟时间为,T,/6,.,17,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,低电平输入电流,I,iL,指输入端接地时流过此输入端的电流，也称为,输入短路电流,，可衡量低电平输入电阻特性,在74LS00中是指一个输入端接地，另一个输入端悬空时输入端流出的电流,.,18,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,高电平输入电流,I,iH,指输入端接高电平时流过此输入端的电流，可衡量高电平输入电阻特性,在74LS00中是指一个输入端高电平，另一个输入端悬空时流入输入端的电流,.,19,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,空载导通功耗,P,ON,是指输出端为低电平且不接负载时的器件功耗，用于衡量器件输出导通时的器件功耗,在74LS00中是指输入端均接高电平时，输出端为低电平且不接负载时的器件功耗,.,20,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,空载截止功耗,P,OFF,是指输出端为高电平且不接负载时的器件功耗，用于衡量器件输出截止时的器件功耗,在74LS00中是指输入端均接低电平时，输出端为高电平且不接负载时的器件功耗,.,21,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,验证,集成电路,74LS00,“与非”门的逻辑功能,验证,集成电路,CD4001,“或非”门的逻辑功能,测量,集成电路,74LS00,逻辑门的传输延迟时间,t,pd,测量,集成电路,CD4001,逻辑门的传输延迟时间,t,pd,测量,集成电路,74LS00,传输特性与开关门电平,V,ON,和,V,OFF,.,22,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,将芯片插入实验箱的,IC,插座中，,注意芯片的方向,按右图连接电路，,V,CC,接电压,5V,，地端接地线,高低电平通过,S14/S15/S16/S17,拨位开关产生，,以真值表顺序遍历输入,A,B,所有组合，测量,A,B,及输出,F,电压并记入右表,.,23,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,将芯片插入实验箱的,IC,插座中,按右图连接电路，,V,CC,接直流,5V,电压，地端接地线,高低电平通过,S14/S15/S16/S17,拨位开关产生，,以真值表顺序遍历输入,A,B,所有组合，测量输入端,A,B,及输出端,F,电压值，记录右表,重复步骤,34,，测量其他,3,个门的逻辑关系并判断门的好坏,.,24,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,将芯片插入实验箱的,IC,插座，注意芯片方向,按图连接电路，,V,CC,接,5V,电源，地端接地线,将示波器接到振荡器的任何一个输入或输出端,调节频率旋钮，测量,V,o,的波形，读出周期,T,并计算传输延迟时间,接线要点：,74LS00,每个与非门的其中,一个引脚接高，其它引脚串联。,.,25,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,将芯片插入实验箱的,IC,插座，注意芯片方向,按图连接电路，,V,CC,接,5V,电源，地端接地线,将示波器接入到振荡器的输入或输出端,调节频率旋钮，测量,V,o,的波形，读出周期,T,并计算传输延迟时间,接线要点：,CD4001,每个或非门的其中,一个引脚接地，其它引脚串联即可。,.,26,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,将芯片插入实验箱的,IC,插座,按图连接电路（见下页）,将直流电表分别接入,A,端和,与非门,的输出,2Y,端,从,b,端往,a,端缓慢调节电位器,W,，观察,V,i,V,o,两电压表的读数，并记录数据填入表格,根据表格数据画出曲线图，并求,V,ON,和,V,OFF,.,27,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,.,生产高低电平的电路图,实验板内部给你接好的,不需要你自己接线,通过拨位开关,插孔S14/S15/16/S17能直接输出高电平和低电平.,28,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,.,29,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,.,通过调节电位器输出0v-5v.,30,2024/11/15,集成逻辑门电路的功能及参数测试,.,