实验九 TTL与非门参数测量 一、实验目的 了解TTL与非门参数的意义和使用注意事项 学习TTL非门参数的测量方法

二、实验原理 实验九 TTL与非门参数测量 电压传输特性如图 ，主要参数： 低电平干扰容限VNL ：VNL=VOFF-ViL 2.1　电压传输特性及干扰能力 电压传输特性如图 ，主要参数： ViL—输入低电压 ViH—输入高电平 V0L—输出低电平 V0L—输出高电平 VOFF—关门电平 低电平干扰容限VNL ：VNL=VOFF-ViL 高电平干扰容限VNH：VNH=VIh-VON 门限电平VT：VT=（VON+VOFF）/2 图　电压传输特性 　　VOH 0.9VOH VNL VNH V0L 0 ViL VOFF VT VON ViH

实验原理 空载功耗：与非门不接外部负载时，电源电流Ｉ０与电源电压E0的乘积 实验九 TTL与非门参数测量 实验原理 2.２空载功耗 空载功耗：与非门不接外部负载时，电源电流Ｉ０与电源电压E0的乘积 静态功耗：输入端全开路和全短路时的功耗PON和POFF，前者为空载导通功率，后者为空载截止功率 EC mA 图　 RON的测试电路

实验原理 输入短路电流：与非门的一个输入端接地，其余输入端接高电平或开路时，流向接地端的电流 实验九 TTL与非门参数测量 实验原理 2.３ 输入短路电流（Ｉis） 输入短路电流：与非门的一个输入端接地，其余输入端接高电平或开路时，流向接地端的电流 主要影响：该电流对前级电路是灌电流负载，其大小将直接影响前级电路的工作状态 EC mA 图　Iis的测试电路

实验原理 交叉漏电流：指与非门的一个输入端接高电平，其余输入端接地时，流入高电平输入端的电流 实验九 TTL与非门参数测量 实验原理 2.４输入交叉漏电流（ＩiH） 交叉漏电流：指与非门的一个输入端接高电平，其余输入端接地时，流入高电平输入端的电流 主要影响：实际电路中，ＩiH对前级电路为拉电流负载 EC mA 图　IiH的测试电路

实验原理 实验九 TTL与非门参数测量 V0L：指当输入为高电平，输出端接额定灌电流负载（相当于八个与非门的Iis）时与非门的输出电压值 2.５输出低电平VoL和输出高电平VOH V0L：指当输入为高电平，输出端接额定灌电流负载（相当于八个与非门的Iis）时与非门的输出电压值 VOH：指当输入端为低电平、输出端接额定拉电流负载（相当于八个与非门的IiH时，与非门的输出电压值） 测试电路如图（ IL=8Iis），R=1K，为测试方便，输入端也可开路 EC mA R 图　VOL的测试电路

实验原理 Nc：表示驱动同类门的数目 测试电路如图（参数同上） 实验九 TTL与非门参数测量 实验原理 2.６扇出系数Nc Nc：表示驱动同类门的数目 测试电路如图（参数同上） 测试方法：调节RL，使VOL=0.35V，测量IL值，Nc=IL/Iis，通常对典型电路NC≥8 EC mA R 图　扇出系数测试电路

实验原理 传输延迟时间：指与非门的输出信号的延时 如图trd为导通延迟时间，tfd为截止延迟时间 实验九 TTL与非门参数测量 实验原理 2.7 平均传输延迟时间tpd 传输延迟时间：指与非门的输出信号的延时 如图trd为导通延迟时间，tfd为截止延迟时间 trd和tfd的平均值称为与非门的平均延迟时间：tpd=(trd+tfd)/2 50% VL VO tfd trd 图　延迟时间示意图

三、实验内容 ３.1 验证与非门的逻辑功能 （1）各门的输入端全部悬浮，用万用表测各输出端（对地）电压。 实验九 TTL与非门参数测量 三、实验内容 ３.1 验证与非门的逻辑功能 （1）各门的输入端全部悬浮，用万用表测各输出端（对地）电压。 (2)分别将每个门的输入端接地，用同样方法测与非门的各个输出端，此时，其输出应为高电平。

实验内容 ３.1 验证与非门的逻辑功能 （续） （3）主要测量参数 ①空载功耗PON和POFF ②输入短路电流Iis ③交叉漏电流IiH 实验九 TTL与非门参数测量 实验内容 ３.1 验证与非门的逻辑功能 （续） （3）主要测量参数 ①空载功耗PON和POFF ②输入短路电流Iis ③交叉漏电流IiH ④扇出系数Nc

实验内容 ３.2 测量与非门的平均传输 延迟时间tpd 环形振荡器电路见左上图，振荡波形见左下图，由图可知，T=6tpd 实验九 TTL与非门参数测量 实验内容 ３.2 测量与非门的平均传输 延迟时间tpd （1）矩形波产生：利用门电路的延迟效应，用三级与非门组成环形振荡器 环形振荡器电路见左上图，振荡波形见左下图，由图可知，T=6tpd a b c d tpd T=6tpd

实验内容 74LS163功能表(X表示不定状态 ) 实验九 TTL与非门参数测量 Cp Cr LD PT ABCD QAQBQCQD ↑ X X XX XXXX 0000（复位） 1 ABCD ABCD（置入） X0 XXXX 保 持 0X 11 XXXX 计 数 Cy=TQAQBQCQD

实验内容 ３.2 测量与非门的平均传输延迟时间tpd（续） 实验九 TTL与非门参数测量 （2）信号分频 ：选用4位同步式二进制计数器（74LS161或74LS163）作为分频计数 外部引线排列如图 说明：Cr—复位（清除）端 ；CP—时钟输入端 ；A、B、C、D—数据输入端 ；P，T—预置位置入端 ；QA、QB、QC、QD—数据输出端 ；Cy—进位输出端 ；Vcc—电源（5V）端 ；GND—接地端。 Vcc Cy QA QB QC QD T LD Cr Cp A B C D P GND 图 74LS163外引线排列（顶视）

实验内容 ３.2 测量与非门的平均传输延迟时间tpd（续） （3）输出波形： 用双踪示波器分别观测CP，QA，QB，QC，QD和Cy各端波形 实验九 TTL与非门参数测量 实验内容 ３.2 测量与非门的平均传输延迟时间tpd（续） （3）输出波形： 用双踪示波器分别观测CP，QA，QB，QC，QD和Cy各端波形 画出Cp QA～QD和Cy的时序波形图 用QD的输出脉冲参数计算tpd值

四、实验报告要求 实验数据 画出Cp、QA～QD和Cy的时序波形图 用QD的输出脉冲参数计算tpd值 实验九 TTL与非门参数测量 ①空载功耗PON和POFF ②输入短路电流Ｉis ③交叉漏电流ＩiH ④扇出系数Nc 画出Cp、QA～QD和Cy的时序波形图 用QD的输出脉冲参数计算tpd值