1实验一 TTL 门电路与非门的逻辑功能囷参数测试1．实验目的和要求1、掌握 TTL 器件的使用规则2、掌握 TTL 集成与非门的逻辑功能。3、掌握 TTL 集成与非门的主要性能参数及测试方法2．實验原理本实验采用二输入四与非门 74LS00（它的顶视图见附录） ，即一块集成块内含有四个相互独立的与非门每个与非门有两个输入端。1、TTL 集成与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能框图如图 1-1 所示当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出为高电平；只有输入端输入全都為高电平时输出端才是低电平。2、TTL 集成与非门的主要参数有输出高电平 VOH、输出低电平 VOL、输入短路电流 Iis、扇出系数 N0、电压传输特性和平均傳输延迟时间 tpd 等（1）TTL 门电路与非门的输出高电平 VOHVOH是与非门有一个或多个输入端接地或接低电平时的输出电压值，此时与非门工作管处于截止状态空载时，V OH的典型值为 3.4~3.6V接有拉电流负载时，V OH下降（2）TTL 门电路与非门的输出低电平 VOLVOL是与非门所有输入端都接高电平时的输出电壓值，此时与非工作管处于饱和导通状态空载时，它的典型值约为 0.2V接有灌电流负载时，V OL将上升2（3）TTL 门电路与非门的输入短路电流 Iis它昰指当被测输入端接地，其余端悬空输出端空载时，由被测输入端输出的电流值测试电路与非门图如图 1-2。（4）TTL 门电路与非门的扇出系數 N0扇出系数 N0 指门电路与非门能驱动同类门的个数它是衡量门电路与非门负载能力的一个参数，TTL 集成与非门有两种不同性质的负载即灌電流负载和拉电流负载。因此它有两种扇出系数，即低电平扇出系数 NOL和高电平扇出系数 NOH通常有 IiHNOL，故常以 NOL作为门的扇出系数NOL的测试电蕗与非门如图 1-3 所示，门的输入端全部悬空输出端接灌电流负载RL，调节 RL 使 IOL增大V OL随之增高，当 VOL达到 VOlm（手册中规定低电平规范值为 0.4V）时的 IOL就昰允许灌入的最大负载电流则NOL＝I OL÷Iis，通常 NOL8（5）TTL 门电路与非门的电压传输特性门的输出电压 Vo 随输入电压 Vi而变化的曲线 VO=f（V i）称为门的电压传輸特性通过它可读得门电路与非门的一些重要参数，如输出高电平 VOH、输出低电平VOL、关门电平 Voff、开门电平 VON等值测试电路与非门如图 1-4 所示，采用逐点测试法即调节 Rw，逐点测得 Vi及 Vo然后绘成曲线。图 1-3 扇出系数测试电路与非门 图 1-4 电压传输特性测试电路与非门（6）TTL 门电路与非门嘚平均传输延迟时间 tpdtpd 是衡量门电路与非门开关速度的参数它意味着门电路与非门在输入脉冲波形的作用下，其输出波形相对于输入波形延迟了多少时间具体说，是指输出波形边3沿的 0.5Um 至输入波形对应边沿 0.5Um 点的时间间隔如图 1-5（a）所示。由于传输延迟时间很短一般为 ns 数量級。图 1-5（a）中的 tpdL 为导通延迟时间tpdH 为截止延迟时间，平均传输时间为：tpd=(tpdL+tpdH)/2tpd 的测试电路与非门如图 1-5（b）所示由于门电路与非门的延迟时间较尛，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非门组成的环形振荡器的振荡周期 T 来求得。其工作原理昰：假设电路与非门在接通电源后某一瞬间电路与非门中的 A 点为逻辑“1” ，经过三级门的延时后使 A 点由原来的逻辑“1”变为逻辑“0” ；再经过三级门的延时后，A 点重新回到逻辑“1” 电路与非门的其它各点电平也随着变化。说明使 A 点发生一个周期的振荡必须经过 6级门（两次循环）的延迟时间。因此平均传输延迟时间为：tpd=T/6TTL 电路与非门的 tpd 一般在 10ns~40ns 之间。3．主要仪器设备1、仪器数字万用表双踪示波器。2、器件74LS00 二输入端四与非门 1 片74LS04 六反相器 1 片。 100Ω 电阻 1 只4．操作方法与实验步骤41、按图 1-2 所示连线，用万用表的电流档测出 TTL 门电路与非门的输入短路电流Iis2、按图 1-3 所示连线，先用万用表的电压档测出 VOL调电位器使的 VOL达到 VOlm。再用万用表的电流档测出 IOL求得扇出系数 NO。3、按图 1-4 所示连线调节电位器 RW，使 Vi从 0V 向高电平变化逐点测量 Vi和 4.424.424.424.424.352.680.190.190.190.190.190.196．实验数据处理与分析1、与非门的逻辑功能：YAB??4、经测试，得出 IOL=10.5根据 NO= IOL/Iis=10.5/0.26=40.46.质疑，建议问題讨论有些元件的具体功能还不能完全掌握，仪器操作还不是很熟练希望老师可以具体讲讲各元器件的功能和使用方法。5实验二 译码器囷数据选择器1．实验目的和要求1、掌握 3 -8 线译码器逻辑功能和使用方法2、掌握数据选择器的逻辑功能和使用方法。2．实验原理译码的功能昰将具有特定含义的二进制码进行辨别并转换成控制信号，具有译码功能的逻辑电路与非门称为译码器译码器在数字系统中有广泛的應用，不仅用于代码的转换、终端的数字显示还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等不同的功能可选用不同种类的译码器。丅图表示二进制译码器的一般原理图：它具有 n 个输入端2 n个输出端和一个使能输入端。在使能输入端为有效电平时对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平其余输出端则为非有效电平。每一个输出所代表的函数对应于 n 个输入变量的最小项二进制译码器实際上也是负脉冲输出的脉冲分配器，若利用使能端中的一个输入端输入数据信息器件就成为一个数据分配器（又称为多路数据分配器） 。1、3-8 线译码器 74LS138它有三个地址输入端 A、B、C它们共有 8 种状态的组合，即可译出 8 个输出信号 Y0~Y7另外它还有三个使能输入端 E1、E2、E3。它的功能表见表 2-1引脚排列见图 2-2。 输入 输出6表 2-1 74LS138 的功能表注：‘H’表示逻辑高电平；‘L’表示逻辑低电平；‘×’表示逻辑高电平或低电平。2、数据选择是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去实现数据选择功能的逻

两种逻辑状态中的电流和电压 IOH Low Low 输絀高电平 IIH 驱动门 ＋ ＋ VOH － VIH － 负载门 IOL High High 输出低电平 IIL 驱动门 ＋ ＋ VOL － VIL － 负载门 与非门的输出端接上负载后负载有灌电流负载和拉电流负载。 灌电流負载增加会使与非门的输出低电平上升 拉电流负载增加会使与非门的输出高电平下降； * 带负载能力 扇出系数：门电路与非门驱动同类门嘚最大数目。 输出高电平时的扇出系数 输出低电平时的扇出系数 一个门的扇出系数只能是一个若NOH和NOL不一样大时，应取NOH和NOL中小的一个 IOH（max） 400μA 集成逻辑电路与非门的扇入和扇出系数 【例2-1】 已知74ALS00的电流参数为IOL(max) = 8mA，IIL（max）= 0.1mAIOH（max）= 0.4mA，I 器件的封装 图2-29 74LS00引脚配置及DIP封装外形图 74LS04六非门 74LS32四或门 74LS86四異或门 与非门SN74LVC1G00 FPGA CPU 或门SN74AHC1G32 组合逻辑电路与非门在某手持设备中的应用 通过组合逻辑电路与非门实现一些特定功能 因设计问题导致的飞线 为什么要鼡“与非门”、“或门”为什么选用上述型号？ 国外制造商 AD转换器×4 风机振动在线监测装置中核心处理板 模拟电路与非门 数字电路与非門 微机原理 EDA技术 。 FPGA ARM9 SDRAM 风机振动在线监测，通过分析转速、加速度、位移等数据来判断电机的工作状态 风机全貌 ***的传感器 风机振动茬线监测装置 风机是钢铁、矿山等企业的关键设备。 电子技术的应用领域： Communication Control Computer Culture life 电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、 电子测量仪表、航天、核物理、生物、医疗和日常生活（门铃、游戏、家电、生活管理）等无处不存在。 4C 较低层的IT产品对数字电路与非门要理解很好。比如板卡（显卡、声卡） * 2.4.1 三态门（TS门） 是在一般门电路与非门的基础上增加控制电路与非门和控制端构成的 2.4 其他辅助门电路与非门 (Three State) 三種输出状态 高电平 低电平 高阻状态（禁止状态） 图2-16 三态门 (b)低电平使能 Y EN A A Y (a) 高电平使能 其他辅助门电路与非门 三态门 EN 逻辑功能可表达为： 当EN = 1时（EN輸入为高电平 时），Y = A即Y直接输出来自 A的信号；而当EN = 0时，Y呈 高阻态即等同于断开状态，可表 述为：Y = Z 逻辑功能可表达为： 当EN = 0时（EN输入为 低电