实验二 TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
一、实验目的
1．掌握TTL与非门逻辑功能的测试方法； 2．熟悉TTL与非门主要参数的测量方法；
3．熟悉TH-SZ型数字电路实验箱的结构和使用方法；
二、预习要求
1．什么叫TTL集成电路？它使用的电源电压是多少？ 2．说明TTL与非门不使用的输入端应如何处置？
3．复习TTL与非门的逻辑功能，主要参数的概念和测量方法；
4．TTL与非门的输出特性曲线？从中读取相关的参数值；
三、实验原理
1．与非门的逻辑功能
当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平。即有“0”得“1”，全“1得“0”.其逻辑表达式为Y=AB?．
2．本实验采用4输入双与非门74LS20,即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有4个输入端。其逻辑符号及引脚排列如图2-1 (a) (b)所示：
Y=ABCD 1 2 3 4 5 6 7 (a)国家标准逻辑符号 (b) 74LS20引脚排列
图2-1 74LS20国家标准逻辑符号及引脚排列
四、实验器件
1．TH-SZ型数字电路实验箱 2．数字万用表UT56 3．TTL与非门74LS20 4．若干导线
1
五、实验内容
1．验证TTL与非门74LS20的逻辑功能
在合适的位置选取一个14脚的集成块插座，按图2—2接好线。
每个门的4个输入端（假设为A, B, C, D）接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号（开关向上，输出“1”；向下为“0”）。门的输出端（假设为Y）接LED发光二极管，LED亮为输出“1”，灭为输出“0”。按表2-1的真值表逐个测试集成块中2个与非门的逻辑功能。
表2-1 74LS20真值表
输 入 A1(1) B(2) C1(3) B1(2) 1 0 1 1 1 图2-2 74LS20逻辑功能测试电路
2．74LS20主要参数的测试（将测试值填入表2-2）
低电平输出电源电流ICCL、高电平输出电源电流ICCH、74LS20总的静态功耗、低电平输入电流IiL ,高电平输入电流IiH (IiH很小，可不测)扇出系数No（先测出允许灌入的最大负载电流IOL ）
（a） （b） （c） （d） 图2-3 74LS20主要参数测试电路
1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 输 出 Y1 Y2 2
(1)低电平输出电源电流ICCL
指所有输入端悬空，输出端空载，74LS20输出低电平时，电源提供给器件的电流。测试电路如图2-3 (a)所示。
(2)高电平输出电源电流ICCH
指每个门各有一个以上的输入端接地（最好全部接地），输出端空载，74LS20输出高
电平时，电源提供的电流。测试电路如图2-3 (b)示。 (3)计算74LS20总的静态功耗
ICCL和ICCH标志着器件静态功耗的大小,通常ICCL＞ICCH，所以静态功耗为PCCL=VCCICCH。
(4)低电平输入电流IiL
指被测输入端接地，其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流值。希望IiL越小 越好。测试电路如图2-3 (c)示。
(5)高电平输入电流IiH
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值。希望IiH越小 越好。测试电路如图2-3 (d)示（因为IiH很小，微安级，一般免于测试。本实验也不测）。
(6)扇出系数N0
指门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路带负载能力的一个参数。 N0= I0L/IiL 一般N0>8
其中：IoL 是指当VOL达到规定输出的低电平的规范值（一般为0.4V）时，门电路允许灌入的最大负载电流。IOL测试电路如图2-4示：
图2-4 扇出系数测试电路 图2-5 电压传输特性测试电路
3
表2-2 主要参数测试结果
ICCL（mA） 3．电压传输特性
门的输出电压U0随输入电压Ui而变化的曲线称为门的电压传输特性，通过它可以读得门电路的一些重要参数，如输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UOFF、开门电平UON、门限电平UTH等值。测试电路如图2-5所示：
(1)采用逐点测试法，即调节Rw,按表2-3逐点测得Ui及U0的值，然后绘制曲线。 表2-3 电压传输特性 Ui(V) UO(V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.5 1.6 2.0 2.5 3.0 3.5 … ICCH（mA） IiL（?A） IOL（mA） NO（计算） PCCL（计算） (2)绘制电压传输特性曲线，并读出输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UOFF、开门电平UON、门限电平UT的值，填入表2-4。
表2-4 门电路有关的重要参数
UOH(V) 六、实验报告要求
1．回答预习要求中提出的问题；
2．记录、整理实验结果，并对结果进行分析；
3．画出实测的电压传输特性曲线，从中读出输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平UOFF、开门电平UON、门限电平UTH的值，并在图中标出。 七、实验注意事项
1．TTL电源电压使用范围为+4.5V---+5.5V之间，超过5. 5V将损坏器件；低于4. 5V器件的逻辑功能将不正常。实验中要求使用+5V。电源极性绝对不允许接错。
2．接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 3．连线之前，先用万用表测量导线是否导通。
4．输出端不允许直接接地或直接接+5V电源，否则将损坏器件。
5．TTL与非门74LS20不用的输入端可以悬空，示为“1”输入。为了保证逻辑的绝对可靠，最好将不用端全部接+5V电源。
UOL(V) UOFF(V) UOFF(V) UTH(V) 4
实验三 组合逻辑电路实验分析
一、实验目的
1．掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法； 2．了解组合电路的冒险现象及消除方法； 3．验证半加器、全加器的逻辑功能。
二、预习要求
1．复习组合逻辑电路的分析方法；
2．复习用与非门和异或门等构成的半加器、全加器的工作原理； 3．复习组合电路冒险现象（险象）的种类、产生原因，如何消除？
三、实验原理
1．组合逻辑电路
由很多常用的门电路组合在一起，实现某种功能的电路，它在任意时刻的输出，仅取决于该时刻输入信号的逻辑取值，而与信号作用前电路原来的状态无关。
2．组合逻辑电路的分析
是指根据所给的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。其分析步骤为：
根据电路写出函数表达式 化成最简表达式 列出真值表 分析逻辑功能 3．组合电路的冒险现象
(1)实际情况下，由于器件的延时效应，在一个组合电路中，输入信号发生变化时，输出出现瞬时错误的现象，把这现象叫做组合电路中的冒险现象，简称险象。这里研究静态险象，即电路达到稳定时，出现的险象。可分为0型静态险象（如图3-1）和1型静态险象（如图3-2）:
图3-1 0型静态险象
5