模块五 集成逻辑门电路的功能测试与应用.ppt

模块五 集成逻辑门电路的功能测试与应用 逻辑门电路是数字电路的基本单元，常用的集成逻辑门电路有TTL和CMOS两种。 课题一 TTL集成逻辑门电路功能与测试 TTL电路是以双极性型半导体管，即晶体管和电阻为基本元件，集成在一块硅片上，具有一定的逻辑功能。 根据集成电路的工作速度和功率等性能不同，TTL电路分为多种不同的系列，其中74LS系列较为常用。 TTL电路可以组成多种多样的逻辑功能的门电路，与非门、非门、异或门和三态门等。 74LS20是4输入双与非门，即在一块集成块内含有两个独立的与非门，每个与非门有4个输入端。 1．与非门的逻辑功能 2．TTL与非门的主要参数 （1）输出高电平UOH，性能较好的器件在空载时约为4V左右。 （2）输出低电平UOL，UOL是在额定的负载条件下测试的，74LS00的UOL?≤?0.5V。 （3）扇出系数NO。NO是指与非门正常工作时，能够驱动同类与非门的个数。其中低电平扇出系数NOL的测试电路如图2.5.2所示。一般NOL??8。 （4）低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电流ICCH。 与非门处于不同工作状态，电源提供的电流是不同的。 ICCL是指所有输入端悬空、输出端空载时电源提供给器件的电流。 ICCH是指输入端空载，且每个门各有一个以上的输入端接地时，电源提供器件的电流。 通常ICCL??ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。 器件的最大功耗PCCL?=?VCC·ICCL。 （5）低电平输入电流IiL和高电平输入电流IiH。 IiL是指被测输入端接地，其其余输入端悬空时，由被测输入端流出的电流值。 IiH是指被测输入端接高电平，且其余输入端接地时，流入被测输入端的电流值其电流比较小。测试电路如图2.5.3所示。 操作一 验证TTL与非门逻辑功能 （1）检查元器件，认识TTL与非门74LS20的引脚排列标记。 （2）在集成电路检测设备上选择一个14脚的插座，按图2.5.4接好线，并插入74LS20器件，接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。检查无误后，接通电源，实验中UCC?=?+5V，电源极性绝对不允许接错。 （3）与非门的4个输入端接逻辑开关输出接口，逻辑开关提供“0”与“1”电平信号。 “逻辑开关”是数字电路实验中常用的信号源，其实质是正、负单次脉冲源，“0”表示低电平输出，“1”表示高电平输出。 （4）门电路的输出端接由LED发光二极管组成的0-1逻辑电平指示器。“0-1电平指示器”是数字电路实验中常用的显示设备，其结构示意如图2.5.4中虚线框内所示。 当被测电路输出高电平时发光二极管亮，逻辑为“1”，当被测电路输出低电平时发光二极管不亮，逻辑为“0”。 操作二 测试74LS20的扇出系数NO （1）在集成电路检测设备上选择一个14脚的插座，按图2.5.2接好线，并插入74LS20器件。 （2）与非门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载RP，调节RP使IOL增大，UOL随之增高。 当UOL达到UOLm（手册中规定为0.4V）时，IOL就是允许灌入的增大电流，则扇出系数NOL?=?IOL/Iil，通常NOL??8。 操作三 测试74LS20的静参数 按照图2.5.3的要求连接电路，分别测量4种电流参数。 课题二 CMOS集成逻辑门电路功能与测试 1．CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管同时用于一个集成电路中，成为组合二种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。 CMOS集成电路的主要优点有： （1）功耗低，其静态工作电流在10?9A数量级，是目前所有数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。 （2）高输入阻抗，通常大于1010Ω，远高于TTL器件的输入阻抗。 （3）接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的99.9%以上，低电平可达电源电压的0.1%以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声容限很高。 （4）电源电压范围广，可在+3～18V范围内正常运行。 （5）由于有很高的输入阻抗，要求驱动电流很小，约0.1?A，输出电流在+5V电源下约为500?A，远小于TTL电路，CMOS电路的扇出系数一般取10～20。 2．CMOS门电路逻辑功能。 尽管CMOS与TTL电路内部结构不同，但它们的逻辑功能完全一样。 3．由于CMOS电路有很高的输入阻抗，这给使用者带来一定的麻烦，即外来的干扰信号很容易在