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实验一TTL集成逻辑门的参数测试 - 集电极开路门电路及三态门电路...

2017-10-22 7页 doc 20KB 603阅读

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实验一TTL集成逻辑门的参数测试 - 集电极开路门电路及三态门电路...实验一TTL集成逻辑门的参数测试 - 集电极开路门电路及三态门电路... 实验三 集电极开路门电路及三态门电路的研究 一、实验目的 1、熟悉集电极开路OC门及三态TS门的逻辑功能和使用方法 2、掌握三态门构成总线的特点及方法 3、掌握集电极负载电阻RL对OC门电路输出的影响 二、实验原理 集电极开路门和三态输出门电路是两种特殊TTL门电路 (1) 集电极开路门 在数字系统中,有时需要将两个或两个以上集成逻辑门的输出端相连,从而实现输出相与(线与)的功能,这样在使用门电路组合各种逻辑电路时,可以很大程度地简化电路...
实验一TTL集成逻辑门的参数测试 - 集电极开路门电路及三态门电路...
实验一TTL集成逻辑门的参数测试 - 集电极开路门电路及三态门电路... 实验三 集电极开路门电路及三态门电路的研究 一、实验目的 1、熟悉集电极开路OC门及三态TS门的逻辑功能和使用方法 2、掌握三态门构成总线的特点及方法 3、掌握集电极负载电阻RL对OC门电路输出的影响 二、实验原理 集电极开路门和三态输出门电路是两种特殊TTL门电路 (1) 集电极开路门 在数字系统中,有时需要将两个或两个以上集成逻辑门的输出端相连,从而实现输出相与(线与)的功能,这样在使用门电路组合各种逻辑电路时,可以很大程度地简化电路。由于推拉式输出结构的TTL门电路不允许将不同逻辑门的输出端直接并接使用,为使TTL门电路实现“线与”功能,常把电路中的输出级改为集电极开路结构,简称OC(Open Collector)结构。 本实验所用OC门为四-2输入与非门74LS01,电路结构及引脚排列如图3.3.1所示。 U 4Y 4B 4A 3Y 3B 3A CCUCC R R12 14 13 12 11 10 9 8 A T2 74LS01 Y T1 B T3 1 2 3 4 5 6 7 R3 1Y 2A 3B 2Y 2A 2B GND 图3.3.1集电极开路与非门电路结构及74LS01引脚排列 从图3.3.1可见,集电极开路门电路与推拉式输出结构的TTL门电路区别在于:当输出三极管T3管截止时,OC门的输出端Y处于高阻状态,而推拉式输出结构TTL门的输出为高电平。所以,实际应用时,若希望T3管截止时OC门也能输出高电平,必须在输出端外接上拉电阻RL到电源UCC。电阻RL和电源UCC的数值选择必须保证OC门输出的高、低电平符合后级电路的逻辑要求,同时T3的灌电流负载不能过大,以免造成OC门受损。 假设将n个OC门的输出端并联“线与”,负载是m个TTL与非门的输入端,为了保证OC门的输出电平符合逻辑要求,OC门外接上拉电阻RL的数值应介于RLmax和RLmin所规定的范围之内。其中, ',UUccoHmin上拉电阻最大值: ,RLmaxnm,IIoHiH 上拉电阻最小值: ',UUccoLmax ,R'Lmin,mII oLmaxiL RL值不能选得过大,否则OC门的输出高电平可能小于UOmin ;RL值也不可太小,否则OC 门输出低电平时的灌电流可能超过最大允许的负载电流IOLmax 。 式中, UOH-------OC门输出高电平 UOL--------OC门输出低电平 ' -------负载电阻RL所接的外接电源电压 Ucc m---------接入电路的负载门输入个数 n--------“线与”输出的OC门的个数 '--------负载门的个数 m IiH-------负载门高电平输入电流 IiL--------负载门低电平输入电流 IOLmax------OC门导通时输出端允许的最大灌电流 IOH--------OC门输出截止时的漏电流 OC门电路应用的范围广泛,利用电路的“线与”特性,可以方便地实现某些特殊的逻辑功能,例如,把两个以上OC结构的与非门“线与”可完成“与或非”的逻辑功能,实现电平的转换等任务。 (2) 三态输出门 UCC 4EN 4A 4Y 3EN 3A 3Y UCCR4 R2 R1 D T3 14 13 12 11 10 9 8 A T2 TD1 4 74LS0125 B Y 1 2 3 4 5 6 7 T4 R3 EN 1 1EN 2A 1Y 2EN 2A 2Y GND 图3.3.2三态反相器电路结构及74LS125引脚排列 三态输出门(简称三态门)的电路结构是在普通门电路的基础上附加控制电路构成的。图3.3.2(a)为三态门电路的结构。 本实验采用的三态门74LS125三态输出四总线同相缓冲器,图3.3.2(b)为74LS125的引脚排列图,表3.3.1为其功能表。 表3.3.1 三态门的功能表 输 入 输 出 A Y EN 0 0 0 0 1 1 1 0 高阻态 1 1 高阻态 从表3.3.1中可以看出,在三态使能端的控制下,输出端Y有三种可能出现的状态,高阻EN 态、关态(高电平)、开态(低电平)。当=“1”时,电路输出Y呈现高阻状态,当=“0”ENEN 时,实现Y=A的逻辑功能,即为低电平有效 。 EN 在数字系统中,为了能在同一条线路上分时传递若干个门电路的输出信号,减少各个电路之间连线数目,常采用总线结构,如图3.3.3所示 三态门电路的主要应用之一就是实现总线传输,只要在工作时控制各个三态门的端轮流EN有效,且在任何时刻仅有一个有效,就可以把A1,A2,A3…….An信号分别轮流通过总线进行传递。 UCC RL AY1 1n 1 EN1 A & F 1 数B AY2 2n 据1 总EN2 ?路 C & ? 线 AYn nn D 1 ENn 图3.3.4 OC门实现“线”与逻辑电路原理图 图3.3.3 三态门接成总路线结构电路原理图 三、实验设备与器材 1、THD-4型数字电路实验箱 2、GOS-620示波器 3、MS8215 数字万用表 4、函数信号发生器 四、实验内容与步骤 (1)OC门应用 1)TTL集电极开路与非门74LS01负载电阻RL的确定 按图3.3.4连接实验电路,用两个电极开路与非门“线与”后驱动一个TTL非门,负载电阻RL用一只200Ω 电阻和100KΩ 电位器串联而成,用实验方法确定RLmax和RLmin的阻值,并和理论计算值相比较,填入表3.3.2中。 表 3.3.2 负载电阻RL的测定 负载电阻 理论值(Ω) 测量值(Ω) RLmax RL RLmin 2)按预习内容(4)连接电路,验证逻辑功能 3)用OC门电路作TTL—CMOS电路接口的研究,接图3.3.5接线,实现电平转换。 ?)用电路输入端加不同的逻辑电平值,用万用表测量与非门输出端C端、OC门输出端D 端及CMOS输出端F端的电压值,并将测量结果填入表3.3.3中。 表 3.3.3 电平测试数据表 输 入 UC(V) UD(V) UF(V) A B 0 0 0 1 1 0 1 1 ?)在电路输入端加10KHZ的方波信号,用示波器观察C、D、F各点的波形。 (2) 三态输出门 1)按表3.3.1验证74LS125三态输出门的逻辑功能 将三态门输入端接数字逻辑实验箱上的逻辑开关,使能端EN接单脉冲源,输出端接LED指示器,按表3.3.1逐项测试其逻辑功能。 2)试用74LS125实现总线传输 实验电路原理如图3.3.6所示,先将三个三态门的使能端都接高电平“1”,Y端输出,然后分别将使能端接低电平“0”,观察总线的逻辑状态。 “1”Y 1n 1 12V EN1 5V “0”Y 2n 1 RL LED EN2 2kΩ TTL CMOS 数A F & & & 据 1HYZ nn B D C 1 总 ENn 路 线 图 图3.3.5 OC门实现电平平电路原理图3.3.6 三态门实现总路线传输电路原理图 实验参考电路 1、OC门实现“线与”逻辑,如图3.3.4所示 2、OC门实现电平转换,如图3.3.5所示 3、三态门实现总线传输,如图3.3.6所示 五、实验要求 1、整理实验数据,分析实验结果,按要求填写表格。 2、将示波器观察到的波形画在方格纸上,要求输入、输出波形画在同一个相位平面上,比较两者的相位关系。 3、完成思考题。 六、实验预习要求 1、复习TTL集电极开路门和三态输出门的工作原理及应用。 2、了解74LS01,74LS125的功能及外部接线。 3、分析图3.3.4中OC门的上接电阻的阻值范围,确定实验所选电阻值。 4、试用74LS01 OC门电路实现函数:。 F,AB,CD,EF 5、完成各项实验内容的理论计算。 七、思考问题 1、用OC门时是否需要外接其他元件,如需要,此元件应该如何取值, 2、几个OC门的输出端是否允许连接在一起, 3、几个TS门的输出端是否允许接在一起,有无条件限制,应该注意什么问题, 八、实验 1、进行OC门线与实验时,一定要先计算出RL值,再继续实验 2、做电平转换实验时,不能将OC门的工作电源接到12V上,以免烧件 3、做三态门实现总线实验时,三态门的使能端,不能有一个以上同时接低电平“0”,否则会使电路出错。 4、CMOS集成电路的多余输入端绝对不能悬空,否则会引入干扰导致电路输出状态不确定。
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