电路的使用规则如下:
(1) VDD接电源正极,VSS接电源负极(通常接地⊥),不得接反。CC4000系列的电源允许电压在+3~+18V范围内选择,实验中一般要求使用+5~+15V。 (2) 所有输入端一律不准悬空
闲置输入端的处理方法: a) 按照逻辑要求,直接接VDD(与非门)或VSS(或非门)。 b) 在工作频率不高的电路中,允许输入端并联使用。 (3) 输出端不允许直接与VDD或VSS连接,否则将导致器件损坏。
(4) 在装接电路,改变电路连接或插、拔电路时,均应切断电源,严禁带电操作。
(5) 焊接、测试和储存时的注意事项:
a、电路应存放在导电的容器内,有良好的静电屏蔽;
b、焊接时必须切断电源,电烙铁外壳必须良好接地,或拔下烙铁,靠其余热焊接;
c、所有的测试仪器必须良好接地; 三、实验设备与器件
1、+5V直流电源 2、双踪示波器 3、连续脉冲源 4、逻辑电平开关 5、逻辑电平显示器 6、直流数字电压表 7、直流毫安表 8、直流微安表
9、CC4011、CC4001、CC4071、CC4081、电位器 100K、电阻 1K 四、实验内容
1、CMOS与非门CC4011参数测试(方法与TTL电路相同)
(1)测试CC4011一个门的ICCL,ICCH,IiL,IiH
(2)测试CC4011一个门的传输特性(一个输入端作信号输入,另一个输入端接逻辑高电平)
(3)将CC4011的三个门串接成振荡器,用示波器观测输入、输出波形,并计算出tpd值。
2、验证CMOS各门电路的逻辑功能,判断其好坏。
验证与非门CC4011、与门CC4081、或门CC4071及或非门CC4001逻辑功能,
其引脚见附录。
以CC4011为例:测试时,选好某一个14P插座,插入被测器件,其输入端A、B 接逻辑开关的输出插口,其输出端Y接至逻辑电平显示器输入插口,拨动逻辑电平开关,逐个测试各门的逻辑功能,并记入表3-1中。
表3-1
图3-1 与非门逻辑功能测试
输 入 输 出 A B Y1 Y2 Y3 Y4 0 0 0 1 1 1 0 1 3、观察与非门、与门、或非门对脉冲的控制作用。
选用与非门按图3-2(a)、(b)接线,将一个输入端接连续脉冲源(频率为20KHz),用示波器观察两种电路的输出波形,记录之。
然后测定“与门”和“或非门”对连续脉冲的控制作用。
(a) (b)
图3-2 与非门对脉冲的控制作用
五、预习要求
1、复习CMOS门电路的工作原理 2、熟悉实验用各集成门引脚功能
3、画出各实验内容的测试电路与数据记录表格
4、画好实验用各门电路的真值表表格 5、各CMOS门电路闲置输入端如何处理? 六、实验报告
1、整理实验结果,用坐标纸画出传输特性曲线。
2、根据实验结果,写出各门电路的逻辑表达式,并判断被测电路的功能好坏。
附录1 TTL集电极开路门与三态输出门的应用
数字系统中有时需要把两个或两个以上集成逻辑门的输出端直接并接在一
起完成一定的逻辑功能。对于普通的TTL门电路,由于输出级采用了推拉式输出电路,无论输出是高电平还是低电平,输出阻抗都很低。因此,通常不允许将它们的输出端并接在一起使用。
集电极开路门和三态输出门是两种特殊的TTL门电路,它们允许把输出端直接并接在一起使用。
1、TTL集电极开路门(OC门)
本实验所用OC与非门型号为2输入四与非门74LS03,内部逻辑图及引脚排列如附图1-1(a)、(b)所示。OC 与非门的输出管T3是悬空的,工作时,输出端必须通过一只外接电阻RL和电源EC相连接,以保证输出电平符合电路要求。
(a) (b)
附图1-1 74LS03内部结构及引脚排列
OC门的应用主要有下述三个方面
(1)利用电路的“线与”特性方便的完成某些特定的逻辑功能。
附图1-2所示,将两个OC与非门输出端直接并接在一起,则它们的输出F
=FA·FB=A1A2·B1B2=A1A2?B1B2
即把两个(或两个以上)OC与非门“线与”可完成“与或非”的逻辑功能。 (2) 实现多路信息采集,使两路以上的信息共用一个传输通道(总线)。 (3) 实现逻辑电平的转换,以推动荧光数码管、继电器、MOS器件等多种数字集成电路。
OC门输出并联运用时负载电阻RL的选择
附图1-3所示电路由n 个OC与非门“线与”驱动有m个输入端的N个TTL与非门,为保证OC与非门输出电平符合逻辑要求,负载电阻RL阻值的选择范围为
附图1-2 OC与非门“线与”电路 附图1-3 OC与非门负载电阻RL的确定
RLmin?RLmax?EC?VOHnIOH?mIiHEC?VOLILM?NIiL式中:IOH — OC门输出管截止时(输出高电平VOH)的漏电流(约50μA) ILM — OC门输出低电平VOL时允许最大灌入负载电流(约20mA) IiH — 负载门高电平输入电流(<50μA) IiL — 负载门低电平输入电流(< 1.6mA) EC — RL外接电源电压