实验目标
1.了解TTL非门、与非门内部电路的电路原理、电路结构和特点
2.学习TTL非门、与非门内部电路的构建和测试
实验器材
ADALM2000
100kΩ电阻 x 1 2.2kΩ电阻 x 1 470Ω电阻 x 1 100Ω电阻 x 1 1N914 x 1 NPN晶体管 x 5 TTL非门、与非门PCB | 面包板 导线
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理论基础
TTL非门的原理图如图1所示。此电路克服了单晶体管非门电路的局限性。基本TTL非门由三级组成:电流导引输入Q1、分相级Q2和输出驱动级Q3和Q4。
图1
给TTL非门再增加一个输入,便得到一个TTL与非门,如图2所示。
图2
参考答案
实验电路仿真。
TTL非门:https://www.eetree.cn/short/29mzmzkn
TTL与非门:https://www.eetree.cn/short/2brm9f8c
TTL非门:
TTL与非门:
与非门电路逻辑功能验证:
实验步骤
1、面包板电路搭建:
(补充:后来因为劳老师在群里说这题要做电路,所以又补充了制作的电路)
原理图:
PCB:
电路搭建:
TTL非门:
TTL与非门:
2、电路调整过程介绍、ADALM2000测试过程及其结果
(1)、搭建TTL非门电路,接入5V电源电压。信号发生器W1端给一个0 V偏移和6 V峰峰值的100 Hz三角波。在x-y模式下使用示波器观察电路的电压传输曲线。
ADALM2000测试结果:
(2)、搭建TTL与非门电路,将信号发生器W1设置为具有0 V偏移和6 V峰峰值的100 Hz三角波,将W2设置为具有0 V偏移、6 V峰峰值、90°相位的100 Hz三角波。
ADALM2000设置信号源:
ADALM2000测试结果:
(3)、验证与非门电路的逻辑功能。
ADALM2000测试结果:
与非门真值表:
根据测试结果即可验证与非门电路逻辑功能:
设置了具有90°相位差的三角波,可以看作是循环输入了00——01——11——10——00四种状态,那么按照测试的数据,可以按照时间轴分为4个状态,组成了上图中的真值表。可以看出两个输入均为高电平时(阶段③),输出低电平;其余情况下(阶段①②④),输出为高电平。可以看出测试结果和与非门的逻辑功能相符合,结果正确。
实验结论
(1)、根据TTL非门的工作原理,当输入为高电平时(在实验中超过1.7V),输出为低电平。反之,当输入为低电平,输出为高电平。根据输出的XY模式曲线可知,当输入在0V到阈值电压之间波动时,输出应该始终是+5V(高电平)。当输入超过阈值,输出将是0V或接近0V(低电平)。由输出曲线可知实验结果正确。
(2)、根据TTL与非门的工作原理,当且仅当所有输入都为高电平时,电路输出输出为低电平,在所有其他条件下,它都输出高电平。输入两个频率、峰峰值相同,相位相差90°的三角波时,输出信号频率不变,在两个三角波信号电压相同且为高时,输出电压为0V。其余情况输出都为高电平。根据M2000的输出波形可知,实验结果正确。