2024模电实验挑战题1-TTL非门、与非门内部电路
该项目使用了KiCad软件、ADALM2000测试,实现了TTL非门、与非门内部电路的设计,它的主要功能为:使用m2k,验证与非门电路的逻辑功能。。
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ADALM2000
模电实验
TTL非门、与非门
樱桃大丸子
更新2024-07-30
92

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

 

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。

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