雷电过电压的影响及74系列产品的实验分析

实验一 门电路的逻辑功能及参数测试

1）实验目的

（1）掌握基本门的逻辑功能测试，主要参数的测量方法。

（2）熟悉常用基本门的使用规则及实验箱的结构、使用方法、注意事项。

2）仪器设备

（1）万用表、数字实验箱一台。

（2）元器件：74LS00、74LS125、74LS86、CD4001、各芯片引脚图在附录C中。

3）实验原理

（1）实验理论

①参考指导书附录C中的外引脚线图，选择相关的芯片放置于实验箱中的IC底座上，根据实验原理图接线，检查确认连线正确无误后再加上电源（注意TTL的标准电源电压为+5 V，CMOS的标准电源电压为3～18 V）。

②对电路进行功能测量。测量分为静态测量和动态测量，静态测量可通过实验箱中的逻辑开关，提供电路输入的高低电平；输出可用实验箱中的发光二极管检测或万用表进行测量。对电路进行动态测量时，首先选择好正确的输入信号（即符合题意要求的频率大小、幅值、极性等），然后加到被测试电路的输入端观察输出的状况。对于动态测量，输入和输出都要用示波器配合完成。

（2）TTL门电路：由于TTL集成门电路有工作速度快、种类多、不易损坏等优点而被广泛使用。特别是实验方面比较适合。实验采用74系列产品，它的电源电压为5 V，采用正逻辑，高电平为逻辑“1”，输出电压大于2.4 V；低电平为逻辑“0”，输出电压小于0.4 V。

图B.1为与非门、异或门、三态门、或非门的图形符号和逻辑表达式，实验中给定的芯片是74LS00、74LS86、74LS125、CD4001。

由此可见，直击雷过电压是雷电流在被击物阻抗（包括接地电阻）上的压降。所以它受被击物阻抗性质和参数影响，同时雷电流幅值、上升速度，即雷电流波形对其影响也较大。(www.xing528.com)

图B.1　门电路图形符号

（3）CMOS门电路，CMOS集成门电路的特点是功耗低、输出幅度大、扇出能力强、电源电压适用范围广，在数字电路中得到广泛应用。图B.1中的CD4001为CMOS门电路。

CMOS门电路在使用时和TTL门电路比较要注意以下几点：

①不用的输入端不能悬空；

②焊接测量时焊接工具和测量仪器要有可靠接地；

③不能在通电的情况下随意插拔芯片；

④CMOS门电路电源电压为3-18 V。

4）实验内容及步骤

（1）熟悉要测量的集成门的种类，外引脚线的排列方法。芯片的外引脚线排列方法为：集成芯片型号面对读者，左边有凹口，凹口的左下边的一脚为芯片的第1脚，然后逆时针排列2、3、4、…、n，每个引脚端标有不同的符号代表不同的功能，要视芯片的功能而定。

（2）将与非门74LS00插入实验箱的集成IC空插座上，与非门的两个输入端A、B与实验箱上的两个逻辑开关相连，输出端Y接实验箱上的发光二极管，14脚接+5 V，7脚接地，便可进行赋值测试，将输入输出结果填入表B.1中。

（3）用同样的方法测试异或门74LS86、三态门74LS125的逻辑功能，将测试结果填写表B.2、表B.3中。

（4）三态门的应用。按照原理图B.2接线，将测试结果填入表B.4中。

表B.1