厦大数电实验三

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1、实验三CMOS门电路测试及TTL与CMOS接口设计一、实验目的•了解CMOS门电路参数的物理意义；•掌握CMOS门电路参数的测试方；•学会CMOS门电路外特性的测试；•比较CMOS门与TTL门的特点及接口电路设计。二、实验原理CD4011是CMOS二输入端四与非门。以下是它的内部电路原理图和管脚排列图。1、CMOS门电路的主要参数（1）CMOS门电路的逻辑高、低电平值，高电平V。"为Vdd,低电平V）.为0V。（2）CMOS门电路输入端冇保护电路和输入缓冲，而输入缓冲为CMOS反相器，为电压控制器件，多余输入端不允许悬空。（3）平均传输延迟时间tpd：tpd=（toFF+t

2、ow）/2o2、CMOS门电路的电压传输特性:CMOS与非门的电压传输特性是描述输出电压V。随输入电压仏的变化的曲线。（如右图）。3、TTL电路与CMOS电路接口设计:由于TTL与CMOS电路均有门类齐全的标准集成电路。但由于CMOS电路具有静态功耗低、电源电压范围宽而TTL电路具有输出呆在能力强、工作速度快等优点；因而在数字系统设计中，经常采用核心逻辑用CMOS而在输出屮采用TTL电路，显然，在设计屮，不可避免地存在TTL与MOS电路Z间的接口问题，接I」问题示意图如卜•图所示。1）接口条件：负载门V0H(min)>=VIH(min)Vol(ma<=VIL(max)on(

3、ma>=nliii(max)专业作业纸一~廡口Iol(ma>=mIiL(max)2）接口电路示意图3）接口电路设计方法：接】丨电路设计应根据实际要求，选择上拉电阻、三极管驱动等方法。驱动门三、实验仪器1）示波器1台2）多功能电路实验箱1台3）数字万用表1台4）函数信号发生器1台四、实验内容2.平均传输延迟时间的测量三个与非门首尾相接构成环形振荡器，用示波器观测输出震荡波形，测出周期T,计算出平均传输延迟时间tpd=T/6.示波器测量方法：输入止弦信号Vi(f=200Ilz,Vip-p=5V,VIL=OV)，示波器置X-Y扫描。同吋X(CH1)、Y(CH2)置DC耦合，观测并

4、定量画出与非门电压传输特性曲线，用示波器比较法测量V。”％。4•观测CMOS门电路(CD4011)带一个TTL门电路(74LS00)负载情况：(1)当CMOS门带一个TTL门吋；CMOS!'：输入端分别为高电平(5V)或低电平(0V)时，测量CMOS与非门输出端电平。(2)当CMOS门带四个TTLH时；CMOS门输入端分别为高电平(5V)或低电平(0V)时,测量CMOS与非门输出端电平。5、若要使D与A同相,最简电路设计。五、数据处理1、A、B与Y真值表ABYVo0015.0391015.0390115.0391100.0042、平均传输延迟时间的测量参数Ttpd测量值11

5、3.5ns18.92ns3、电压传输特性曲线参数参数VoHVolVT测量值5.125VOV2.55VCMOS带一个TTLCOMSTTLCMOS带四个TTLCMOSTTLVoVoVoVoV

6、LOV5.031V0.065VVlLOV5.028V0.065VV

7、H5V0.186V4.015VVlH5V0.703V4.015V4、观测CMOS门电路(CD4011)带个TTL门电路(74LS00)负载情况5、最简电路如下其输出波形:1500V/210.0V/0.0$2.000；/自动i12.52VT■▼盘Agilent£ik11MB1.25MSa/s~iflilDC1.00:1;DC

8、10.0:12i1MV匚严__«9riinr5.909(ns5.000ms■大电竽(2):——12.0V49V気■烫.1六、实验小结本次实验有较好较快地完成，与同桌配合较好，期间没有出现什么差错，下Afl'lentTechnologiesInfiniiVision宴怎幣70MHz2OSs/b次要继续努力。