廈大數(shù)電 實驗三

1、實驗三CMOS門電路測試及TTL與CMOS接口設(shè)計一、實驗?zāi)康牧私釩MOS門電路參數(shù)的物理意義；掌握CMOS門電路功能測試方法；學會CMOS門電路電路外特性的測試；比較CMOS門與TTL門的特點及接口電路設(shè)計。二、實驗原理CD4011是CMOS二輸入端四與非門。以下是它的內(nèi)部電路原理圖和管腳排列圖。n 1 IMCS內(nèi)聊禪理圖管凋排列圖1、CMOS門電路的主要參數(shù)CMOS門電路的邏輯高、低電平值，高電平Voh為VDD，低電平Vol為0V。CMOS門電路輸入端有保護電路和輸入緩沖，所以多余輸入端不允許懸空。平均傳輸延遲時間tpd： tpd=(y+匕)/2。2、 CMOS門電路的電壓傳輸特性：FF如

2、CMOS與非門的電壓傳輸特性是描述輸出電壓Vo隨輸入電壓Vi的變化的曲線。(如圖2)。圖1 CMOS電壓傳輸特性3、TTL電路與CMOS電路接口設(shè)計：接口條件：驅(qū)動門負載門VoH(min)=Vih (min)Vol (max)=nIIH (max)I (max)=mI (max)接口電路設(shè)計方法：接口電路設(shè)計應(yīng)根據(jù)實際要求，選擇上拉電阻、三極管驅(qū)動等方法。三、實驗儀器示波器函數(shù)信號發(fā)生器數(shù)字萬用表多功能電路實驗箱四、實驗內(nèi)容測量CD4011邏輯功能：在A、B兩端加不同的邏輯電平，用電壓表測量對應(yīng)的輸出端Y，將結(jié)果列成真值表。表1 A、B與Y真值表ABYVo0015.0260115.024101

3、5.024111-0.000平均傳輸延遲時間的測量：三個與非門首尾相接構(gòu)成環(huán)形振蕩器，用示波器觀測輸出震蕩波形，測出周期1，計算出平均傳輸延遲時間 tpd=T/6.示波器電壓傳輸特性曲線：示波器測量方法：輸入正弦信號Vi(f=200Hz,Vip-p=5V,ViL=0V),示波器置X-Y掃描。同時X(CH1)、Y(CH2) 置DC耦合，觀測并定量畫出與非門電壓傳輸特性曲線，用示波器比較法測量Voh，*。圖io電壓傳輸曲線示波器測表2電壓傳輸特性曲線參數(shù)V OHV OLV T測量值4.525V-410mV2.4825V作出與非門電壓傳輸特性曲線如圖:VoVom 牝 kVol -4-|owV /VT

4、 2 補 W觀測CMOS門電路（CD4011）帶一個TTL門電路（74LS00）負載情況：（1）當CMOS門帶一個TTL門時；CMOS門輸入端分別為高電平（5V）或低電平（0V）時，測量CMOS與非門 輸出端電平。（2）當CMOS門帶四個TTL門時；CMOS門輸入端分別為高電平（5V）或低電平（0V）時，測量CMOS與非門 輸出端電平。CMOS 帶 1 個 TTLLPCmosTTLCMOS 帶 4 個 TTLCMOSTTLVoVoVoVoVIL0V5.010V0.056VVIL0V5.010V0.051VVIH5V0.193V5.025VVIH5V0.450V3.516V表3接口電路測量參數(shù)5

5、、若要使D與A同相，最簡電路設(shè)計。由Vcc0L I0L ；6曲；推出R=10kQ時成立。方法為加一個上拉電阻。從示波器上輸入一個方波（f=200Hz,Vip-p=5V,ViL=0V），在示波器上觀察得輸入和 輸出信號同相，說明電阻取值合理，設(shè)計成立。五、思考題CMOS電路多余輸入端在使用時不允許懸空，其理由是什么？答：因為CMOS門電路里面都是場效管，因為懸空的輸入端輸入電位不定，會破壞電路的正常邏輯關(guān)系，另 外懸空時輸入的阻抗高，易受外界噪聲干擾，使電路誤動作，而且也極易使用權(quán)柵極感應(yīng)靜電，造成擊穿。一般的CMOS門電路能否進行“線與”？為什么？若要將CMOS門的輸出進行邏輯與，你認為采用什

6、么辦 法？答：一般的不行，需找漏極開路的，再上拉個電阻才行。要將CMOS門的輸出進行邏輯與，可以直接搭成與 非門，如果要搭建與門則需要在與非門后再加個反相器。若考慮用一個TTL門直接推動一個CMOS門，或者用一個CMOS門直接推動一個TTL門，試問能否政才工 作？答：在同樣5V電源電壓情況下，CMOS電路可以直接驅(qū)動TTL，因為CMOS的輸出高電平大于2.0V，輸出低電 平小于0.8V；而TTL電路則不能直接驅(qū)動CMOS電路，TTL的輸出高電平為大于2.4V，如果落在2.4V3.5V 之間，則CMOS電路就不能檢測到高電平，低電平小于0.4V滿足要求，所以在TTL電路驅(qū)動CMOS電路時需 要加上拉電阻。若CMOS為12V，則只能CMOS驅(qū)動TTL。六、實驗小結(jié)通過這次實驗，我了解了 CMOS門電路參數(shù)的測量方法，對于實驗原理還不甚了解，整個實驗的過程比較不 順利。在做實驗五的驗證時，一開始一直不能在示波器上得到同相的波形，重拆線路仍不行，后來換