实验二CMOS集成逻辑门的参数测试.docVIP

CMOS集成逻辑门的参数测试 实验目的 了解 CMOS集成门电路的基本性能和使用方法。 学习CMOS集成门电路主要参数的测试方法。 仪器和用具 EEL-08组件、示波器、直流数字电压表、毫安表、2输入四与非门CD4011。 实验原理 CMOS逻辑门电路由PMOS和NMOS管组成。它具有功耗低电源电压范围广、输出逻辑电平摆幅大、输入阻抗高、制造工艺简单可靠性高等优点。 本实验所用CMOS与非门型号为CD4011，是2 输入端四与非门内部逻辑图及引脚排列如图2.2－1(a)、(b)所示。 CMOS与非门的逻辑功能 尽管CMOS与非门内部电路结构与TTL与非门不同，但它们的逻辑功能是完全一样的。 CMOS与非门的主要参数 CMOS与非门主要参数的定义及测试方法与TTL相仿。 （1）静态功耗 导通功耗，截止功耗 测试电路如图2.2－2(a)、(b)所示。CMOS电路的静态功耗非常低，一般为微瓦数量级。 输出高低电压和 输出端不带任何负载时，当输入端全部接高电平时，测得的输出电平就是(=)0；当输入端有一个为低电平时，测得的低电平就是（＝） 拉电流和灌电流负载能力 图2.2－3所示电路中，输入端接低电平，输出端接拉电流负载，调节,当上升到0.5V时所对应的负载电流，即为。 电压传输特性 CMOS门电路电压传输特性的测试方法类似于TTL门电路。 图2－4为逐点测量电压传输特性的实验电路。 平均传输延迟时间 由于CMOS电路的平均传输延迟时间远大于TTL电路，所以可以用示波器直接进行测量，图2.2－5（a）为测量电路输入f100kHZ方波信号，通过隔离门I和延迟电容C加到被测门II的输入端，门II的输入、输出波形同时送到双踪示波器和的输入端，由示波器可直接读出和如图2.2－5所示。 CMOS与非门CD4011的主要参数规范（＝10V） 静态电源电流5uA;(2).输出低电平0.1V;(3).输出高电平9.5V；(4).输出驱动电流300uA,300uA;(5).最大允许电压18V；(6). 最小允许电压3V；(7).输出延迟时间＝300～150ns,= 300～150ns；(8).输入电容5pF CMOS电路使用注意事项 （1）接电源正极，接电源负极（通常接地），电源绝对不容反接。 （2）电源电压使用范围＋3V～＋18V，实验中一般要求使用＋12V或＋5V电源。工作在不同电源电压下的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗等参数也会不同，在设计、使用中应引起注意。 （3）器件输入信号，要求范围内。 闲置输入端一律不准悬空，输入端悬空,不仅会造成逻辑混乱，而且容易损坏器件。 闲置输入端的处理方法： 按照逻辑要求，直接接或. 工作速度不高的电路中允许与有用输入端并联使用。 输出端不允许直接与或连接，否则将导致器件损坏。 除三态器件外，不允许几个器件输出端并联使用。为了增加驱动能力，不允许把同。 电烙铁和测试仪器外壳必须良好接地。 若信号源与CMOS器件使用两组电源供电，应先开CMOS电源，并最后关闭CMOS电源。 实验内容 取＝12V，接地。 1．验证CD4011的逻辑功能 2．测量静态功耗 按图2.2－2（a）接线，测量，计算按图2.2－2（b）接线，测量，计算，记录之。 3．测量输出高电平及输出低电平。 4．测量拉电流负载能力及灌电流负载能力。 5．测量电压传输特性 取=12V,逐点测量电压传输特性，并从中读出有关参数值。 取=5V,重复（1）内容。 6.测量平均传输延迟时间. 按图接线，取方波信号，频率大于100kHz,测量被测的 和，计算. 复习思考题 复习CMOS与非门有关内容，阅读CMOS电路使用规则。 比较CMOS组件与TTL组件，有哪些特点？在什么场合下选用CMOS组件。 CMOS组件电源电压变化对其工作性能有何影响？ CMOS组件对输入信号有什么要求？ CMOS与非门的闲置输入端应如何处理？ 图2.2-1 （a） （b） （a） （b） 图2.2-2 （a） （b） 图2.2-3 图2.2-4 图2.2-5 （a） （b） I II