厦大数电实验三CMOS门电路测试及TTL与CMOS接口设计

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VOH为VDD，低电平VOL为0V。（2）CMOS门电路输入端有保护电路和输入缓冲，所以多余输入端不允许悬空。（3）平均传输延迟时间tpd：tpd=（tOFF+tON）/2。２、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Ｖｏ随输入电压Ｖｉ的变化的曲线。（如右图）。３、TTL电路与CMOS电路接口设计：１）接口条件：驱动门负载门ＶＯＨ（ｍｉｎ）＞＝ＶＩＨ（ｍｉｎ）ＶＯＬ（ｍａｘ）＜＝ＶＩＬ（ｍａｘ）ＩＯＨ（ｍａｘ）＞＝ｎＩＩＨ（ｍａｘ）ＩＯＬ（ｍａｘ）＜＝ｍＩＩＬ（ｍａｘ）２）接口电路示意图３）接口电路设计方法：接口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。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台四、实验内容1.测量CD4011逻辑功能：1）按图搭接电路；2）测量输出Vo；列出真值表；√ABY001011101110VOH=4.956VVOL=2.08mV2.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.T=390nstpd=65ns3.示波器电压传输特性曲线：示波器测量方法：输入正弦信号Vi（f=200Hz,Vip-p=5V,VIL=0V）,示波器置X-Y扫描。同时X(CH1)、Y(CH2)置DC耦合，观测并定量画出与非门电压传输特性曲线，用示波器比较法测量VOH，VOL。参数VOHVOLVT测量值4.97V02.2625V4.观测CMOS门电路（CD4011）带TTL门电路（74LS00）负载情况：（１）当CMOS门带一个ＴＴＬ门时；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。（２）当CMOS门带四个ＴＴＬ门时；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。CMOS带一个TTLCOMSTTLCMOS带四个TTLCMOSTTLVoVoVoVoVIL0V4.9470.07285VIL0V4.9450.06668VIH5V0.30223.894VIH5V1.15932.9055.TTL门电路带CMOS门电路；若要使D与A同相，最简电路设计。五、实验报告电压传输特性曲线参数VOHVOLVT测量值4.97V02.2625V最简电路设计(IOL=16mA)测量，Rmin=280欧姆