与非门电路的测试实验报告

1、实验日期：2009/11/11实验室：229座位号：4淸华大学电子工程系电子技术实验报吿数字实验一：与非门电路的测试班级：无86姓名：戴扬学号：2008011191实验日期:2009/11/11交报告日期：2009/11/20一、实验目的加深对CMOS写E门基本特性和主要参数的理解，翦1主要参数的测试方法。熟悉TTL写E门的基本恃14和主要参数，以及主要参数的测试方法。了解CMOS施密特反相器基本特性及其主要参数的测试方法。(4)进一步熟悉示波器的使用。学习”XY功能的应用。二、实验任务(1)测试CMOS与非门CD4011的平均延迟时间、电压传输特性、动态功耗。(2)测试TTL写E门74LS0

2、0的电压传输特f生、平均延迟时间、输入负载特性和输出负载特性。(3)测试CD40106施密特反相器的平均延迟时间、电压传输特性。三、实验原理及参考电路参见电子电路实验页。四、实验内容本实验所用电源均为5V。必做内容：(1)测量CMOS与非门CD4011的平均延迟时间。(2)测量CMOS与非门CD4011的电压传输特性。选做内旷:(3)测量TTL与非门74LS00平均延迟时间。(4)测量TTL与非门74LS00的电压传输特性。选做内容二:(5)测量TTL与非门74LS00的输入负载特性。(6)测量TTL与非门74LS00的输出负载特性。(7)双嚓CMOS与非门CD4011的动态切耗。(8)测量C

3、D40106施密特反相器的电压传输特性。五、注意事项(1)不管是CMOS电路还是TTL电路，在使用时都必须注意工作电压，不能过压或欠压工作。CMOS电路的工作电压范围加宽,一股为+5V+15V，而TTL电路的工作电压为5V5%O如果电源电压过高，可能会损坏集成电路。(2)要注意门电路输入信号的高、低电平要符合规范要求。无论是CMOS电路还是TTL电路”其输入信号的低电平不得低T地电压，高电平不得高于电源电,否则电路将不能正常工作，甚至可能会损坏集成电路芯片。(3)要熟悉芯片的引脚排列，使用时引脚不報错，欄!J要注意电源和接地弓I脚不允许接反。(4)数字电路的输出端不允许盲施电源或訓接地(可以通

4、过一个阻值合适的电阻接到电源或地L除特殊电路夕卜，一般不允许输出端并联使用”否则金员坏器件。(5)CMOS集成电路的输入端不允许悬空，必徳低电平或高电平。对于TTL电路，输入端悬空在逻辑k相当于是接高电平,但为了电路工储定可靠”减小干扰”敷子还禺安电讓求接高电平或低电平。总之，多余输入引脚的接法不能改变电六、实验数据记录及处理以下所示波形均为MultisimlO进行仿真来模拟观察傍！1的习101测量CMOS写E门CD4011的平均延迟时间。测量电路图:其中输入电压M囲圣低电平为0V;高电平为5V,频率为1MHz的方波信号。测试时示波器探头用x10衰减。仿真电路:V。测试波形:滲示液器-XSC2

5、歹示波器XC2数据记录:tpHL=72.011Splh=38.0nstpd=(tpHL+tpLH)/2=55-OnS1r厶二72。几s比泌二（”月厶彳7戶s丿/=Wo必2.测量CMOS与非门CD4011的电压传输特性。测量电路:其中输入电压M囲圣低电平为0V,高电平为5V;频率为100Hz的三角波彳言号。将示波器显示方式改为X-Y方式。仿真电路：诊示波器V/V:夕示i-XSC2实际波形:数据记录:%h=4.98V%l=21.01I1VX)Hn=4.95V%z=0.05V%h=%h%n=239V%L=%Fr%z=247V二：文1亠、kg:T4U7U乙U“艾、WONHEA拿2zoos总II言-ll

6、nflu-/e/i一/Nvm:工:wlwl9zhs矗tfMs覧0TX旺OZH1A1CXI二一匚-s垣具里宗3回石圈岂牡zks匸出m-一匚rntpd=(tpdi+tpdJ/8=325ns实际波形:作实验日期年月日弋种fl数据记录:tpdi=14.0nstj)d2=12.Oils切/=仃宀）加轴访“J/*二?心丿丄4.测量TTL写E门74LS00的电压传输特性。测量的方法及电路与测量CMOS门电路完舍-样。测量电路：其中输入电压M囲睪低电平为0V,高电平为5V”频率为100Hz的三角波彳言号。将示波器显示方式改为X-Y方式。仿真电路:莎示波器XSC2汀冏350.035nts35.|8.a|a&|-

7、連卷.a-通aB匕6!|5VJDiv比洌|5V/DivY世賈(0YEl.卩AC|Q|DC|AC|0C电平类52rr十|ep外品i正芨i巒灌i苣祐irv/v】:实际波形:Vo/Uz1Vvu(vv/k11汝/ilA%“311恥性1数据记录:%h=3.76V%l=24.0111V心=1.08VX)N=132V%Hnxn=2.7VX)Lnwc=0.4V%N=L38V一%g=068V/吐v、oUm二卩7uppr&7Vjz-ri7V叫心2VJUlzx二(?-yi/%7H=血叽-几二/V/VL-心一久”*=0.1/七、实验分析与总结1、欄居契卷则锻吉果，也交TTL写E门74LS00和CMOS与非CD4011

8、的性能：由实验测得数据可知，TTL与非门的延迟时间g比CMOS与非门的延迟时I、矽豆，性藏高；而CMOS与非门的高、低电平噪声容限电压、均比TTL与非门的高，这是因为TTL与非门输出状态发生转变时的传输特性曲线变化较缓”弘较低，较高，v0FT与相差较多，致使其翱容B耗压Vnh、%相对较小。2、在实验中所遇至啲故瞬口问题以及解决方法：由于第一次使用面包板，接线时比较生疏，并犯了很多错误。比如：在做4011电压特14曲细寸;将一条导线插到了正确插孑L的旁边一个扌酣L”貳波形不正确。以后应该仔细核对。3、实验心得：(1)通过实验”我熟悉了面包板的接线方法。(2)了解了CD4011和74LS00的延迟

9、特性和电压传输特性，并懂得了它们的测量方法。通过实验过程，熟悉了CD4011和74LS00的管脚分布和使用方法。(3)体会到了实验前做好充分预习工作以及实验结束后仔细总结与思考的重要性八、思考题1、设计电路”能够就测量CMOS写E门的阈值电压。答：电路图如下:测量方法：(1)槪謎变阻器调节至最右端。此0寸VI为高电平。将变阻器分压调大，记录VI跃变为低电平时V2的电压vthle(2)槪謎变阻器调节至最左端。此时VI为低电平。将变阻器分压调小/记录VI跃变为咼电平时V2的电压vth2o(3)vth=(vthl+vth2)/2.2、噪声容限电压vNHx%这两个参数的意义是什么？请设讨一直接测量、的

10、电路，简单说明其狈!试方法。答：Vnh称为高电平噪声容B穗压，它表示输入为高电平时所允许的噪声电压的最大值，即输出高电平的最小值“与开门电压V。”的差值；v血称为低电平噪声容限电压，它表示输入为低电平时所允许的噪声电压的最大值，即关门电压吓与输出低电平的最大值皿的差值。VNH.%都表示表示在输出的最坏情况下，多大的电压干扰将导致后面的门不能此电压为高或低电平，体现了电路的抗干扰能力。直接测量H、的电路如下:74LSOON简单测量方法如下:用两个电压表分别测量Vi和VOTT始将Ri置为0”然后连续地增加它的阻值”并注意腿Vo的变化，当V。二g=27V时，测得Vi,这时的Vi就是吓再利用%二v0FT%皿可以求出VNL同理，纟險增加Ri的阻值，当Vo=%=0.4V时，测得Vi这时的Vi就是再利用=%Hnin-N可以出h4、应如何处理TTL写E门和CMOS写E门的多余输入端？答：CMOS集成电路的输入端不允许悬空，必须接低电平或高电平。对于TTL电路，输入端悬空在逻