厦大数电实验三CMOS门电路测试及TTL与CMOS接口设计 - 图文

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；√ A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 VOH =4.956V VOL =2.08mV 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.

T=390ns tpd=65ns

3.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 测量值 VOH 4.97V VOL 0 VT 2.2625V

4.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TTL VIL VIH 0V 5V COMS Vo 4.947 0.3022 TTL Vo 0.07285 3.894 CMOS带四个TTL VIL VIH 0V 5V CMOS Vo 4.945 1.1593 TTL Vo 0.06668 2.905 5.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 测量值 VOH 4.97V VOL 0 VT 2.2625V 最简电路设计

(IOL=16mA)

测量，Rmin =280欧姆

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