非门,与非门,或非门的电路结构与仿真.doc

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1、......实验二非门、与非门、或非门的电路结构与仿真班级xxxxxx学号xxxxxxxx指导老师一、实验目的1、掌握基本组合逻辑电路结构及相关特性；2、进一步熟练Hspice等工具；二、实验容及要求1、设计反相器电路；2、设计出2输入与非门、或非门并仿真；实验结果及要求：（1）、确定反相器电路每个晶体管尺寸；（2）、绘制出反相器电压传输特性；（3）、确定与非门、或非门各个管子的尺寸；三、实验原理1.反相器：（1）组成：一个增强型NMOS管和一个增强型PMOS管相连接而组成的；下方的NMOS....c..

2、....管的衬底（P型硅）都接地，而PMOS管衬底（N型硅）都接Vdd，这种对衬底的偏置方式可以避免源，漏区和衬底形成的PN结正偏，防止寄生效应。（2）结构：CMOS反相器中输入端直接连接在NMOS管和PMOS管的栅极上，输入端引入的输入电平会直接影响NMOS管和PMOS管的工作状态。而NMOS管和PMOS管的漏极则相互连接起来，构成了输出端，对外提供输出电平（Vout）.注意：反相器的输出端并不是孤立的节点，而是连接有负载电容。(3)在CMOS反相器中，NMOS管和PMOS管的栅源电压和漏源电压与输入，

3、输出电平的关系为：V(GSN)=V(in);V(DSN)=V(out)V(GSP)=V(in)-V(DD);V(DSP)=V(out)-V(DD);备注：G为栅极，S为源极，D为漏极。(5)反相器的工作原理：静态工作的CMOS反相器，当输入为逻辑值“0”时（V（in）=0V）,NMOS管的接地端为源极，NMOS管上的栅源电压为0V,而PMOS管接V（DD）的是源极，PMOS管的栅源电压为-V(DD).这就使得NMOS管处于截止状态而PMOS管处于导通状态；通过导通的PMOS管，在电源电压V(DD)与输出端

4、连接的负载电容之间建立起了导电通路。可以将负载电容充电到V（DD）,使得输出的逻辑值变为“1”；当输入为逻辑值“1”时（此时的输入电平为V（DD）,即V(in)=V(DD)）,由于PMOS管的栅源电压为0V,而NMOS管的栅源电压为V(DD),使得PMOS管处于截止状态而NMOS管处于导通状态，这样就在负载电容与地电极之间通过NMOS管建立起了导电通路，使得负载电容被放电到0V，这就使输出逻辑值变为“0”。（6）....c......反相器的直流电压传输特性：当输入电压处于0-VDD之间，此时的输出电平将

5、随着输入电平的不同而发生变化，此时输入电平与输出电平的关系就是直流电压传输特性。（6）电路的直流噪声容限：在实际电路电路参数的设计中，允许电路的输入电平在一定的围之，在此变化围可以保证电路输出电平在逻辑上仍然是正确的。电路中允许的输入电平变化围称为电路的直流噪声容限。（7）采用对称设计的CMOS反相器有相同的输入高电平和输出低电平的噪声容限。最大噪声容限V(it),V(in)V(it),则V(out)

6、：=C,其中A,B均为输入，C为输出。(2).原理：当两个输入信号A,B都是低电平（即逻辑1）时，2个NMOS管都截止，2个PMOS管都导通，上拉开关都接通，下拉开关都断开，因此输出必然是高电平Vdd。同理可得，输出为低电平的情况。3.两输入或非门：(1)逻辑功能：=C(2)原理：只有当两个输入信号A和B都是低电平时，2个NMOS管都截止，2个串联的PMOS管都导通，才能使下拉开关都断开，上拉开关都接通，形成上拉通路，使输出为高电平。同理可得，输出为低电平的情况。四、实验方法与步骤实验方法：计算机平台：A

7、susA450C(interCorei5-3337U1.8GHz)软件仿真平台：操作系统（windows7或者windowsXP），软件（Hpice）实验步骤：1.设计反相器的实验步骤：（1）编写源代码。在记事本编辑器上编写反相器描述代码。并以.sp文件扩展名存储文件。(2)....c......打开Hspice软件平台，点击open按钮，然后在系统文件中找到反相器的.sp文件，加入到当前选项。点击“simulate”,仿真后进行编译EditLL.(3)编译运行通过后。点击Avanwaves;(4)查看输

8、出特性曲线；2.设计二输入与非门的实验步骤；（1）编写源代码。在记事本编辑器上编写二输入与非门描述代码。并以.sp文件扩展名存储文件。(2)打开Hspice软件平台，点击open按钮，然后在系统文件中找到二输入与非门的.sp文件，加入到当前选项。点击“simulate”,仿真后进行编译EditLL.(3)编译运行通过后。点击Avanwaves;(4)查看输出特性曲线；3.设计二输入或非门：（1）编写源代码。在记事本编辑器上编写