实验题目：与非门电路的测试

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1、《电子电路与系统基础实验》2015年第四次实验实验题目：与非门电路的测试班级：无55学号：2014011116姓名：刘笑凡日期：2016.10.287/7《电子电路与系统基础实验》2015年第四次实验实验目的1.加深对CMOS与非门基本特性和主要参数的理解，掌握主要参数的测试方法。2.熟悉TTL与非门的基本特性和主要参数，以及主要参数的测试方法。3.了解CMOS施密特反相器的基本特性及其主要参数的测试方法。预习本次实验所用电源电压均为5V。1.测量CMOS与非门CD4011的平均延迟时间。电路图如下，其中输入电压为低电平0V，高电平5V，频率1MHz

2、的方波信号。2.测量CMOS与非门CD4011的电压传输特性。电路图如下，其中输入电压为低电平0V，高电平5V，频率100Hz的三角波信号。3.观察CMOS与非门CD4011的动态功耗。测量电路如下。输入信号为0-5V方波。7/7《电子电路与系统基础实验》2015年第四次实验1.测量TTL与非门74LS00的平均延迟时间。测量电路如下，其中输入信号是信号发生器的TTL输入端产生的频率为2MHz的方波信号。（注意示波器探头倍率）2.测量TTL与非门74LS00的电压传输特性。测量电路与输入信号同2。3.测量CD40416施密特反相器的电压传输特性。电路

3、图如下。实验数据7/7《电子电路与系统基础实验》2015年第四次实验实验数据整理1.测量CMOS与非门CD4011的平均延迟时间。其中输入电压为低电平0V，高电平5V，频率1MHz的方波信号。TPLH=56ns，TPHL=42ns，Tpd=49ns2.测量CMOS与非门CD4011的电压传输特性。其中输入电压为低电平0V，高电平5V，频率100Hz的三角波信号。VOLmax=0VVOHmin=4.84V图像如下：7/7《电子电路与系统基础实验》2015年第四次实验1.观察CMOS与非门CD4011的动态功耗。输入信号为0-5V方波。图像如下：2.测量

4、TTL与非门74LS00的平均延迟时间。其中输入信号是信号发生器的TTL输入端产生的频率为2MHz的方波信号。（注意示波器探头倍率）4TPLH=32nm，4TPHL=18nm，∴Td=6.25nm7/7《电子电路与系统基础实验》2015年第四次实验1.测量TTL与非门74LS00的电压传输特性。VOLmax=135mVVOHmin=3.56V图像如下：2.测量CD40416施密特反相器的电压传输特性。输入信号：100kHz，0~5V三角波。VTH1=1.775VVTH2=2.850V（在这里，因为手机问题造成了文件损坏，本题图像丢失）实验数据分析1.

5、计算与非门平均延迟时间时取tpd=tPHL+tPLH2。由于在实验（4）中总共用到了4个与非门的串接，所以结果要除以4。从结果可以看出TTL与非门的平均延迟时间比CMOS与非门低得多。2.实验（3）观察到的图像反映出在与非门输出状态改变时电路中有电流流过，存在动态功耗。3.从实验（6）可以看出施密特反相器正向、反向阈值电压不同，具有明显的滞回特性。实验总结TTL与非门74LS00和CMOS与非门CD4011的性能比较7/7《电子电路与系统基础实验》2015年第四次实验74LS00CD4011平均延迟时间6.25ns49ns输出高电平3.56V4.84

6、V输出低电平135mV0V噪声容限电压较小较大VON-VOFF较大较小传输特性曲线变化较缓慢较陡思考题1.测量CMOS门电路的延迟特性时为什么用一个门来测试，而测试TTL门电路时用四个门串接起来测试？答：CMOS门电路平均延迟时间达到了几十纳秒，用示波器可以较为精确的测量出；而TTL门电路的平均延迟时间仅为几纳秒，所以仅测量一个门电路的延迟时间并不精确。所以要用四个门串接起来测量总延迟时间取平均值。2.噪声容限电压VNH和VNL这两个参数的意义是什么？答：VNH是输出高电平最小值与开门电平的差，VNL是关门电平与输出低电平最大值的差，它们表示了与非门

7、正常工作可以允许的输入为高电平或者低电平时的输入信号中噪声的最大值。3.应如何处理TTL与非门和CMOS与非门的多余输入端？答：应当将其接高电平或低电平（如接VCC），不能悬空。4.比较CMOS与非门CD4011与CMOS施密特反相器CD40106的优缺点。答：与非门CD4011无记忆性，优点是输入高电平与低电平的分界明确，缺点是允许噪声信号的电压极小。施密特反相器CD40106具有滞回特性，有记忆功能，其优点是可以过滤较小的噪声信号，缺点是由于阈值电压差比较小，无法过滤较大的噪声信号。7/7