Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КМОП
Отчет по лабораторной работе №3 по дисциплине «Электроника и схемотехника»
Вариант №1
Студент гр. 710-2
16.12.2021
Руководитель Преподаватель КИБЭВС
_______Семенов А.С __.__.2021
Томск 2021
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы: изучить работу логических элементов КМОП.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1. Собрать стенд для исследования инвертора, записать ток потребления
Iп и напряжение на выходе Uвых при разных положениях переключателя.
2.Собрать стенд для исследования логических функций 4И-НЕ и 3ИЛИ-НЕ с двумя состояниями выхода, записать ток потребления Iп и напряжение на выходе Uвых при разных положениях переключателей.
3.Собрать стенд для исследования 2-ИЛИ-НЕ с 3мя состояниями выхода. Записать ток потребления Iп и напряжение на выходе Uвых при разных положениях переключателей.
4.Собрать стенд для исследования 3ИЛИ. Записать ток потребления Iп и напряжение на выходе Uвых при разных положениях переключателей.
2
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТОРА
Схемы собираются в компьютерной программе Electronics Workbench.
Для исследования инвертора была собрана схема, изображенная на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Инвертор
Исходя из показаний приборов при разных положениях переключателя была составлена таблица 1.1.
Таблица 1.1 - Показания приборов
Переключатель |
Iп, мА |
Uвых, мВ |
F |
|
|
|
|
0 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1 |
0,002786 |
0,000075 |
0 |
|
|
|
|
3
2.ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ 4И-НЕ И 3ИЛИ-НЕ
СДВУМЯ СОСТОЯНИЯМИ ВЫХОДА
Схемы собираются в компьютерной программе Electronics Workbench.
Для исследования логического 4И-НЕ была собрана схема, изображенная на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - 4И-НЕ
Исходя из показаний приборов при разных положениях переключателей,
была составлена таблица 2.1.
Таблица 2.1 - Показания приборов
Переключатель |
Iп, мА |
Uвых, мВ |
F |
|
|
|
|
0-0-0-0 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-0-0-1 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-0-1-0 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
4
0-0-1-1 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-1-0-0 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-1-0-1 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-1-1-0 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-1-1-1 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-0-0-0 |
0,0005 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-0-0-1 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-0-1-0 |
0,0005 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-0-1-1 |
0,0005 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-1-0-0 |
0,001 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-1-0-1 |
0,001 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-1-1-0 |
0,0015 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-1-1-1 |
0,01114 |
0,001103 |
0 |
|
|
|
|
Для исследования логического 3ИЛИ-НЕ были собрана схема, изображенная
на рисунке 2.2.
5
Рисунок 2.2 - 3ИЛИ-НЕ
Исходя из показаний приборов при разных положениях переключателей,
была составлена таблица 2.2.
Таблица 2.2 - Показания приборов
Переключатели |
Iп, мА |
Uвых, мВ |
F |
|
|
|
|
0-0-0 |
0 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-0-1 |
-0,002786 |
0,000075 |
0 |
|
|
|
|
0-1-0 |
-0,001649 |
0,000044 |
0 |
|
|
|
|
0-1-1 |
-0,002149 |
0,000029 |
0 |
|
|
|
|
1-0-0 |
-0,001270 |
0,000034 |
0 |
|
|
|
|
1-0-1 |
-0,001770 |
0,000024 |
0 |
|
|
|
|
1-1-0 |
-0,001770 |
0,000024 |
0 |
|
|
|
|
1-1-1 |
-0,002271 |
0,000021 |
0 |
|
|
|
|
6
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ 2-ИЛИ-НЕ С ТРЕМЯ
СОСТОЯНИЯМИ ВЫХОДА
Схемы собираются в компьютерной программе Electronics Workbench.
Для исследования логического 2-ИЛИ-НЕ 3С была собрана схема,
изображенная на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - 2-ИЛИ-НЕ с 3мя состояниями выхода
Исходя из показаний приборов при разных положениях переключателей,
была составлена таблица 3.1.
Таблица 3.1 - Показания приборов
Переключатели |
Iп, мкА |
Uвых, мВ |
F |
|
|
|
|
0-0-0 |
0 |
327,6 |
z |
|
|
|
|
0-0-1 |
0,5 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-1-0 |
0 |
518,2 |
z |
|
|
|
|
0-1-1 |
3,286 |
0,000161 |
0 |
|
|
|
|
7
1-0-0 |
0 |
518,2 |
Z |
|
|
|
|
1-0-1 |
2,149 |
0,0001 |
0 |
|
|
|
|
1-1-0 |
0 |
722,2 |
z |
|
|
|
|
1-1-1 |
2,649 |
0,000099 |
0 |
|
|
|
|
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОГО 3-ИЛИ
Схемы собираются в компьютерной программе Electronics Workbench.
Для исследования логического 3-ИЛИ была собрана схема, изображенная на
рисунке 4.1. Была построена путем добавления инвертора к функции
3-ИЛИ-НЕ.
Рисунок 4.1 - 3-ИЛИ
Показания приборов при разных конфигурациях переключателей
представлены в таблице 4.1
8
Таблица 4.1 - Показания приборов
Переключатели |
Iп, мкА |
Uвых, мВ |
F |
|
|
|
|
0-0-0 |
-2,786 |
0,000075 |
0 |
|
|
|
|
0-0-1 |
-3,286 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-1-0 |
-2,150 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
0-1-1 |
-2,649 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-0-0 |
-1,771 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-0-1 |
-2,270 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-1-0 |
-2,271 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
1-1-1 |
-2,771 |
5000 |
1 |
|
|
|
|
5.ВЫВОДЫ
Входе работы были выполнены все поставленные задачи, была изучена работа логических элементов на основе управляющих транзисторов
Были собраны схемы 3ИЛИ-НЕ, 4И-НЕ, 2-ИЛИ-НЕ 3С, а так же 3-ИЛИ.
Была построена таблица исходя из показаний амперметров и вольтметров для всех схем.
9