ЭБНЭ_Л3_Цуканова_0363
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра микро- и наноэлектроники
ОТЧЕТ по лабораторной работе №3
по дисциплине «Элементная база наноэлектроники» Тема: Исследование работы логических схем 2И и 2И-НЕ
Студент гр. 0363 |
Цуканова П.А. |
Преподаватель |
Усикова М.А. |
Санкт-Петербург
2022
Цель работы:
Исследование работы логических схем 2И и 2И-НЕ с помощью программы
Multisim.
Теоретическая часть:
КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник, англ.
CMOS, complementary metal-oxide-semiconductor) — набор полупроводниковых технологий построения интегральных микросхем и соответствующая ей схемотехника микросхем. Подавляющее большинство современных цифровых микросхем — КМОП.
В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения логических состояний). Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-
канальных полевых транзисторов локализованных в одном месте. Вследствие меньшего расстояния между элементами КМОП-схемы обладают большим быстродействием и меньшим энергопотреблением, однако, при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки на поверхности кристалла. По аналогичной технологии выпускаются дискретные полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET).
Логическими схемами 2И и 2И-НЕ являются схемы, реализующие простые логические операции И и И-НЕ соответственно, получая на вход ровно два значения. Более подробно рассмотрим эти логические схемы ниже.
Экспериментальная часть:
1. Собрать схемы 2И и 2И-НЕ на КМОП-транзисторах.
2
Полученная схема логического элемента 2И приведена на рисунке 1. Схема логического элемента 2И-НЕ показана на рисунке 2.
Рисунок 1 — Реализованная схема 2И
3
Рисунок 2 — Реализованная схема 2И-НЕ
4
2. Представить условное графическое изображение Условное графическое изображение схемы 2И показано на рисунке 3.
Рисунок 3 — Условное графическое изображение схемы 2И
Условное графическое изображение схемы 2И-НЕ показано на рисунке 4.
Рисунок 4 — Условное графическое изображение схемы 2И-НЕ
3. Привести таблицу истинности На таблице 1 представлена таблица истинности
вх1 |
вх2 |
(2И) |
(2И − НЕ) |
|
|
вых |
вых |
0 В |
0 В |
0 В |
3.5 В |
|
|
|
|
0 В |
3.5 В |
0 В |
3.5 В |
|
|
|
|
3.5 В |
0 В |
0 В |
3.5 В |
|
|
|
|
3.5 В |
3.5 В |
3.5 В |
0 В |
|
|
|
|
Таблица 1 — Таблица истинности
4. Построить графики функционирования (временная зависимость напряжения на входе/выходе).
На рисунках 5 и 6 показаны графики функционирования для схем 2И и 2И-
НЕ соответственно. Здесь, красный график – сигнал на входе 1, синий график – сигнал на входе 2, зеленый – сигнал на выходе.
5
Рисунок 5 — Графики функционирования для схемы 2И
6
Рисунок 6 — Графики функционирования для схемы 2И-НЕ
Вывод:
В ходе данной лабораторной работы были изучены логические схемы 2И и
2И-НЕ, а также реализация данных схем на КМОП-транзисторах.
7