Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3 семестр / Лаба 4 / Болтушкин Л.С., группа 712-2, лабораторная 4

.docx
Скачиваний:
2
Добавлен:
04.10.2024
Размер:
832.89 Кб
Скачать

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОННИКИ (ТУСУР)

Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КМОП

Отчет по лабораторной работе №4

по дисциплине «Электроника и схемотехника»

Вариант №6

Студент гр. 712-2

___________ Л.С. Болтушкин 13.01.2024

Руководитель Старший преподаватель

кафедры КИБЭВС

_______ __________ А.С. Семенов

13.01.2024

Томск 2024

Введение

Целью данной лабораторной работы является изучение работы логических элементов КМОП.

Постановка задачи следующая – собрать схему логических функций НЕ, 2 3И-НЕ, 4 ИЛИ-НЕ, 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода, 3И, для работы использовать транзистор P-МОП NDS9430 и транзистор N-MOP NDB606B, для каждой схемы составить таблицу с значением состояние входа, током потребления Iп, напряжением выхода Uв, и состоянием выхода. Сделать выводы о проделанной работе.

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Схемы собираются в компьютерной программе Electronics Workbench. Для исследование логического элемента НЕ собирается схема (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Схема ЛЭ НЕ

Значение переключателя имеют два состояния: 1 (рисунок 1.2) и 0 (рисунок 1.3). По данным схемам строится таблица (таблица 1.1).

Рисунок 1.2 - Схема ЛЭ НЕ со значением переключателя 1

Рисунок 1.3 - Схема ЛЭ НЕ со значением переключателя 0

Таблица 1.1 - Таблица по схеме ЛЭ НЕ

Переключатель 1

Ток потребления

Iп, мкА

Напряжение

выхода Uв, мкВ

Состояние

1

1

0.049

0

0

0

5000000

1

Для исследования логического элемента 3 И-НЕ собирается схема (рисунок 1.4)

Рисунок 1.4 - Схема ЛЭ 3 И-НЕ

Значение переключателей могут быть следующими: 1 и 2 и 3 равны 1 (рисунок 1.5), 1 из переключателей равен 0, а остальные равны 1 (рисунок 1.6), 2 из переключателей равны 0, а оставшийся равен 1 (рисунок 1.7), переключатели 1 и 2 и 3 равны 0 (рисунок 1.8). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.2).

Рисунок 1.5 - Схема ЛЭ 3 И-НЕ со значениями переключателей равные 1

Рисунок 1.6 - Схема ЛЭ 3 И-НЕ со значениями переключателя 1 равный 0, а остальные равные 0

Рисунок 1.7 - Схема ЛЭ 3 И-НЕ со значениями переключателей 1 и 2 равное 0, а оставшийся равный 1

Рисунок 1.8 - Схема ЛЭ 3 И-НЕ со значениями переключателей 1 и 2 и 3

равные 0

Таблица 1.2 - Значения ЛЭ 3 И-НЕ

Переключа тель 1

Переключа тель 2

Переключа тель 3

Ток потреблен

ия Iп, мкА

Напряжен ие выхода

Uв, мкВ

Состояние

1

1

1

-3

0.372

0

0

1

1

-1

5000000

1

1

0

1

-1

5000000

1

1

1

0

-1

5000000

1

0

0

1

-0.5

5000000

1

0

1

0

-0.5

5000000

1

1

0

0

-0.5

5000000

1

0

0

0

0

5000000

1

Для исследование логического элемента 4 ИЛИ-НЕ собирается схема (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Схема ЛЭ 4 ИЛИ-НЕ

Значение переключателей могут быть следующими: переключатель 1 и 2 и 3 и 4 равны 1 (рисунок 1.10), один из переключателей равен 0 остальные три равны 1 (рисунок 1.11), два из переключателей равны 0, оставшиеся два равны 1 (рисунок 1.12), трое переключателей равны 0, оставшийся равен 1 (рисунок 1.13), все четыре переключателя равны 0(рисунок 1.14). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.3).

Рисунок 1.10 - Схема ЛЭ 4 ИЛИ-НЕ со значениями всех переключателей 1

Рисунок 1.11 - Схема ЛЭ 4 ИЛИ-НЕ со значением одного из переключателей 0, оставшиеся 1

Рисунок 1.12 - Схема ЛЭ 4 ИЛИ-НЕ со значением двух из переключателей 0, остальные 1

Рисунок 1.13 - Схема ЛЭ 4 ИЛИ-НЕ со значением трёх переключателей 0, оставшийся 1

Рисунок 1.14 - Схема ЛЭ 4 ИЛИ-НЕ со значением всех переключателей равные 0

Таблица 1.3 - Значения ЛЭ 4 ИЛИ-НЕ

Переклю чатель 1

Переклю чатель 2

Переклю чатель 3

Переклю чатель 4

Ток потребле

ния Iп, мкА

Напряже ние

выхода Uв, мкВ

Состоян ие

1

1

1

1

-2.5

0.032

0

0

1

1

1

-2

0.033

0

1

0

1

1

-2

0.033

0

1

1

0

1

-2

0.033

0

1

1

1

0

-2

0.033

0

0

0

1

1

-1.5

0.037

0

0

1

0

1

-1.5

0.037

0

0

1

1

0

-1.5

0.037

0

1

0

0

1

-1.5

0.037

0

1

0

1

0

-1.5

0.037

0

1

1

0

0

-1.5

0.037

0

0

0

0

1

-1

0.04

0

0

0

1

0

-1

0.04

0

0

1

0

0

-1

0.04

0

1

0

0

0

-1

0.04

0

0

0

0

0

0

5000000

1

Для исследование логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода собрана схема (рисунок 1.15).

Рисунок 1.15 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода.

Значения переключателей могут быть следующими: все переключатели равны 1 (рисунок 1.16), 1 или 2 равен 0, остальные равны 1 (рисунок 1.17), 1 и 2 равны 0, а 3 равен 1 (рисунок 1.18),1 и 2 равны 1,а 3 равен 0 (рисунок 1.19), 1 или 2 равны 0 и 3 равен 0, (рисунок 1.20), все переключатели равны 0 (рисунок 1.21). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.4).

Рисунок 1.16 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 и 2 и 3 равным 1

Рисунок 1.17 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателя 1 или 2 в состоянии 0 и остальные переключатели в состоянии 1

Рисунок 1.18 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателя 1 и 2 в состоянии 0 и переключателя 3 в состоянии 1

Рисунок 1.19 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 и 2 в состоянии 1, а переключатель 3

в состоянии 0

Рисунок 1.20 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 или 2 в состоянии 0, а переключатель 3 в состоянии 0, оставшийся переключатель в состоянии 1.

Рисунок 1.20 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении всех переключателей в состоянии 0

Таблица 1.4 - Значения ЛЭ 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода

Переключа тель 1

Переключа тель 2

Переключа тель 3

Ток потреблен ия Iy, мкА

Напряжен ие выхода Uв, мкВ

Состояние

1

1

1

-202.5

30.52

0

1

0

1

-1

5000000

1

0

1

1

-1

5000000

1

0

0

1

-0.5

5000000

1

1

1

0

0

800000

Z

1

0

0

0

504200

Z

0

1

0

0

504200

Z

0

0

0

0

145900

Z

Для подтверждения данных из таблицы построим те же схемы при состоянии переключателя 3 в состоянии 0 и с включенным pull up (рисунки 1.21-1.23).

Рисунок 1.21 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 и 2 равным 1, а переключатель 3 в состоянии 0 с включенным pull up

Рисунок 1.22 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении переключателей 1 или 2 равным 0, а переключатель 3 в состоянии 0, оставшийся переключатель в состоянии 0 с включенным pull up

Рисунок 1.23 - Схема логического элемента 2 И-НЕ с тремя состояниями выхода при значении состояний всех переключателей равным 0 с включенным pull up

Для исследования логического элемента 3 И строится схема (рисунок 1.24).

Рисунок 1.24 - Схема логического элемента 3 И

Значение переключателей могут быть следующими: 1 и 2 и 3 равны 1 (рисунок 1.25), 1 из переключателей равен 0, а остальные равны 1 (рисунок 1.26), 2 из переключателей равны 0, а оставшийся равен 1 (рисунок 1.27), переключатели 1 и 2 и 3 равны 0 (рисунок 1.28). По полученным схемам составлена таблица со значениями (таблица 1.5).

Рисунок 1.25 - Схема логического элемента 3 И при значении всех переключателей равным 1

Рисунок 1.26 - Схема логического элемента 3 И при значении одного из переключателей равным 0, а остальные равные 1

Рисунок 1.27 - Схема логического элемента 3 И при значении двух переключателей равным 0, а оставшийся равен 1

Рисунок 1.28 - Схема логического элемента 3 И при значении всех переключателей равные 0

Таблица 1.5 - Значения ЛЭ 3 И.

Переключа тель 1

Переключа тель 2

Переключа тель 3

Ток

потреблен ия Iп, мкА

Напряжен

ие выхода Uв, мкВ

Состояние

1

1

1

-4

5000000

1

0

1

1

-2

0.050

0

1

0

1

-2

0.050

0

1

1

0

-2

0.050

0

0

0

1

-1.5

0.050

0

0

1

0

-1.5

0.050

0

1

0

0

-1.5

0.050

0

0

0

0

-1

0.049

0

Заключение

Во время выполнения лабораторной работы были изучены логические элементы НЕ, 3 И-НЕ, 4 ИЛИ-НЕ, 2 И-НЕ с 3 состояниями выхода, 3И и их создании при помощи транзистора P-МОП NDS9430 и транзистора N-MOP NDB606B.

Соседние файлы в папке Лаба 4