Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
Высшего образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра безопасности информационных систем (БИС)
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КМОП
Отчёт по лабораторной работе №4
По дисциплине «Электроника и схемотехника»
Вариант №2
-
С
тудент
гр. 733-1Сметанников Д.Е
27 . 01 .2025
-
Руководитель
Доцент кафедры КИБЭВС, к.т.н., доцент
А.Н. Мальчуков
. .2025
Введение
Цель работы — изучение работы логических элементов КМОП.
Постановка задачи:
Собрать стенды для исследования ЛЭ НЕ, 4И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ для транзисторов P-MOP NDH832P и N-MOP NDB705A;
Собрать стенд для исследования 2ИЛИ-НЕ с 3 состояниями выхода;
Собрать стенд для исследования 3ИЛИ;
Написать выводы о проделанной работе.
1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ НЕ
Схемы собирались в электронной системе моделирования Electronics Workbench.
На рисунках 1.1 и 1.2 приведены измерения при различных конфигурациях переключателя Space для ЛЭ НЕ.
Рисунок 1.1 — ЛЭ НЕ, на входе 0
Рисунок 1.2 — ЛЭ НЕ, на входе 1
Таблица 1 — Измерения ЛЭ НЕ
Переключаиель «Space» |
Iп, мкА |
Uвых, мВ |
Выход |
1 |
-1 |
0,000027 |
0 |
0 |
0 |
5000 |
1 |
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ 4И-НЕ
На рисунках 2.1 — 2.5 приведены измерения при различных конфигурациях переключателей X, Y, Z и W для ЛЭ 4И-НЕ.
Р
исунок
2.1 — ЛЭ 4И-НЕ, на входе 1,1,1,1
Р
исунок
2.2 — ЛЭ 4И-НЕ, на входе 0,0,0,0
Р
исунок
2.3 — ЛЭ 4И-НЕ, на входе 1,0,0,0
Р
исунок
2.4 — ЛЭ 4И-НЕ, на входе 1,1,0,0
Р
исунок
2.5 — ЛЭ 4И-НЕ,
на входе 1,1,1,0
В таблице 2.1 представлены измерения для ЛЭ 4И-НЕ.
Таблица 2.1 — Измерения для ЛЭ 4И-НЕ
Переключатель «X» |
Переключатель «Y» |
Переключатель «Z» |
Переключатель «W» |
Iп, мкА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
0 |
0 |
0 |
0,5 |
5000 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
5000 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
5000 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5000 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
5000 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0,5 |
5000 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0,5 |
5000 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
5000 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
5000 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
5000 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1,5 |
5000 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
5000 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0,5 |
5000 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
5000 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
4 |
0,000345 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5000 |
1 |
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ 3ИЛИ-НЕ
На рисунках 3.1 — 3.4 приведены измерения при различных конфигурациях переключателей X и Y и Z для ЛЭ 3ИЛИ-НЕ.
Р
исунок
3.1 — ЛЭ 3ИЛИ-НЕ,
на входе 1, 1, 1
Р
исунок
3.2
— ЛЭ 3ИЛИ-НЕ,
на входе 1, 1, 0
Р
исунок
3.3 — ЛЭ 3ИЛИ-НЕ,
на входе 1, 0, 0
Р
исунок
3.4
— ЛЭ 3ИЛИ-НЕ,
на входе 0,
0, 0
В таблице 3.1 представлены измерения данной схемы ЛЭ 3ИЛИ-НЕ.
Таблица 3.1 — Измерения для ЛЭ 3ИЛИ-НЕ
Переключатель «X» |
Переключатель «Y» |
Переключатель «Z» |
Iу, мкА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
1 |
1 |
-2 |
0,000019 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5000 |
1 |
1 |
0 |
0 |
-0,821 |
0,000022 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-0,911 |
0,000024 |
0 |
0 |
0 |
1 |
-1 |
0,000027 |
0 |
1 |
1 |
0 |
-1,411 |
0,000019 |
0 |
1 |
0 |
1 |
-1,5 |
0,0002 |
0 |
0 |
1 |
1 |
-1,5 |
0,0002 |
0 |
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ 2ИЛИ-НЕ С 3 СОСТОЯНИЯМИ ВЫХОДА
На рисунках 4.1 — 4.4 изображены измерения при различных конфигурациях для переключателей X и Y и Z для ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с 3 состояниями выхода.
Р
исунок
4.1 — ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с
3 состояниями выхода, на входе 1,
1, 1
Р
исунок
4.2 — ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с 3 состояниями выхода,
на входе 1, 1,
0
Р
исунок
4.3
— ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с 3 состояниями выхода, на
входе 1, 0, 0
Р
исунок
4.4
— ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с 3 состояниями выхода, на
входе 0,
0, 0
В таблице 4.1 приведены результаты измерений для ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с 3 состояниями выхода.
Таблица 4.1 — Измерения ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с 3 состояниями выхода
Переключатель «X» |
Переключатель «Y» |
Переключатель «Z» |
Iу, мкА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
1 |
1 |
3,5 |
0,000483 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
18,08 |
Z |
1 |
0 |
0 |
0 |
416,7 |
Z |
0 |
1 |
0 |
0 |
321,2 |
Z |
0 |
0 |
1 |
2 |
5000 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
625 |
Z |
1 |
0 |
1 |
3 |
0,000438 |
0 |
0 |
1 |
1 |
2,771 |
0,000356 |
0 |
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ 3ИЛИ
На рисунках 5.1 — 5.4 изображены измерения при различных конфигурациях переключателей X, Y и Z для ЛЭ 3ИЛИ.
Р
исунок
5.1 —
ЛЭ 3ИЛИ, на входе 1, 1, 1
Р
исунок
5.2 —
ЛЭ 3ИЛИ, на входе 1, 1,
0
Р
исунок
5.3 —ЛЭ
3ИЛИ,
на входе 1, 0, 0
Р
исунок
5.4 —
ЛЭ 3ИЛИ,
на входе 0, 0, 0
В таблице 5.1 показаны измерения данной схемы ЛЭ 3ИЛИ.
Таблица 5.1 — Показания ЛЭ 3ИЛИ
Переключатель «X» |
Переключатель «Y» |
Переключатель «Z» |
Iу, мкА |
Uвых, мВ |
Состояние выхода |
1 |
1 |
1 |
-3 |
5000 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.000026 |
0 |
1 |
0 |
0 |
-1,821 |
5000 |
1 |
0 |
1 |
0 |
-1,911 |
5000 |
1 |
0 |
0 |
1 |
-2 |
5000 |
1 |
1 |
1 |
0 |
-2,411 |
5000 |
1 |
1 |
0 |
1 |
-2,5 |
5000 |
1 |
0 |
1 |
1 |
-2,5 |
5000 |
1 |
Заключение
Входе работы были выполнены все задачи, была изучена работа логических элементов КМОП.
Были собраны схемы: ЛЭ НЕ, 4И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ, 2ИЛИ-НЕ И 3ИЛИ.
Работа проводилась с транзисторами P-MOP NDH832P и N-MOP NDB705A.