3. Описание стенда.
Работа выполняется на универсальном стенде в лаборатории электроники кафедры Э и Э. Исследуемые цепи собираются на основе одного из блоков стенда (рис. 5 ) и внешних дополнительных приборов и устройств: вольтметров, амперметров, генератора импульсов, осциллографа.
Рис. 5. Блок стенда, на котором выполняется работа.
4. Рабочее задание.
1. Снять передаточную характеристику Uвых =f(Uвх) и зависимость потребляемого тока Iпотр от входного напряжения Uвх по схеме, изображенной на рис. 6.
а) б)
Рис.6 . Схема для измерения передаточной (а) и переходной (б) характеристик КМОП-схемы.
Напряжение Uвх изменять от 0 до +5 Вольт с шагом не более 0.5 Вольт, в области переключения схемы шаг необходимо делать еще меньше. Измеряются величины:
- величина входного напряжения Uвх;
- величина выходного напряжения Uвых;
- величина потребляемого тока Iпотр.
Особенно внимательно следует снимать зависимость вблизи входного напряжения близкого к половине напряжения питания. В этой области наблюдается резкий рост величины потребляемого тока.
Измерения заносятся в таблицу:
-
Uвх
Uвых
Iпотр
По данным измерений построить зависимости Uвых=f(Uвх) и Iпотр=f(Uвых).
2. Снятие переходных (динамических) характеристик схемы (рис.6 (б)). От генератора импульсов подается сигнал на вход схемы и на один из входов осциллографа. На другой вход осциллографа подается сигнал с выходы исследуемой схемы. Необходимо зарисовать входной и выходной сигналы с обязательным указанием на рисунках масштабов времени и напряжения.
Расчет схемы или-не с помощью программы схемотехнического анализа pspice.
Закодировать исследуемую схему на входном языке программы PSPICE. Использовать следующие параметры транзисторов:
п-канальный транзистор:
.model N_tr NMOS(level=1 Vto=1 kp=100e-6 W=10u L=10u)
p-канальный транзистор:
.model P_tr PMOS(level=1 Vto=-1 kp=100e-6 W=10u L=10u)
Величина нагрузочной емкости - 1пФ.
Рассчитать передаточную характеристику при изменении входного напряжения на входе 1 от 0 до 5 В с шагом 0.1 В. На входе 2 поддерживать уровень логического "0". С помощью програм мы PROBE построить зависимость выходного напряжения и потребляемого тока от входного напряжения (два разных графика).
Рассчитать переходную характеристику схемы при подаче на вход импульса:
V_in1 ... ... PULSE(0V 5V 1ns 1ns 1ns 50ns 100ns)
(Вместо многоточий необходимо поставить соответствующие узлы подключения источника)
Время счета от 0 до 200нс:
.tran 1ns 200ns
С помощью программы PROBE построить графики зависимости входного и выходного напряжений от времени. По результатам расчетов определить величины фронтов при переходе схемы из логического "0" в логическую "1" и наоборот. Величины фронтов определяются по уровням
0.1*(Uмакс-Uмин) и 0.9*(Uмакс-Uмин).
Требования к отчету по выполняемой работе.
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
- цель лабораторной работы;
- схемы измерений характеристик схемы;
- таблицы экспериментальных данных и графики;
- русунки с экрана осциллографа входных и выходных сигналов
схемы;
- описание схемы на входном языке программы PSPICE;
- распечатки графиков передаточной и переходной характерис-
тик, рассчитанных с помощью программы PSPICE;
- величины фронтов переключения схемы по результатам расчетов.