实验二 CMOS集成逻辑门 的逻辑功能与参数测试

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1 实验二 CMOS集成逻辑门 的逻辑功能与参数测试
一.实验目的 1.掌握CMOS门的逻辑功能和器件的使用规则。 2.学会CMOS门电路主要参数的测试方法。 3.进一步熟悉CA8040双踪示波器的使用方法。

2 二.实验原理 CMOS门电路是由NMOS和PMOS组合而成，它具有如下特点： （1）功耗低 静态工作电流在10-9A数量级。
（2）高输入阻抗 通常大于1010Ω。 （3）电源电压使用范围宽 ~+18V （4）扇出系数较大 低频时可以驱动50门以上 （5）接近理想的传输特性 逻辑摆幅很大 （6）抗辐射能力强 （7）抗干扰能力强

3 本实验选定CC4082、CC4011、CC4071、CC4030等芯片。
1.CMOS器件简介 CMOS和TTL电路是生产数量最多、应用最广泛、通用性最强的两大主流数字集成电路，其中CMOS电路应用最广泛的为4000系列、4500系列（有的资料中把4000、4500系列统称为4000系列）电路。 本实验选定CC4082、CC4011、CC4071、CC4030等芯片。 （1）4000系列CMOS器件型号的组成及符号意义 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 型号前缀的意义 器件系列 器件种类 工作温度范围、封装形式 代表制造厂商 符号 意义 符号 意义 符号 意义 美国无线电公 司产品 C 0℃~70℃ CD 40 45 阿拉伯数字 E 产品 系列 号 器件功能 -40℃~85℃ CC 中国制造 日本东芝公 司产品 TC R -55℃~85℃ 摩托罗拉公司 产品 M -55℃~125℃ MC1

4 (2) 引脚排列 CC4011四2输入与非门 CC4082双4输入与门 CC4030四异或门 CC4071四2输入或门 VDD VDD
14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 VDD VDD & & & & & & VSS VSS 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 VDD VDD =1 =1 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 =1 =1 VSS VSS 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7

5 2. CMOS门电路逻辑功能 CMOS门和TTL门的内部结构不同，但其逻辑功能完全一样。本次实验将测量CC4082、CC4011、CC4030、CC4071的逻辑功能。 3. COS与非门的主要参数 CMOS与非门的主要参数的定义及测试方法TTL电路相同，从略。 4. CMOS电路的使用规则 （1）VDD接电源正极，VSS接电源负极（通常接地），不得接反。CC4000系列电源允许电压在+3V~+18V范围内选择，实验中一般要求使用+5V~+15V。 （2）所有输入端一律不准悬空。 （3）多余输入端可直接接VDD（与非门）或VSS（或非门）；

6 在工作频率不高的电路中，允许将多余输入端和有用端并联。
（4）输出端不允许直接与VDD或VSS连接。 （5）在装接电路，改变电路连线或插、拔电路时，均应切断电源，严禁带电操作。 （6）焊接、测试和存储时应注意 ①电路应存放在具有良好的静电屏蔽的导电容器内。 ②焊接必须切断电源。电烙铁外壳必须良好接地，或拔下电源，靠余热焊接。 ③所有的测试仪器必须良好接地。

7 三. 实验内容 本次实验完成如下任务： 1. CMOS与非门CC4011参数测试（方法同TTL门）
（1）测试CC4011一个门的ICCL、ICCH、IiL（测试电路如图） +5V +5V +5V mA mA ICCL ICCH ＆ ＆ ＆ ＆ IiL mA

8 2. 验证CMOS门电路的逻辑功能、判断其好坏
（2）测试CC4011一 个门的传输特性（一个 输入端作信号输入，另 一个输入端接逻辑高电平）。 2. 验证CMOS门电路的逻辑功能、判断其好坏 分别验证CC4011、CC4071、CC4082、CC4030各一个门的逻辑功能。并纪录于各自的真值表内。 例：验证CC4071功能。 门的二个输入端接逻辑开关输出插口， 以提供0与1电平信号，开关向上为1， 向下为0。门的输出端接LED的显示 插口，LED亮为1，否则为0。 +5V RW 10K ＆ VO Vi 14 VDD ≥1 VSS LED 3 7 1 2 Y

9 四. 实验报告 3. 用示波器观察与非门、或非门对连续脉冲的控制作用
例：CC4011按下图连线，将一个输入端接连续脉冲源（频率为20KHZ），用示波器观察两种电路的输出波形并纪录下来。 +5V +5V ＆ ＆ +5V 四. 实验报告 1. 整理实验结果，分别画出表格、曲线。 2. 根据实验结果，写出各门电路逻辑表达式，并判断被测电路的功能好坏。 3. 写出心得体会。

10 CA8040双踪示波器主要控制部分作用 序号 功 能 ⒃ ⒄ 5 调节通道1上下移位 ⒂ ① 8 通道1被测信号输入插座 ② ⒁ 9
功 能 水平移位 3 调节光迹与水平刻度线平行 ⒃ 4 校正信号 ⒄ 触发源选择 5 调节通道1上下移位 亮度 ⒂ 聚焦 ① ⒆ 8 通道1被测信号输入插座 ② ⒁ 内触发源 9 通道1电压衰减器、微调（10mv） ⒅ 11 通道二被测信号输入插座 ③ 12 通道2电压衰减器、微调（10mv） 13 调节通道2上下移位 显示 面板 14 ⒀ CH1：通道1单独显示 CH2：通道2单独显示 ALT：两个通道交替显示 CHOP；两个通道断续显示 ⑿ 15 扫描速率、微调（0.5ms） ⑤ ⑥ ④ ⑧ ⑩ ⑾ 电源指示 ⑨ 17 触发方式设峰值自动 （P-PAUTO） 接地 ⑦ 电源开关