Laboratorio di Elettronica T Esperienza 3 – Gate CMOS Postazione N° Cognome Nome Matricola 1) Montaggio del circuito Servendosi del data sheet del circuito integrato CD4011 collegate gli ingressi di tutti i gate NAND come illustrato in Fig. 1. Collegate: il pin VDD (14) del CD4011 alla boccola ROSSA il pin GND (7) del CD4011 alla boccola NERA Collegate gli strumenti come segue (y è l’ uscita di uno dei 4 NAND): 2) Predisposizione strumenti Regolate le tensioni di uscita dell' alimentatore a VDD= +5V. Impostate il multimetro in misura corrente continua. Collegate il Probe all’ uscita di uno del 4 gate NAND 3) Analisi della funzionalità logica Collegate gli ingressi del NAND la cui uscita è collegata all’ oscilloscopio a VDD o a massa come illustrato nella tabella e registrare le corrispondenti tensioni di uscita e correnti di alimentazione. In corrispondenza dei diversi stati degli ingressi il gate produrrà sull’ uscita il valore di tensione corrispondente alla operazione logica Va Vb VDD VDD 0V VDD VDD 0V 0V 0V Vy (V) IDD (µ µA) 4) Misura della soglia (1) e della corrente di penetrazione Applicate ora allo stesso gate usato al punto precedente le tre combinazioni di tensioni di ingresso indicate nella Fig. 2. Con i collegamenti illustrati in Fig. 2, l’ uscita del gate CMOS si fissa sulla soglia. Misurate la tensione di soglia e la corrente di penetrazione nelle diverse configurazioni. a b VTH (V) IDD (µ µA) 5) Misura della soglia (2) Rimuovete la capacità da 22nF. Collegare il gate come segue: Modificate i collegamenti con gli strumenti come segue: c Predisponete il generatore di funzione in modo che all’ ingresso del circuito sia imposto un segnale dalle seguenti caratteristiche: : • Livello alto 5V • Livello basso 0V • Genera onda triangolare frequenza 1 KHz simmetria 50% Con i cursori, misurate la soglia di scatto del gate come punto di incrocio fra la forma d’ onda in ingresso e quella di uscita. VTH (salita) VTH (discesa) Inserite la schermata attuale : premete ALT-F8 + “inserisci schermata” 6) Ritardo di propagazione - 1 Modificate ora i collegamenti come indicato in Fig. 4. Modificate la forma d’ onda in uscita in onda quadra. Applicate all’ ingresso IN un segale con VHiGH = 5V, Vlow = 0V. Attenzione, il generatore è ora terminato su una resistenza da 47 Ohm, va quindi modificata l’ impostazione “Output Setup” del menu Utility. Misurate il ritardo fra il fronte applicato all’ ingresso del primo gate ed il conseguente fronte di commutazione dell’ uscita dell’ ultimo gate. Inserite la schermata attuale : premete ALT-F8 + “inserisci schermata” Trovate i tempi (medi) di propagazione del singolo gate dividendo per 4 i valori misurati. tPLH tPHL 7) Ritardo di propagazione – 2 Modificare i collegamenti come indicato in Fig. 5. Collegare il probe dell’ oscilloscopio al nodo OUT e misurate la frequenza di oscillazione del ring oscillator. Calcolate quindi il tempo di propagazione come tp=1/(2·f·N) f OUT tP Inserite la schermata attuale : premete ALT-F8 + “inserisci schermata” Smontate il circuito e riponete i componenti nella busta .
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