Laboratorio di Elettronica T Esperienza 3 Gate CMOS

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1 Laboratorio di Elettronica T Esperienza 3 Gate CMOS Postazione N Cognome Nome Matricola Montaggio del circuito Servendosi del data sheet del circuito integrato CD4011B collegate gli ingressi di tutti i gate NAND come illustrato in Fig. 1. Collegate: il pin (14) del CD4011 alla boccola BLU il pin V SS (7) del CD4011 alla boccola NERA Collegate gli strumenti come segue (Out è l uscita y di uno dei 4 NAND): Predisposizione strumenti Regolate le tensioni di uscita dell' alimentatore a = +5V. Impostate il multimetro in misura corrente continua. Prima di collegare lo strumento al circuito annotate la corrente di offset che sottrarrete dalle successive misure in corrente. Collegate il canale 2 dell oscilloscopio all uscita di uno del 4 gate NAND

2 1 - Analisi della funzionalità logica Collegate gli ingressi a e b del NAND la cui uscita y è collegata all oscilloscopio a 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 al valore logico del risultato dell operazione. V a V b V y (V) I DD (µa) 0 V 0 V 0 V 0 V 2 - 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, cioè la tensione al nodo y, e la corrente di alimentazione I DD nelle diverse configurazioni. V TH (V) I DD (µa) a b c

3 3 - Misura della soglia (2) Rimuovete la capacità da 22nF. Collegare il gate come segue: Modificate i collegamenti con gli strumenti come segue: Al fine di annullare l errore dovuto ai ritardi di propagazione e minimizzare le capacità parassite, utilizzate cavi corti di uguale lunghezza per il collegamento all oscilloscopio. 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% N.B. la linea dal FG al circuito non è terminata: predisporre di conseguenza il FG. 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. V TH (salita) V TH (discesa) 4 - Ritardo di propagazione (1)

4 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 quadra frequenza 1 KHz simmetria 50% Misurate il ritardo fra il fronte applicato all ingresso del gate ed il conseguente fronte di commutazione dell uscita per le due commutazioni HL e LH. Utilizzate come soglia logica il valore misurato al puto 2. Inserite la schermata relativa alla misura di t PLH : premete ALT-F8 + inserisci schermata Inserite la schermata relativa alla misura di t PHL : premete ALT-F8 + inserisci schermata Riportate i valori misurati nella seguente tabella t PLH t PHL Confrontate il valore massimo misurato (caso peggiore) con la curva riportata sul data sheet. A quale valore di capacità di carico C L corrispondono i valori ottenuti nell ipotesi che il dispositivo si comporti in maniera tipica? C L Modificare i collegamenti come indicato in Fig Ritardo di propagazione (2) Collegare il nodo OUT al canale 1 dell oscilloscopio e misurate la frequenza di oscillazione del ring oscillator. Calcolate quindi il tempo di propagazione medio come t p =1/(2 f N), dove N=3 f OUT t P

5 Smontate il circuito e riponete i componenti nella busta.