ПРОГРАММА РАБОТЫ

6. ПРОГРАММА РАБОТЫ

6.1 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

Изучить:

а) характеристики полевых транзисторов с индуцированным каналом n-типа и p-типа (входную , проходную , выходные ,

б) физику работы ключа КМОП, его модели в статических состояниях и характеристики (входную , передаточную , выходные , потребления тока от источника питания ),

в) физику работы базовых схем И-НЕ КМОП и ИЛИ-НЕ КМОП и их таблицы истинности,

г) статические характеристики ЛЭ КМОП при изменении напряжения питания ,

д) факторы, влияющие на длительность переходных процессов в ключах КМОП, и физику переключения ключа,

е) принцип построения и схемы формирователей коротких импульсов,

ж) факторы, обусловливающие гонки и влияние гонок на функциональную надежность цифровых устройств.

6.2 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

(Результаты по всем пунктам программы работы документировать и включить в отчет)

1. Вызвать программу Micro-Cap (ярлык Micro-Cap Evaluation 8.0)

2. Открыть (File > Open > DATA RUS > 2p-1.CIR) и исследовать

Схему 1:

а) получить передаточную характеристику (ПХ) и характеристику входного тока ключа (Analysis > DC... > Run);

б) определить по ним значения входного напряжения, при которых открываются транзисторы Т1, Т2 и защитные диоды;

в) определить и объяснить значения статических уровней ПХ;

г) получить статические характеристики схемы при вариации напряжения питания (DC > Stepping > Step It Yes > OK > F2); проследить за изменением формы характеристик, задокументировать и объяснить изменения;

д) выключить режим вариации напряжения питания и выйти из режима анализа (DC > Stepping > Step It No > OK > F3);

е) получить переходные характеристики ключа (Analysis >

Transient > Run), определить стадии переходных процессов при включении и выключении схемы, их длительность и среднее время задержки;

ж) получить характеристики переключения схемы при вариации напряжения питания (Transient > Stepping > Step It Yes > OK > F2); проследить за изменением формы характеристик, задокументировать и объяснить изменения;

з) выключить режим вариации напряжения питания и выйти из режима анализа (Transient > Stepping > Step It No > OK > F3);

и) закрыть Схему 1 (File > Сlose > No Save...).

2. Открыть (File > Open > DATA RUS > 2p-2.CIR) и исследовать

Схему 2:

а) получить статическую характеристику выходного напряжения от значения статического напряжения на одном из входов ключа (Analysis > DC... > Run), объяснить поведение и параметры полученной характеристики;

б) выйти из режима анализа (F3);

в) получить и объяснить таблицу истинности, задавая различные статические уровня напряжения на входах X2, X1, X0 (Analysis >

Transient > Run),

г) выйти из режима анализа (F3);

д) закрыть Схему 2 (File > Сlose > No Save...).

3. Открыть Схему 3 (File > Open > DATA RUS > 2p-3.CIR) и выполнить для нее п.п.2 а), б), в), г), д).

4. Открыть (File > Open > DATA RUS > 2p-4.CIR) и исследовать

Схему 4:

а) получить и объяснить статические передаточные характеристики схемы – V(Y,Y1) = f(V(X)) (Analysis > DC... > Run);

б) выйти из режима анализа (F3);

в) получить временные диаграммы сигналов Y(t) и Y1(t) (Analysis >

Transient > Run) при воздействии на вход схемы периодического импульсного сигнала U1(t) c заданными параметрами, сопоставить сигналы Y(t) и Y1(t) с значениями статических уровней, полученными в п. а), объяснить различия;

г) измерить и обосновать длительность выходных импульсов Y(t) и Y1(t) и их временное положение относительно входных;

д) выйти из режима анализа (F3);

е) закрыть Схему 4 (File > Сlose > No Save...).

5. Открыть (File > Open > DATA RUS > 2p-5.CIR) и исследовать

Схему 5:

а) получить и объяснить статические передаточные характеристики схемы – V(Y,Y1) = f(V(X)) (Analysis > DC... > Run);

б) выйти из режима анализа (F3);

в) получить временные диаграммы сигналов Y(t) и Y1(t) (Analysis >

Transient > Run) при воздействии на вход схемы периодического импульсного сигнала U1(t) c заданными параметрами, сопоставить сигналы Y(t) и Y1(t) с значениями статических уровней, полученными в п. а), объяснить различия;

г) измерить и обосновать длительность выходных импульсов Y(t) и Y1(t) и их временное положение относительно входных; сопоставить результаты с п.4.г) и объяснить различия;

д) получить временные диаграммы сигналов Y(t) и Y1(t) при вариации сопротивления резистора R1 (Transient > Stepping > Step It Yes > OK > F2); проследить за изменением их формы, задокументировать и объяснить изменения;

е) выключить режим вариации сопротивления резистора и выйти из режима анализа (Transient > Stepping > Step It No > OK > F3);

ж) закрыть Схему 5 (File > Сlose > No Save...).

6. Открыть (File > Open > DATA RUS > 2p-6.CIR) и исследовать

Схему 6:

а) получить и объяснить временные диаграммы времязадающего напряжения и сигналов Y(t) и Y1(t) (Analysis >Transient > Run) при воздействии на вход схемы периодического импульсного сигнала U1(t) c заданными параметрами; сформулировать и проанализировать факторы, определяющие длительность выходных импульсов и их временное положение;

б) получить временные диаграммы при вариации сопротивления резистора R1 (Transient > Stepping > Step It Yes > OK > F2); проследить за изменением их формы, задокументировать и объяснить изменения;

в) выключить режим вариации сопротивления резистора и выйти из режима анализа (Transient > Stepping > Step It No > OK > F3);

г) закрыть Схему 6 (File > Сlose > No Save...).

6. Открыть (File > Open > DATA RUS > 2p-7.CIR) и исследовать

Схему 7:

а) получить и объяснить статические передаточные характеристики схемы – V(Y,Y1) = f(V(X)) (Analysis > DC... > Run);

б) выйти из режима анализа (F3);

в) получить временные диаграммы сигналов Y(t) и Y1(t) (Analysis >

Transient > Run) при воздействии на вход схемы периодического импульсного сигнала U1(t) c заданными параметрами; сформулировать вывод о величине риска сбоя работы цифрового устройства,

построенного на ИС КМОП, сигналами Y(t) и Y1(t).

г) выйти из режима анализа (F3);

д) закрыть Схему 7 (File > Сlose > No Save...).

7. Открыть (File > Open > DATA RUS > 2p-8.CIR) и исследовать

Схему 8:

а) сопоставить конфигурацию, состав Схемы 8 и Схемы 7, проанализировать работу и сформулировать вывод об их свойствах и наличии гонок в Схеме 8; построить временные диаграммы сигналов Y(t) и Y1(t);

б) выполнить для Схемы 8 п.п.7 а), б), в), г), д);

8. Получить у преподавателя дополнительное задание по работе.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 368 с.

2. Импульсные и цифровые устройства на интегральных микросхемах КМДПТЛ: Руководство к лабораторной работе № / Сост. Сальников Н.И.– Рязань. : РРТИ, 1984. - 16 с.

3. Сальников Н.И., Белкин А.П., Соколов Ю.П. Импульсные устройства на интегральных логических элементах: Учебное пособие. – Рязань: РРТИ, 1986. – 72 с.

4. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоатомиздат., 1986. – 280 с.

5. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие. – М.: Радио и связь, 1982. – 416 с.

6. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учеб. пособие. СПб.: Политехника, 1996.