Добавил:
https://vk.com/club199197084 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЭБНЭ_Л2_Цуканова_0363

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
03.02.2024
Размер:
239.74 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра микро- и наноэлектроники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Элементная база наноэлектроники» Тема: Исследование работы инвертора

Студент гр. 0363

Цуканова П.А.

Преподаватель

Усикова М.А.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы:

Исследование работы КМОП-инвертора с помощью программы

Multisim.

Теоретическая часть:

Инвертор — устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде.

Инверторы напряжения могут применяться в виде отдельного устройства или входить в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электрической энергией переменного тока. Инверторы позволяют получить на выходе сигнал с полярностью, противоположной входному.

КМОП — набор полупроводниковых технологий построения интегральных микросхем и соответствующая ей схемотехника микросхем.

Подавляющее большинство современных цифровых микросхем — КМОП.

КМОП-инвертор — схема, выполненная на двух комплементарных МОП-транзисторах и являющаяся базовой структурой для всех логических КМОП-элементов. Схема типового КМОП-инвертора изображена на рисунке

1.

Рисунок 1 — Схема КМОП-инвертора

2

Экспериментальная часть:

1. Собрать схему для инвертора на КМОП-транзисторе.

Итоговая схема приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Реализованная схема инвертора на КМОП-транзисторе

2. Привести таблицу истинности.

Полученные результаты показаны в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 В

3.5 В

0

1

 

 

 

 

3.5 В

0 В

1

0

 

 

 

 

Таблица 1 — Таблица истинности

3. Построить графики функционирования (сигнал на входе/выходе).

Результирующие графики функционирования представлены на рисунке

3.

3

Рисунок 3 — Графики функционирования (выходной и входной сигнал)

4. Рассчитать время нарастания сигнала, спадания сигнала и время задержки (в расчете использовать значения пороговых уровней напряжения

10% и 90% от пит).

10% от пит = 0.35 В; 90% от пит = 3.15 В.

Согласно данным, отображённым на рисунке 4, время нарастания сигнала н = 16.637 нс. Согласно данным, отображённым на рисунке 5, время спадания сигнала с = 3.748 нс.

Используя эти значения, получим время задержки:

з = н + с = 16.637 нс + 3.748 нс = 20.385 нс

4

Рисунок 4 — Расчёт времени нарастания сигнала

5

5. Построить график передаточной характеристики инвертора при значениях напряжения питания в 2 В и 3.5 В.

Для расчёта передаточной характеристики инвертора внесём изменения в схему, изображённую на рисунке 1. Итоговая схема приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 — Итоговая схема для расчёта передаточной характеристики Свойства инвертора характеризует его передаточная характеристика

вых = ( вх), представляющая зависимость выходного напряжения от медленно изменяющегося напряжения на входе. Построим передаточную характеристику для двух значений питающего напряжения: 2 В и 3.5 В. Полученные графики передаточных характеристик изображены на рисунке 6.

Рисунок 6 — График передаточной характеристики

6

Вывод:

В ходе данной лабораторной работы был изучен инвертор и принципы его работы. Была построена схема инвертора, основанного на КМОП-

транзисторах в программе Multisim. Была построена таблица истинности для данного транзистора и проведена симуляция рабочего процесса инвертора. В

ходе симуляции рабочего процесса инвертора были найдены время нарастания сигнала н = 16.637 нс, время спадания сигнала с = 3.748 нс и,

основываясь на полученных значениях, рассчитано время задержки з = 20.385 нс.

7