福州大学集成电路应用实验一
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福州大学集成电路应用实验一
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:
《集成电路应用》课程实验实验一 4053门电路综合实验
学院:物理与信息工程学院
专业: 电子信息工程
年级: 2015级
姓名:张桢
学号:
指导老师:许志猛
实验一 4053门电路综合实验
一、实验目的:
1.掌握当前广泛使用的74/HC/HCT系列CMOS集成电路、包括门电路、反相
器、施密特触发器与非门等电路在振荡、整形、逻辑等方向的应用。
2.掌握4053的逻辑功能,并学会如何用4053设计门电路。
3.掌握多谐振荡器的设计原理,设计和实现一个多谐振荡器,学会选取和
计算元件参数。
二、元件和仪器:
1.CD4053三2通道数字控制模拟开关
2.万用表
3.示波器
4.电阻、电容
三、实验原理:
1.CD4053三2通道数字控制模拟开关
CD4053是三2通道数字控制模拟开关,有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入,具有低导通阻抗和低的截止漏电流。幅值为4.5~20V的数字信号可控制峰-峰值至20V的数字信号。CD4053的管脚图和功能表如下所示
4053引脚
4053的8种逻辑功能
CD4053真值表
根据CD4053的逻辑功能,可以由CD4053由4053电路构成如下图所示8种逻辑门(反相器与非门或非门、反相器、三态门、RS 触发器、——RS 触发器、异或门等)。 输入状态 接通通道
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2)(()(ln[
T DD T DD T DD T V V V V V V V RC T -+--=2.多谐振荡器的设计
非门作为一个开关倒相器件,可用以构成各种脉冲波形的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电,当输入电压达到与非门的阈值电压VT 时,门的输出状态即发生变化。因此,电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。
可以利用反相器设计出如下图所示的多谐振荡器
这样的多谐振荡器输出的信号周期计算公式为:
当R S ≈2R 时,若:VT=0.5VDD ,对于HC 和HCU 型器件,有
T ≈2.2RC
对于HCT 型器件,有
T ≈2.4RC 四、实验内容:
1. 验证CD4053的逻辑功能,用4053设计门电路,并验证其逻辑功能:
(1)根据实验原理设计如下的反相器电路图:
CD4053构成反相器电路
(2)在面包板上连接电路。
(3)验证逻辑功能:
测试结果:0为低电平,1为高电平
A X
0 1
1 0
2.设计多谐振荡器:
(1)根据实验原理设计如下的电路图:
4053构成的RC振荡器
(2)在面包板上连接电路。
(3)用示波器观察输出波形,记录输出信号的频率,与其和理论值进行对比:
实验记录表格
实际值理论值频率F 480.8Hz 454.5Hz
理论值F=(1/T)≈(1/2.2RC)= 454.5Hz
五、实验总结:
通过本次实验,我学习和了解了CMOS集成芯片的特点,明白了CMOS集成芯片在电路设计中的应用。通过运用4053设计门电路,我掌握了CD4053的逻辑功能,以及如何用4053设计各种门电路。同时,用设计出来的反相器,搭成多谐振荡器,我学会了如何选取并计算一个多谐振荡器的元件参数。