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1、TTLTTLTTLTTL与非门外特性与非门外特性与非门外特性与非门外特性 的的的的EWBEWBEWBEWB仿真仿真仿真仿真 周子楠周子楠周子楠周子楠 实验目的及器材 通过对集成电路外特性的测试，了解 集成电路的电气性能和特点。 学习EWB混合电路的仿真。 器材：器材： PC机、软件EWB5.0 EWB软件简要介绍 EWB 软件是交互图像技术有限公司在九十年代初推出的EDA软 件，可以在WINDOWS95以上的环境下使用。 它只有16M，功能比较单一，只能进行模拟电路和数字电路的混 合仿真。 它的仿真功能十分强大，可以几乎100地仿真出真实电路的结 果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发
2、生器、频率 特性仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它 的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数 字门电路芯片，器件库中没有的元器件，可以由外部模块导入。 它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内， 利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。 EWB的兼容性也较好，其文件格式可以导出成能被ORCAD或PROTEL 读取的格式。 一. EWB元器件库栏 自定器件库 信号源库 基本器件库 二极管库 晶体管库 模拟集成电路库 混合集成电路库 数字集成电路库 逻辑门电路库 数字器件库 指示器件库 控制器件库 其他器件库 仪器库 时钟源 Vdd 电压源 V
3、cc 电压源 电流控制电流源 电流控制电压源 电压控制电流源 电压控制电压源 交流电流源 交流电压源 直流电流源 电池 接地 信号源库 非线性相关源 多项式源 频移键控源 压控分段 线性源 分段线性源 受控单脉冲 压控方波 压控三角波 压控正弦波 调频源 调幅源 暂停/恢复启动/停止 上拉电阻 流控开关 压控开关 延迟开关 开关 继电器 变压器 电感 电容 电阻 连接点 基本器件库 非线性变压器 磁芯 无芯线圈 可调电感 可调电容 极性电容 压控模拟开关 排电阻 电位器 三端双向可控硅 双向可控硅 可控硅整流器 肖特基二极管 全波桥式整流器 发光二极管 稳压二极管 二极管 二极管库 P 沟道砷
4、化镓 N 沟道砷化镓 四端增强型 PMOS 四端增强型 NMOS 三端增强型 PMOS 三端增强型 NMOS 四端耗尽型 PMOS 四端耗尽型 NMOS 三端耗尽型 PMOS 三端耗尽型 NMOS P 沟道结型 N 沟道结型 PNP 三极管 NPN 三极管 晶体管库 模拟集成电路库混合集成电路库 单稳态触发器 电压输出 D/A 电流输出 D/A A/D 转换器 555 电路 锁相环 比较器 九端运放 七端运放 五端运放 三端运放 数字集成电路库逻辑门电路库 或门 与门 非门 或非门 与非门 异或门 同或门 三态缓冲器 缓冲器 与门芯片 施密特触发器 或门芯片 与非门芯片 或非门芯片 非门芯片
5、异或门芯片 同或门芯片 缓冲门芯片 74系列 数字器件库指示器件库 半加器 全加器 RS 触发器 JK 触发器一型 JK 触发器二型 D 触发器一型 D 触发器二型 多路选择器 多路分配器 编码器 算术运算 计数器 移位寄存器 触发器 电压表 电流表 灯泡 指示灯 七段数码管 译码数码管 峰鸣器 条形光柱 译码条形光柱 分析图控制器件库 电压微分器 电压积分器 电压比例模块 传递函数模块 电压限幅器 三端电压加法器 乘法器 电压滞回模块 除法器 电流限幅器 电压变化率模块 压控限幅器 其它器件库 仪器库 无耗传输线 晶体 直流电机 示波器 函数信号发生器 真空三极管 逻辑分析仪 数字多用表 字
6、信号发生器 逻辑转换仪 波特图仪 开关式升降压变压器 开关式升压变压器 开关式降压变压器 有耗传输线 子电路网表 数据写入器 熔断器 二.EWB仪器库栏 数字多用表 这是一种自动调整量程的数字多用表。其电压栏、电流 档的内阻、电阻档的电流值和分贝档标准电压值都可任意进 行设置。下图为它的图标和面板（双击图标可弹出）。 负端正端 参数设置 函数信号发生器 它可用来产生正弦波、三角波和方波信号，占空比 参数主要用于三角波和方波波形的调整。幅度参数是指 信号波形的峰值。 负端 正端 补偿 幅度 占空比 频率 信号波形选择按钮 示波器 示波器的图标和面板如下所示。 A通道B通道 接地 触发 时基控制面
7、板展开 触发控制 X轴位置 Y轴位置 外触发输入 自动触发Y轴输入方式 为了能够更细致地观察波形，按下示波器面板上的Expand按钮 将面板进一步展开成下图所示。通过拖曳指针可以详细读取波 形任一点的读数，以及两个指针间读数的差。 指针1处读数 指针2处读数 指针1、2处读数差 面板恢复 背景颜色 ASC保存 波特图仪 它类似于扫频仪，可用来测量和显示电路的幅频特性与 相频特性。 波特图仪有IN和OUT两对端口，其中IN端口的+V端和-V 端分别接电路输入端的正端和负端；OUT端口接输出端。 使用波特图仪时，必须在电路的输入端接入AC信号源。 电路启动后若修改参数设置及其测试点，则建议重新启
8、动电路，以确保曲线显示的完整与准确。 电路输入端 +V-V 电路输出端 +V -V 指针垂 直读数 指针水 平读数 幅度或相 位设定 频率范 围设定 幅频选择 相频选择 读数指针 移动按钮 坐标起点坐标终点 读数指针 可拖曳 面板功能 实验内容 1、TTL与非门的电气特性。ICCL、 ICCH、IIL、IIH、VOL、VOH。 2、用环形振荡器测量TTL与非门的门 延时。 3、测量TTL与非门的输入输出特性曲 线。从曲线上找出：VinON 、VinOFF、 VoutH、VoutL。 TTL与非门仿真电路 TTL与非门仿真电路中元件参数 .MODEL 10BQ040 IS=2.13126e-05
9、 RS=0.123203 N=1.53952 EG=0.600841 XTI=3.78803 BV=40 IBV=0.0001 CJO=1.53747e-10 VJ=1.5 M=0.476132 FC=0.5 TT=0 KF=0 AF=1 .MODEL ZTX694B NPN Is=1.59E-12 BF(Forward current gain coefficient)=1009 NF=1.001 IKF=0.26 VAF(Early voltage)=45 ISE=.253E-12 NE=1.445 NR=1 BR(Reverse current gain coefficient)=40
10、IKR=1 VAR=30 ISC=0.326E-12 NC=1.075 RB=0.2 RE=0.065 RC=0.075 CC=35.5E-12 MC=.465 VC=.515 CE=258E-12 TF(Forward transit time) =.763E-9 TR (Reverse transit time)=130E-9 表 3- 1 实现spice逻辑门所需修订的器件参数 4e-7D1D42.58e-133.55e-136e-12Q5 1e-9管内的二 极管 2.58e-133.55e-131.59e-12Q2Q4、 Q6 IS10BQ040CECCISZTX694 B VOL：低
11、电平输出电压，允许最大值为0.4V VOH：高电平输出电压，允许最小值为2.7V ICCL：输出为低电平时的电源电流 ICCH：输出为高电平时的电源电流 IIL：低电平输入电流 IIH：高电平输入电流 1、 TTL与非门的电气特性 1X=0 1Y=0 1X=0 1Y=0 RL=10k 注意：负载问题： VOHmin=2.7V IOHmax=0.4mA 负载：约为7K 所以最小为7K 1X=1 1Y=1 2、用环形振荡器测量TTL与非门的时延 由于门电路存在延迟时间，且信号每经过一级非门均反 向一次，经过奇数个门传输，反向180，再加上门的延 时，使电路产生同相反馈，形成振荡。 平均延迟时间tp
12、d：输出响应信号比输入信号在时间上 平均延迟了多少。 tpd=(tpdL+tpdH)/2 tpdL-导通延迟时间 tpdH-截止延迟时间 环形振荡器法(p9-10) tpdT/2N=1/2Nf 3、TTL与非门输入-输出特性测量 VinON：开门电平，指保证输出为标准低电平时 所允许的最小输入高电平值，一般不超过1.8V。 VinOFF：关门电平，指保证输出为标准高电平 时所允许的最大输入低电平，一般不低于0.8V。 VoutH：输出的高电平 VoutL：输出的低电平 思考题 1、若TTL与非门输出接电阻，所接电阻的阻 值最小为多少？ 2、输出端接上拉电阻对TTL与非门的输出负 载能力和门延时有何改变？ 3、若要求TTL门电路输入接高电平，将其直 接接在直流偏置电源上，是否妥当？ 或将 其悬空，是否得当？ 4、若要求按下按钮TTL门电路输入接低电 平，且输入端对地接有电阻，该电阻的电阻 值最大为多少？ 谢 谢！