福州大学集成电路应用实验.doc

《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引脚图

CD4053真值表

输入状态

接通通道

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）。

4053的8种逻辑功能
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RS≈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。
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