逻辑IC功能和参数测试准实验报告

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电子科技大学
实验报告
学生姓名：鄢传宗，梁成豪学号：2011031030010，2011031030009 指导教师：王向展
实验地点：211楼307 实验时间：2014.5.28
一、实验室名称：微电子技术实验室
二、实验项目名称：逻辑IC功能和参数测试
三、实验学时：4
四、实验原理：
1．MOSIC静态功耗(也称维持功耗)P DD
MOSIC的静态功耗是：当输入端为固定的逻辑电乎，输出端空载，输出状态固定不变时电路所消耗的能量。

静态功耗是温度的函数。

由于静态时从电源到地没有直流通路，MOSIC静态功耗很小，它只取决于漏电情况。

2．输出高电平V OH(低电平V OL)，输入高电平V IH(低电平V IL)
(1)当输入端为固定的V CC或V SS，输出端空载时，所输出的固定电平称为输出高电平V OH及输出低电平V OL。

(2)当输出端维持应有的V OH和V OL时，输入端所能输入的最小高电平V IH或最大低电平V IL。

V OH(V OL)越接近V CC(V SS)，V IH(V IL)越远离V CC(V SS)，其电路性能越好。

3．逻辑功能和最高工作频率f MAX
(1)先根据被测的IC应有的逻辑功能确定输入波形的时序，搭一个相应的测试电路产生这些输入波形并把共送入被测IC的输入端，用示波器或逻辑分析仪测试输入输出波形所对应的时序关系。

(2)最高工作频率f MAX取决于电路各级在动态工作中的充放电速度。

在额定的负载下，保持正确的逻辑关系和额定的波形幅度，电路所能承受的输入脉冲的频率为f MAX。

4．工作功耗P W
静态功耗和动态功耗的总和为电路的工作功耗。

（1）动态功耗包括瞬态功耗P T和交变功耗P A。

其中P T是在动态工作中电源对电容（包括级间栅电容、pn结电容和输出级负载电容等）的充放电所消耗的能量。

（2）P A是由于在交变时波形的上升沿和下降沿使得电路从V CC到V SS有直流通路而消耗的能量。

（3）动态功耗是无法单独测试的，而对于CMOS电路由于P DD很小，因此
（4）在固定负载情况下它与工作频率成正比，在固定工作频率时，它与负载电容成正比。

5、延迟时间t d
延迟时间t d反映电路某输出端对其输入端变化的响应速度，它的定义如图1所示。

（5）
图1 延迟时间定义
五、实验目的：
本实验的目的是熟悉MOSIC的功能和参数的物理意义，掌握其测试方法。

测试包括MOSIC的逻辑功能、最高工作频率、静态功耗、工作功耗、输入高(低)电乎、输出
高(低)电平、输入电流、输出驱动能力及延迟时间等。

通过该实验，使学生对课程中所学到的MOS数字IC主要参数表征及其含义有更深入的理解，并加深对其的感性认识，增强学生的实验与综合分析能力，掌握MOS数字IC 测试技术的基本方法，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。

六、实验内容：
1 ．MOSIC静态功耗(也称维持功耗)P DD。

2 ．输出高电平V OH(低电平V OL)，输入高电平V IH(低电平V IL)。

3 ．逻辑功能和最高工作频率f MAX。

4 ．工作功耗P W。

5 ．延迟时间t d(上升延迟t r、下降延迟t f)。

七、实验器材：
（1）直流稳压电源一台
（2）数字双踪示波器*一台
（3）信号发生器一台
（4）实验测试板及连接线一套
（5）常见通用数字CMOS IC样品 2-3块
（6）电阻、电容若干
八、实验步骤：
1、首先熟悉数字双踪示波器和信号源的使用，根据指导书要求搭建各参数的测试电路。

注意所选电阻、电容的值，不能确定时要用万用表测量；在测试板上连接测试电路时应注意数字CMOS集成块各管脚的功能，以免连接错误。

2、各参数的测试
1．MOSIC静态功耗
（1）按图3连接测试线路，每个输入端必须接V CC或V SS。

（2）稳压源调至5V，电流表置最小量程，记录稳定电流值。

将A4、B4与V SS断开，观测电流。

（3）用74LS86代替74HC86重复以上实验。

图3 静态功耗测试电路
图4 输入高(低)屯平测试电路2．输入高电平和低电平，输出高电平和低电乎
（1）将图3测试线路中Q
4端与V
SS
之间并入一个电压表，测量Q4端的输出低电平V
OL。

（2）上图中的A
4改接至V
CC
，测量Q
4
端的输出高电平V
OH。

（3）按图4连接测试线路。

（4）电源电压调至5V，调节电位器使V
I 从V
CC
开始降低，直至输出电压从V
OL
开始上升，
此时V
I = V
IH。

（5）调节电位器使V
I 从V
SS
开始上升，直至输出端Q
4
的输出电平从V
OH
开始下降，此时
V I =V
IL。

3、逻辑功能和最高工作频率
（1）用双踪示波器对简单的逻辑电路CD4030测试
1)按图5连接测试线路，可变电容调至15pF，脉冲发生器频率置100kH，V
CC
=5V。

2)用双踪示波器chl、cL2分别测量输入端A
4和B
4
的波形图。

3)用ch1、ch2分别测A
4、Q
4
的波形并记录Q
4
相对A
4
、B
4
的波形图。

4)提高脉冲发生器频率，同时调节时基旋钮，观察波形的变异，测试最高工作频率(CD4030输入端A
4
的频率)。

图5 CD4030逻辑功能测试电路5．延迟时间
1)将图5中可变电容调至15pF，f
C
＝100kHz。

2)将双踪示波器的ch1和ch2分别按至A
4、Q
4
，调节时基旋钮记录CD4030的Q
4
相
对A
4
的延迟时间。

3)变化脉冲发生器频率f
C
＝1MHz，重夏上面操作。

4)用74HC86代替CD4030测试高速CMOS的延迟时间和前面测量结果对比。

九、实验数据及结果分析：
1、输出高电平和低电平
表1 CMOS和TTL逻辑输出高电平和低电平测试数据
CMOS TTL 输出高电平 5.32V 4.28V
输出低电平 6.34mV 204mV
2、转移特性测试
表2 CMOS和TTL逻辑阈值电压测试数据
表3 延迟时间测试数据列表
5、最高工作频率
表5最高工作频率测试列表
十、实验结论：
结合课程所学的知识，对74LS04、CD4030等数字MOSIC的主要参数进行了测试，熟悉了数字双踪示波器等常用仪器的使用技巧，掌握了通用数字集成电路的测试方法，同时对课程中相关的理论知识有了更深入的认识。

十一、总结及心得体会：
通过本次实验，熟悉了数字双踪示波器等常用仪器的使用技巧，掌握了通用数字集成电路的测试方法，加深了对所学理论知识的感性认识，增强了自身的实验与综合分析能力，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。

十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：
在实验过程中，芯片出现了问题，导致实验数据差异较大，浪费了部分时间，希望在实验前，老师能够检查一下仪器和实验用的芯片，以提高效率。

报告评分：
指导教师签字：。

实验三集成逻辑门电路的功能和参数测试

实验三集成逻辑门电路的功能和参数测试引言：逻辑门是数字电路中最基本的功能模块，用于实现逻辑运算。

在数字系统设计中，逻辑门的功能和参数测试是非常重要的一步。

通过测试可以验证逻辑门电路的性能和正确性，为后续的电路设计和应用提供可靠的基础。

本实验主要介绍了集成逻辑门电路的功能和参数测试方法。

一、实验目的：1.理解逻辑门的基本功能。

2.掌握逻辑门的参数测试方法。

3.熟悉使用数字逻辑分析仪和示波器进行测试。

4.掌握逻辑门的测试数据分析和性能评价方法。

二、实验仪器与器件：1. 数字逻辑分析仪（Digital Logic Analyzers）。

2. 示波器（Oscilloscopes）。

3.集成逻辑门（如或门、与门、非门等）。

4.电源供应器。

5.示波器探头。

6.连接线等。

三、实验内容：1.功能测试：a.连接逻辑门电路，给电源电压。

b.输入各种组合的逻辑信号，观察输出。

c.测试逻辑门电路的输出是否符合真值表，判断逻辑门是否正常工作。

2.延迟时间测试：a.连接逻辑门电路，给电源电压。

b.输入一个逻辑信号，使用数字逻辑分析仪测量输出端口的延迟时间。

c.通过测量多个信号的延迟时间，计算平均延迟时间，并分析是否符合理论值。

3.功耗测试：a.连接逻辑门电路，给电源电压。

b.使用数字逻辑分析仪测量逻辑门电路的电源电流。

c.通过测量得到的电源电流计算逻辑门的平均功耗，并评价逻辑门的能效。

4.噪声测试：a.连接逻辑门电路，给电源电压。

b.使用示波器测量逻辑门电路输入端口和输出端口的噪声幅度。

c.分析噪声幅度是否符合要求，并评价逻辑门电路的抗干扰性能。

5.温度测试：a.连接逻辑门电路，给电源电压。

b.将逻辑门电路暴露在不同温度环境下，使用数字逻辑分析仪测量逻辑门电路的输出信号的变化。

c.分析逻辑门电路在不同温度下的输出参数变化，并评价逻辑门电路的温度性能。

6.性能评价和数据分析：a.根据实验数据，计算逻辑门电路的平均延迟时间、功耗、噪声幅度等参数。

IC测试报告

IC测试报告概述该测试报告旨在对IC的性能进行详细评估和分析。

测试涵盖了各个关键指标，以确保IC的正常工作和可靠性。

测试对象我们选择了{IC型号}作为测试对象，并针对其主要功能和特性进行了全面测试。

测试方法为了准确评估IC的性能，我们采用了以下测试方法：1. 电气特性测试：通过测量IC的电压、电流和功耗等参数来评估其电气特性。

2. 时序特性测试：通过分析IC的时钟频率、延迟和响应时间等参数来评估其时序特性。

3. 功能特性测试：通过测试IC在不同工作模式下的功能表现来评估其功能特性。

4. 可靠性测试：通过长时间运行和极端环境测试来评估IC的可靠性。

测试结果经过详细测试和分析，我们得出以下测试结果：1. 电气特性：IC在标称电压下具有正常的电气特性，电流和功耗符合预期。

2. 时序特性：IC的时序特性稳定可靠，时钟频率和延迟符合设计要求。

3. 功能特性：IC在各项功能测试中表现良好，实现了设计要求的各项功能。

4. 可靠性：经过长时间运行和极端环境测试，IC表现出较高的可靠性和稳定性。

结论根据测试结果，我们可以得出以下结论：IC的性能和特性达到了设计要求，并且具备良好的可靠性。

它适用于广泛的应用领域，能够满足各种复杂电路的需求。

建议在进一步应用和开发过程中，建议注意以下方面：1. 选择适当的供电和散热方案，以确保IC的正常工作和稳定性。

2. 遵循IC的规格和使用指南，以提高应用性能和可靠性。

以上是对IC测试结果的简要总结，请查阅完整的测试报告获取更详细的信息。

> 注：本报告仅提供IC测试结果和建议，并不涉及法律内容。

根据LCC规定，任何与法律相关的问题，请咨询专业法律顾问。

实验一逻辑门电路的基本参数及逻辑功能测试

实验一逻辑门电路的基本参数及逻辑功能测试逻辑门电路是数字电路中最基本的组成单元之一，用于处理和操作二进制信号。

逻辑门电路可以实现布尔逻辑运算，包括与门、或门、非门、异或门等。

本实验将介绍逻辑门电路的基本参数以及逻辑功能测试。

1.逻辑门电路的基本参数：逻辑门电路由多个晶体管和其他电子元件组成，其基本参数包括输入电压范围、输入电流范围、输出电压范围、输出电流范围等。

输入电压范围是指逻辑门电路所需的输入电压范围，超出此范围将无法正常工作。

例如，一个逻辑门电路的输入电压范围为0V到5V，当输入电压小于0V时，逻辑门将会判定为低电平；当输入电压大于5V时，逻辑门将会判定为高电平。

输入电流范围是指逻辑门电路所需的输入电流范围，超出此范围将可能损坏电路。

例如，一个逻辑门电路的输入电流范围为0mA到10mA，当输入电流小于0mA时，逻辑门将会判定为低电平；当输入电流大于10mA 时，逻辑门将会判定为高电平。

输出电压范围是指逻辑门电路输出的电压范围，其值取决于供电电压和逻辑门本身的设计。

例如，一个逻辑门电路的输出电压范围为0V到5V，当输出电压低于0V时，代表逻辑门输出低电平；当输出电压高于5V时，代表逻辑门输出高电平。

输出电流范围是指逻辑门电路输出的电流范围，即逻辑门可以提供的最大电流。

例如，一个逻辑门电路的输出电流范围为0mA到20mA，当输出电流小于0mA时，表示逻辑门提供的电流为零；当输出电流大于20mA 时，逻辑门将无法提供足够的电流。

2.逻辑门电路的逻辑功能测试：为了验证逻辑门电路的逻辑功能，我们可以进行一系列的实验以测试其输入输出关系。

以下是几个常用的逻辑功能测试实验：(1)AND门测试：将AND门的两个输入端分别接入逻辑1和逻辑0信号源，观察输出端的信号变化。

当输入端均为逻辑1时，输出端应为逻辑1；当输入端有一个或两个信号为逻辑0时，输出端应为逻辑0。

逻辑1和逻辑0表示高电平和低电平。

(2)OR门测试：将OR门的两个输入端分别接入逻辑1和逻辑0信号源，观察输出端的信号变化。