數(shù)字設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐第三章答案

1、數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題解答第三章王堅(jiān)王堅(jiān) 3.1 3.1 邏輯邏輯0 0 邏輯邏輯1 1以及不確定邏輯以及不確定邏輯highabnomallow不確定邏輯因此-0.6v,-2.0v是邏輯00v,0.7v是邏輯01.7v,2.5v,3.3v為邏輯11.6v為不確定邏輯2vdd = +5.0vvoutvintptn反向器不確定邏輯：電路可將其解釋為邏輯不確定邏輯：電路可將其解釋為邏輯0也可以解釋為邏輯也可以解釋為邏輯13.7 二輸入cmos與非門中晶體管的類型和個(gè)數(shù)2個(gè)nmos,2個(gè)pmosvdd = +5.0vzabn3.9對(duì)于給定的硅面積，cmos與非門要cmos或非門速度要快。n溝道的導(dǎo)通電阻比p

2、溝道的導(dǎo)通電阻低。vdd zabvddzabnandnor3.16 cmos反向門還是非反向門用的晶體管少？ cmos反相器所用的晶體管數(shù)少，因?yàn)閏mos非反相器為2個(gè)cmos反相器串聯(lián)組成， 且cmos反相器是cmos邏輯中用門最少的。（課本60頁(yè)）vdd = +5.0vvoutvintptn反向器3.23如果輸出電流為負(fù)值，那么是提供電流還是吸收電流？ 輸出是提供電流（source） 輸入是吸收電流（sink） 因?yàn)橐?guī)定流出節(jié)點(diǎn)電流為負(fù)，流入節(jié)點(diǎn)電流為正。題目說器件輸出電流為負(fù)值。所以為提供電流。（見圖3-53）3.37一個(gè)斯密特反向觸發(fā)器：highabnomallowvilmaxvihm

3、in滯后為vt+ - vt-=0.5v3.39 open-drain上拉電阻問題漏極開路輸出：指漏極通常處于懸空狀態(tài)，電路輸出為高阻態(tài)（即斷開）。為了使這個(gè)器件正常工作，通常在它的輸出端上拉一個(gè)電阻。 則電路內(nèi)部斷開時(shí)則輸出為高電平，若內(nèi)部導(dǎo)通時(shí)上拉電阻的另一端則被拉到地，輸出為低電平。上拉電阻之前上拉電阻后3.39 open-drain上拉電阻問題有利不利上拉大電阻 功耗降低增大低態(tài)噪聲容限時(shí)間常數(shù)增加上拉小電阻 增大高電平噪聲容限 時(shí)間常數(shù)減小功耗增加開漏形式的電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.利用外部電路的驅(qū)動(dòng)能力，減少ic內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)， 或驅(qū)動(dòng)比芯片電源電壓高的負(fù)載。2.可以將多個(gè)開漏輸出的pin

4、，連接到一條線上。通過一只上拉電阻，在不增加任何器件的情況下，形成“線與邏輯”關(guān)系。這也是i2c，smbus等總線判斷總線占用狀態(tài)的原理。3.由于漏級(jí)開路，所以后級(jí)電路必須接一上拉電阻，上拉電阻的電源電壓就可以決定輸出電平。這樣就可以進(jìn)行任意電平的轉(zhuǎn)換了。4.漏極開路提供了靈活的輸出方式，但是也有其弱點(diǎn)，就是帶來上升沿的延時(shí)。因?yàn)樯仙厥峭ㄟ^外接上拉無源電阻對(duì)負(fù)載充電，所以當(dāng)電阻選擇小時(shí)延時(shí)就小，但功耗大；反之延時(shí)大功耗小。所以如果對(duì)延時(shí)有要求，則建議用下降沿輸出。思考？3.42中所提到的線與邏輯為什么比單個(gè)與門要慢3.47 n 輸入的二極管與門需要n個(gè)二極管 如右圖所示n輸入的二極管構(gòu)成的與

5、門，只要有一個(gè)輸入為低電平，則輸出也為低電平，共有n個(gè)二極管vccd1d2dn-1dnx1x2xn-1xnyy=x1x2.xn只要有一個(gè)為邏輯0時(shí)，輸出為邏輯0所有的為邏輯1時(shí)，輸出為邏輯13.49 ttl 驅(qū)動(dòng)多個(gè)ttl（表3-10）n74ls驅(qū)動(dòng)74as 低態(tài)扇出:iolmax/iilmax=|8ma/-0.5ma|=16 高態(tài)扇出：iohmax/iihmax=|-400a/20a |=20 總扇出min（高態(tài)扇出，低態(tài)扇出）=16 ，高態(tài)還有剩余驅(qū)動(dòng)能力所以高態(tài)剩余驅(qū)動(dòng)能力：（20-16）*20a=80a n74ls驅(qū)動(dòng)74f 低態(tài)扇出: iolmax/iilmax =|8ma/0.6m

6、a|(下取整)=13 高態(tài)扇出： iohmax/iihmax =|-400a/20a |=20 總扇出min（高態(tài)扇出，低態(tài)扇出）=13 ，高態(tài)還有剩余驅(qū)動(dòng)能力所以高態(tài)剩余驅(qū)動(dòng)能力： （20-13）*20a=140a n3.56噪聲門限：多大的噪聲會(huì)使最壞輸出電壓被破壞得不可識(shí)別vddvouthighvohminvsslowvolmaxvddhighvihminvsslowvilmaxvinnoise marginnoise marginhigh state noise margin : (vohmin-vihmin)low state noise margin : (vilmax-volmax)3.57 cmos驅(qū)動(dòng)ttl(a)74hct驅(qū)動(dòng)74ls 低態(tài)扇出: iolmax/iilmax=4ma/0.4ma=10 高態(tài)扇出：iohmax/iihmax=400ma/20a =200 總扇出min（高態(tài)扇出，低態(tài)扇出）=10 所以高態(tài)剩余驅(qū)動(dòng)能力： （200-10）*20a=3800a(b)74vhct驅(qū)動(dòng)74s 低態(tài)扇出: iolmax/iilmax=8ma/2ma=4 高態(tài)扇出：i