第3章_門電路課后答案

1、數(shù)字電子技術基礎參考答案 第二章第三章 門 電 路【題3.1】 在圖3.2.5所示的正邏輯與門和圖3.2.6所示的正邏輯或門電路中,若改用負邏輯,試列出它們的邏輯真值表,并說明Y和A,B之間是什么邏輯關系。圖3.2.5的負邏輯真值表ABY111101011000圖3.2.6的負邏輯真值表ABY111100010000【題3.5】已知CMOS門電路的電源電壓，靜態(tài)電源電流，輸入信號為200的方波（上升時間和下降時間可忽略不計），負載電容，功耗電容，試計算它的靜態(tài)功耗、動態(tài)功耗、總功耗和電源平均電流?！窘狻快o態(tài)功耗 動態(tài)功耗 總功耗 電源平均電流 【題3.5】已知CMOS門電路工作在5V電源電壓下

2、的靜態(tài)電源電流，在負載電容，輸入信號頻率為500的方波時的總功耗為1.56mW試計算該門電路的功耗電容的數(shù)值。【解】首先計算動態(tài)功耗 根據(jù)得 【題3.7】 試分析圖P3.7 中各電路的邏輯功能，寫出輸出邏輯函數(shù)式?！窘狻浚╝）（b）（c）【題3.11】 在圖P3.11的三極管開關電路中,若輸入信號的高、低電平分別為,試計算在圖中標注的參數(shù)下能否保證時三極管飽和導通、時三極管可靠地截止？三極管的飽和導通壓降,飽和導通內阻。如果參數(shù)配合不當，則在電源電壓和不變的情況下，應如何修改電路參數(shù)？【解】利用戴維寧定理接至基極與發(fā)射極間的外電路化簡為由等效電壓和等效電阻串聯(lián)的回路，如圖A3.11(a)所示。

3、其中，若則故三極管處于截止狀態(tài)，。若，則而臨界飽和基極電流?？梢姡龢O管不飽和，為了使三極管在時能飽和導通，可以減小的阻值或用值更大的三極管?！绢}3.12】 在圖P3.12兩個電路中,試計算當輸入分別接0V,5V和懸空時輸出電壓的數(shù)值，并指出三極管工作在什么狀態(tài)。假定三極管導通以后V，電路參數(shù)如圖中所注。三極管的飽和導通壓降,飽和導通內阻?！窘狻慨斴斎霐鄳铱諘r，用戴維寧定理可將接至與發(fā)射極間的外電路等效地化為由和串聯(lián)的單回路，如圖A3.12(b)所示。 其中。所以。而 故 三極管處于飽和導通狀態(tài)，。當輸入端接有時，仍將接至基極與發(fā)射極間的外電路簡化為與串聯(lián)的形式，如圖A3.1(c)所示。其中

4、。若則三極管截止，。 若，則?？梢?三極管飽和導通，?！绢}3.13】試分析圖P3.13中各電路的邏輯功能，寫出輸出邏輯函數(shù)式?！窘狻浚╝） （b）（c） （OC門）（d） 當 （三態(tài)輸出的反相器）高阻態(tài) 當【題3.16】 在圖P3.16 有74系列TTL與非門組成的電路中,計算門能驅動多少同樣的與非門。要求輸出的高，低電平滿足與非門的輸入電流為時輸出電流最大值為時輸出電流最大值為的輸出電阻可忽略不計。【解】 當V時，可求得當時，可求得故能驅動5個同樣的與非門。【題 3.17 】在圖P3.17有74系列或非門組成的電路中，試求門能驅動多少個同樣的或非門。要求輸出的高、低電平滿足?；蚍情T每個輸入端

5、的輸入電流為。時輸出電流的最大值為時的輸出電流的最大值為，的輸出電阻可忽略不計?！窘狻?當時，可以求得當時，又可求得故能驅動5個同樣的或非門?！绢}3.18】 試說明在下列情況下，用萬用電表測量圖P3.18的V12端得到的電壓各為多少：（1） v11懸空；（2） v11低電平（0.2 V）；（3） v11高電平（3.2V）；（4） v11經51 電阻接地；（5） v11經10 k 電阻接地。圖中的與非門為74系列的TTL電路，萬用電表使用5V量程，內阻為20 k /V?！窘狻?這時相當于v12 端經過一個100 k 的電阻接地。假定與非門輸入端多發(fā)射極三極管每個發(fā)射結的導通壓降均為0.7V，則有

6、（1） v12 1.4V（2） v12 0.2V（3） v12 1.4V（4） v12 0 V（5） v12 1.4V【題3.19】 若將上題中的與非門改為74系列TTL或非門，試用在上列五種情況下測得的v12各為多少？【解】 由圖3.4.22可見，在或非門中兩個輸入端電平互不影響，故v12 始終為1.4V?！绢}3.21】 在圖P3.21 電路中和C構成輸入濾波電路。當開關S閉合時，要求門電路的輸入電壓當開關S斷開時，要求門電路的輸入電壓試求和的最大允許阻值。 為74LS系列TTL反相器，它們的高電平輸入電流 低電平輸入電流。【解】當S閉合時被短路，故有當S短開時，門電路的高電平輸入電流流經和

7、，故得到因此【題3.22】 試繪出圖P3.22電路的高電平輸出特性和低電平輸出特性。已知VCC =5V，RL =1 k。OC門截止時輸出管的漏電流IOH =200Ua。v1=VIH時OC門輸出管飽和導通，在iLILM的范圍內導通內阻小于20 ?！窘狻?輸出高電平時。當iL=0時，vO=4.6V，如圖A3.22所示。只有一個OC門輸出管導通時，輸出低電平為【題3.23】 計算圖P3.23電路中上拉電阻的阻值范圍。其中、是74LS系列OC門，輸出管截止時的漏電流，輸出低電平時允許的最大負載電流。、為74LS系列與非門，它們的輸入電流為。OC門的輸出高、低電平應滿足、?！窘狻抗蕬??！绢}3.25】圖

8、P3.25是一個繼電器線圈驅動電路。要求在時三極管T截止，而時三極管T飽和導通。已知OC門輸出管截止時的漏電流，導通時允許流過的最大電流，管壓降小于0.1V。三極管，繼電器線圈內阻240，電源電壓12V、，試求的阻值范圍。【解】（1）根據(jù)時三極管需飽和導通的要求，計算的最大允許值。由圖A3.25（a）可知，此時應滿足故得。（2）根據(jù)時三極管應截止，計算的最小允許值。由圖A3.25（b）可知，這時，故得。所以應取?！绢} 3.26】在圖P3.26（a）電路中已知三極管導通時，飽和壓降，三極管的電流放大系數(shù)。OC門輸出管截止時的漏電流約為，導通時允許的最大負載電流為16mA，輸出低電平。均為74系列

9、TTL電路，其中為反相器，和是與非門，是或非門，它們的輸入特性如圖P3.26（b）所示。試問（1） 在三極管集電極輸出的高、低電壓滿足、的條件下，的取值范圍有多大？（2）若將OC門改成推拉式輸出的TTL門電路，會發(fā)生什么問題？【解】 （1）根據(jù)三極管飽和導通時的要求可求得RB的最大允許值。三極管的臨界飽和基極電流應為故得到。又根據(jù)OC門導通時允許的最大負載電流為16mA，可求得Rn的最小允許值。故應取0.29 k RB30.7 k 。（2）若將OC門直接換成推拉式輸出的TTL門電路，則TTL門電路輸出高電平時為低內阻，而且三極管的發(fā)射結導通時也是低內阻，因此可能因電流過大而使TTL門電路和三極

10、管受損?！绢}3.27】 計算圖P3.27電路中接口電路輸出端的高、低電平，并說明接口電路參數(shù)的選擇是否合理。CMOS或非門的電源電壓，空載輸出的高、低電平分別為、，門電路的輸出電阻小于。TTL與非門的高電平輸入電流，低電平輸入電流?！窘狻?（1） CMOS或非門輸出為高電平時，由圖P3.27可得到三極管臨界飽和的基極電流為可見，故三極管處于飽和導通狀態(tài)，。（2） CMOS或非門輸出為低電平時，三極管截止，因此得到由此可知，接口電路的參數(shù)選擇合理?！绢}3.28】 圖P3.28是用TTL電路驅動CMOS電路的實例，試計算上拉電阻的取值范圍。TTL與非門在時的最大輸出電流為，輸出端的管截止時有的漏電

11、流。CMOS或非門的輸入電流可以忽略。要求加到CMOS或非門輸入端的電壓滿足。給定電源電壓?！窘狻?（1）根據(jù)的要求和TTL與非門的截止漏電流可求得的最大允許值（1） 根據(jù)及TTL與非門的最大負載電流可以求出的最小允許值故應取?！绢}3.29】試說明下列各種門電路中哪些可以將輸入端并聯(lián)使用（輸入端的狀態(tài)不一定相同）。（1） 具有推拉式輸出級的TTL電路；（2） TTL電路的OC門；（3） TTL電路的三態(tài)輸出門；（4） 普通的CMOS門；（5） 漏極開路輸出的CMOS門；（6） CMOS電路的三態(tài)輸出門。【解】 （1）、（4）不能，（2）、（3）、（5）、（6）可以?！绢}3.13】 在圖P3.1

12、3電路中，為保證vO1 =0.2V時v12 0.5V，試計算G1和G2為74系列，74H系列，74S系列，74LS系列與非門時R的最大允許值。74系列，74H系列，74S系列，74LS系列與非門的電路結構和電路參數(shù)詳見圖3.4.20、圖3.4.34、圖3.4.37、圖3.4.39?！窘狻?對74系列，74H系列，74S系列而言，輸入端的電路結構如圖A3.13（a）所示，R的最大允許值為 已知74系列TTL與非門的RI為4 k ，代入上式得到R=316 。而74H系列，74S系列的為，代入上式得到。 對74LS系列而言，輸入端的電路結構如圖A3.13（b）所示，R的最大允許值為：其中為輸入端SB

13、D的導通壓降，約為0.4V，20。故得到。【題3.15】 雙極型數(shù)字集成電路有哪些類型？各有什么特點？【解】見本章第3.5節(jié)?！绢}3.16】若將圖P3.10中的門電路改為CMOS與非門，試說明當為題3.10給出的五種狀態(tài)時測得的各等于多少？【解】因為CMOS與非門的兩個輸入端都有獨立的輸入緩沖器，所以兩個輸入端的電平互不影響。端經電壓表的內阻接地，故0?！绢}3.18】 在CMOS電路中有時采用圖P3.18（a）（d）所示的擴展功能用法，試分析各圖的邏輯功能，寫出的邏輯式。已知電源電壓，二極管的正向導通壓降為0.7V。【解】（a） （b）（c）（d）【題3.19】 上題中使用的擴展方法能否用于TTL門電路？試說明理由?！窘狻?不能用于TTL電路。在圖（a）電路中，當C、D、E任何一個為低電平時，分立器件與門的輸出將高于TTL與非門的值，相當于TTL電路的邏輯1狀態(tài)，分立器件的與門已不能實現(xiàn)與的邏輯功能了。同理，圖（d）電路也不能用于TTL電路。 在圖（b）電路中，當C、D、E均為低電平時，三個二極管截止。TTL或非門輸入端對地