-數(shù)字電子技術(shù)第三章習題課課件

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)習題課教學課件電子與信息工程學院電子信息工程教研室遼寧工業(yè)大學第3章、門電路 邏輯門電路是各種數(shù)字電路及數(shù)字系統(tǒng)的基本邏輯單元。本章首先介紹了半導體二極管和三極管的開關(guān)特性，同時介紹了TTL和CMOS兩類集成門電路的特性，即它們的邏輯功能和外部電氣特性（包括電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性和動態(tài)特性等）。為便于合理選擇和正確使用數(shù)字集成器件，必須熟悉它們的主要參數(shù)，邏輯門使用中的接口問題以及其他一些實際問題。1.熟練掌握各種門電路的邏輯功能、符號和參數(shù)。2.正確理解以下基本概念：推拉式輸出、線與、高阻態(tài)。3.熟悉各門電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)及應(yīng)用中注意的問題。4.會應(yīng)用各

2、種門電路。二、本章要求：一、本章內(nèi)容：第3章、門電路例3.1 為什么說TTL與非門的輸入端在以下4種接法下都屬于邏輯0：（1）輸入端接地；（2）輸入端接低于0.8V的電源；（3）輸入端接同類與非門的輸出低電壓0.3V；（4）輸入端通過200的電阻接地。圖3.1 輸入端通過電阻接地的情況解: TTL電路輸出低電平，輸入低電平，所以前三種情況輸入都在低電平范圍內(nèi)，屬于邏輯0。當輸入端通過200W的電阻接地時，見圖3.1。由電路分析得： 可見，輸入電壓小于關(guān)門電平，所以此種輸入的接法也屬于邏輯0。三、典型例題：第3章、門電路 例3.2為什么說TTL與非門的輸入端在以下4種接法下，都屬于邏輯1： （1

3、）輸入端懸空；（2）輸入端接高于2V的電源； （3）輸入端接同類與非門的輸出高電壓3.6V； （4）輸入端接10k的電阻到地。解：TTL電路輸出高電平 ，輸入高電平 對于（2）和（3），輸入電壓都高于2V，屬于邏輯1。當輸入懸空時，輸入PN結(jié)截止，與輸入高電平使PN結(jié)截止一樣，因此為邏輯1；當輸入端接10kW的電阻到地時，見圖3.2。 。 可見，輸入電壓大于2V，所以此種輸入的接法也屬于邏輯1。 但要注意的是，在這種輸入的作用下，會使T1的集電結(jié)正偏導 通、T2、T3管飽和導通，VB1=2.1V。而R的存在致使T1的發(fā)射 結(jié)也是導通的， 所以輸入電壓Vi最終被鉗制在1.4V上。圖3.2 輸入端

4、通過電阻接地的情況第3章、門電路例3.3 電路如圖3.3所示，寫出輸出L的表達式。設(shè)電路中各元件參數(shù)滿足使三極管處于飽和及截止的條件。圖3.3電路圖第3章、門電路解：（a）此電路由兩級邏輯門構(gòu)成，第一級是與門，輸出為AB；第二級是或門，輸出為： L1=AB+C （b）此電路是只有一個輸入端的邏輯電路。當輸入端A為低電平時，T1發(fā)射結(jié)導通，VB12.1V，D、T2截止，L2輸出高電平；當輸入端A為高電平時，T1發(fā)射結(jié)不通，+VCC足以使D、T2導通，L2輸出低電平。由以上分析可見： （c）此電路有兩個輸入端，可以分幾種情況討論其工作過程：當輸入A、B均為低電平時，T1、T2都截止，L3以下部分的

5、支路不通，輸出高電平；當輸入A、B一高一低時，T1、T2中有個截止，L3以下部分的支路仍不通，輸出高電平；當輸入A、B均為高電平時，T1、T2都飽和導通，L3以下部分的支路導通，輸出低電平。根據(jù)以上分析可以列出真值表如表解2.1。由真值表可得表達式： （d）此電路有兩個輸入端，可以分幾種情況討論其工作過程： 當輸入A、B均為低電平時，T1、T2都截止，L4以下部分的支路不通，輸出高電平； 當輸入A、B一高一低時，T1、T2中有個飽和導通，L4以下部分的支路導通，輸出低電平； 當輸入A、B均為高電平時，T1、T2都飽和導通，L4以下部分的支路導通，輸出低電平。 根據(jù)以上分析可得表達式：第3章、門

6、電路圖3.4例3.4 在圖3.4中，所有的門電路都為TTL門，設(shè)輸入A、B、C的波形如圖3.4 （d）所示，試定量畫出各輸出的波形圖。 解第3章、門電路圖3.5 例3.5寫出圖3.5 所示電路的邏輯表達式。解：圖3.5所示為CMOS邏輯電路。其表達式： 第3章、門電路， 圖3.6 例3.6 分析圖3.6所示電路，求輸入S1、S0各種取值下的輸出Y， 寫出真值表。解： 在輸入S1、S0各種取值下的輸出Y見下表。輸入輸出S1S0Y00011011第3章、門電路例3.7試分析如下圖所示TTL門電路的邏輯功能。解： 首先將電路劃分為虛線框內(nèi)的六個基本功能模塊：最左邊的三個“與”結(jié)構(gòu)模塊、中間的兩個“或

7、非”結(jié)構(gòu)模塊和最右邊的“推拉式輸出”模塊，然后自左而右地逐個寫出每個模塊的邏輯關(guān)系式（如圖中所示），最后得到第3章、門電路例3.8試分析圖3.8電路的邏輯功能。圖3.8第3章、門電路解： 這個CMOS電路可以劃分成四個反相器和一個傳輸門共五個功能模 塊。傳輸門的工作狀態(tài)由和控制，當0時傳輸門導通，輸；當1時傳輸門截止。電路圖中間的一個反相狀態(tài)的控制，當0時(1)和同時導通，反相器工作，輸出等于。再經(jīng)過輸出端反相器以后得到把上式的真值表列出即可看到，。出等于輸入的第3章、門電路例3.9在CMOS電路中有時采用圖P3.9（a）（d）所示的擴展功能用法，試分析各圖的邏輯功能，寫出Y1Y4的邏輯式。已

8、知電源電壓VDD=10V，二極管的正向?qū)▔航禐?.7V。(b)(c)解 (a)(d)圖3.9第3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Y和A、B之間是什么輯關(guān)系。 解:將表3.2.2中的0改成1、1改成0,就得到了圖3.2.5電路的負邏輯真值表. 如表A3.1(a)。這個真值表說明Y與A,B之間是邏輯或的關(guān)系，即Y=A+B 同理，將表3.2.4中的0改成1、1改成0，就得到了圖3.2.6電路的負邏輯真值表，如表A3.1(b)。這個真值表表明Y和A,B之間是與的邏輯關(guān)系，即Y=AB四、課后習題第3章、門

9、電路題3.2 試畫出圖3.2中各個門電路輸出端的電壓波形。輸入端A、B的電壓波形如圖中所示。解:根據(jù)與非、或非和異或邏輯的定義，畫出Y1、Y2和Y3的波形如右圖所示。第3章、門電路 題3.7 試分析圖3.7中各電路的邏輯功能，寫出輸出的邏輯函數(shù)式。解（a）電路可劃分為四個反相器和一個3輸入端的與非門電路，如圖所示。從輸入到輸出逐級寫出的邏輯函數(shù)式得到Y(jié)=ABC=(A+B+C)。 （b）電路可劃分為五個反相器電路和一個或非門電路，如圖所示。從輸入到輸出逐級可寫出輸出的邏輯函數(shù)式得到Y(jié)=(A+B+C)=ABC.解 (c) 電路可劃分為三個與非門電路，一個或非門電路和兩個反相器電路，如圖所示。從輸入

10、到輸出逐級可寫出輸出的邏輯函數(shù)式得到Y(jié)=(AB+CD)+INH)=(AB+CD).INH (d) 電路可劃分為兩個反相器電路和兩個傳輸門電路，如圖所示。從電路圖列出表示Y與AB關(guān)系的真值表如下。由真值表寫出邏輯式A=AB+AB第3章、門電路 （c）（d）解Y1,Y2的電壓波形如圖A3.8。圖中用 表示高組態(tài)。第3章、門電路 題3.8 試畫出下圖（a）（b）兩個電路的輸出電壓波形。輸入電壓波形如圖（c）所示。第3章、門電路題3.14 指出圖P3.14中各個門電路的輸出是什么狀態(tài)（高電平、低電平 或高阻態(tài)）。已知這些門電路都是74系列TTL電路解：Y1為低電平；Y2為高電平；Y3為高電平；Y4為低

11、電平；Y5為低電平；Y6 為高阻態(tài)；Y7為高電平；Y8為低電平。第3章、門電路題3.15 說明圖3.15中各門電路的輸出時高電平還是低電平。已知他們都是74HC系列的CMOS電路。解：Y1為高電平；Y2為高電平；Y3為低電平；Y4為低電平。第3章、 門電路題3.16在圖P3.16由74系列TTL與非門組成電路中，計算門 能驅(qū)動多少同樣的與非門。要求 輸出的高、低電平足 ， 。與非門的輸入電流為 V時輸出電流最大值為 ， 時輸出電流最大值為 輸出電阻 可忽略不計。解 當 時，可求得，當 時，可求得，故能驅(qū)動5個同樣的與非門。圖3.16第3章、 門電路題3.17在圖P3.17由74系列或非門組成電

12、路中，試求 門能能驅(qū)動多少同樣的或非門。 要求輸出的高、低電平滿足 ， 和 。或非門的輸入電流為 時輸出電流的最大值為 ， 時輸出電流的最大值為 的輸出電阻可忽略不計。解當 時，可以求得當 時，又可求得故 能驅(qū)動5個同樣的或非門。圖3.17第3章、門電路題3.18試說明在下列情況下，用萬用表測量圖P3.18的為多少？圖中的與非門為74系列的TTL電路，萬用表使用5V量程，內(nèi)阻為20k/V。端得到的電壓（1）懸空；（2）接低電平（0.2 V）；（3）接高電平（3.2）；經(jīng)51電阻接地；經(jīng)10k電阻接地。（4）（5）解 這時相當于端經(jīng)過一個100k的電阻接地。假定與非門輸入端多發(fā)射極三極管發(fā)射結(jié)的導通壓降均為0.7V，則有（1）1.4V（2）0.2V（3）1.4V（4）0V（5）1.4V第3章、門電路題3.21在圖P3.21電路中、和C構(gòu)成輸入濾波電路。當開關(guān)S閉合時，；當開關(guān)S斷開時，要求門電路，試求和的最大允許阻值。系列TTL反相器，它們的高電平輸入電流，低電平輸入電流要求門電路的輸入電平的輸入電壓為74LS圖3.21解 當S閉合時被短路，故