数电各章习题全解第2章习题作业.ppt

练习练习作业作业实验实验第第2章章 逻辑门电路逻辑门电路 习题习题本章重点本章重点因此因此: :关断时间关断时间(toff) : 指三极管由正向导通转为反向截止所需的时间，即关闭指三极管由正向导通转为反向截止所需的时间，即关闭时间（主要是清除三极管内存储电荷的时间）时间（主要是清除三极管内存储电荷的时间）(1) 三极管在快速变化的脉冲信号的作用下，其状态在截止与饱和导通之三极管在快速变化的脉冲信号的作用下，其状态在截止与饱和导通之 间转换，三极管输出信号随输入信号变化的动态过程称开关特性间转换，三极管输出信号随输入信号变化的动态过程称开关特性3) (3) 三级管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，提高开关三级管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，提高开关速度就是减小开关时间因为有速度就是减小开关时间因为有ts 的大小是决定三极管开关时间的主要参数所以为的大小是决定三极管开关时间的主要参数所以为提高开关速度通常要减轻三极管饱和深度提高开关速度通常要减轻三极管饱和深度题题2-1三极管的开关特性指的是什么？什么是三极管的开通三极管的开关特性指的是什么？什么是三极管的开通时间和关断时间？若希望提高三极管的开关速度，应采取时间和关断时间？若希望提高三极管的开关速度，应采取哪些措施？哪些措施？(2) 开通时间开通时间(ton) : 指三极管由反向截止转为正向导通所需时间，即开指三极管由反向截止转为正向导通所需时间，即开启时间是启时间是( (三极管发射结由宽变窄及基区建立电荷所需时间）三极管发射结由宽变窄及基区建立电荷所需时间）练习练习ts 存储时间存储时间tf 下降时间下降时间 toff > ton，，ts > tf，，toff = ts + tf (1) 设三极管设三极管T的开启电压的开启电压VBE=0.7V，，<0.7V ,代人已知数值得：代人已知数值得： 因此因此VI < 2.8V时，三极管时，三极管T截止。

截止 (2) 根据三极管根据三极管T饱和条件：饱和条件： iB＞＞ IBS代人已知数值得代人已知数值得：： 则则VB<0.7V三极管截止，有：三极管截止，有：因此因此VI > 4.7V时，三极管时，三极管T饱和×I1iBI2VI < 2.8VVI > 4.7V（（1））代人已知数值得：代人已知数值得：RC=0.58kΩ(2) 临界饱和时，临界饱和时，IB=IBS 有：有：，，得：得：Rb=6.5kΩ逻辑图如下：逻辑图如下： 输输 入入输输 出出 注注 释释S1 S0 YEN1 EN2 EN3 0 0 0 1 1 0 1 1 题2-10 分析题图分析题图2-67所示电路，求输入所示电路，求输入S1 ,S0各各种取值下的输种取值下的输 出出Y，填入题表，填入题表 2-10中中B'A'C'A'0 1 11 0 10 0 01 0 1总线总线 题题2-14 设发光二极管的正向导通电流为设发光二极管的正向导通电流为10mA，与非门的，与非门的 VCC=5V，，VOL=0.3V，，IOL=16mA，， 试画出与非门驱动发光二极管的电路，并计算出发光二极试画出与非门驱动发光二极管的电路，并计算出发光二极 管支路中的限流电阻阻值。

管支路中的限流电阻阻值0.3V16mA 设发光二极管导设发光二极管导通电压为通电压为0.7V,为了满为了满足电流要求，则限流足电流要求，则限流电阻电阻R应满足下面不应满足下面不等式：等式：得到：得到： i0.3V0.4mA不能提供发不能提供发光二极管需光二极管需要的电流要的电流VOH10mA < i < 16mA0.25kΩ < R < 0.4kΩ题题2-17 试分析图试分析图2-72中各电路的逻辑功能，写出输出的中各电路的逻辑功能，写出输出的 逻辑函数式逻辑函数式a a）） (b)(b) Y =((A'B'C')')'=(A+B+C)'Y =((A'+B'+C')')''=A·B·C题题2-18 计算图计算图2-73电路中上拉电阻电路中上拉电阻RL的阻值范围的阻值范围其中 G1,G2 ,G3是是 74LS 系列的系列的OC门，输出管截止时的漏电流门，输出管截止时的漏电流 ICEO ≤ 100μA，输出低电平，输出低电平 VOL ≤0.4V时允许的最大负载电流时允许的最大负载电流 IOL (max)=8mA 。

G4,G5 ,G6 为为74LS 系列与非门，它们的输入电流为系列与非门，它们的输入电流为 |IIL|≤0.4mA、、IIH≤ 20μA 给定 VCC=5V,要求要求OC门的输出高、低电平应满足门的输出高、低电平应满足 VOH≥3.2V ,VOL≤0.4VIRL(1)当当vO=VOH时时VOHICEOICEOICEO OC门输出级门输出级T5截止，截止，只有很小的漏电流只有很小的漏电流ICEOIIHIIHIRL= 3ICEO+6IIHvO= VCC - IRLRL≥VOH(min) 负载负载TTL与非门，输入与非门，输入高电平电流按脚计高电平电流按脚计RL的最大值的最大值(2)当当vO=VOL时时IOLIILIILIIL 只有一个只有一个OC门输出门输出低电平是最不利情况，灌低电平是最不利情况，灌入电流小于入电流小于IOL(max)VOLIOL(max)= IRL+ 3IIL 负载负载TTL与非门，输入与非门，输入低电平电流按门计低电平电流按门计RL的最小值的最小值IRLvO= VCC – IRLRL≤VOL(max)题题2-2 试写出三极管的饱和条件，并说明对于题图试写出三极管的饱和条件，并说明对于题图2-62的电的电路，下列方法中，哪些能使未达到饱和的三极管饱和。

路，下列方法中，哪些能使未达到饱和的三极管饱和三极管的饱和判断条件为：三极管的饱和判断条件为： 作业题作业题所以，能使未达到饱和的三极管饱和的方法：所以，能使未达到饱和的三极管饱和的方法：iB > IBS Rb 6 -VBEiB =βRC VCC-VCESIBS=Rbβ题题2-5 为什么说为什么说TTL反相器输入端在以下反相器输入端在以下4种接法下都属于逻辑种接法下都属于逻辑0？？ (1)输入端接地输入端接地 (2)输入端接低于输入端接低于0.8V的电源 (3)输入端接同类门的输出低电压输入端接同类门的输出低电压0.2V (4)输入端接输入端接200Ω的电阻到地的电阻到地4））TTL反相器接的输入端负载反相器接的输入端负载200Ω

截止，相当于输入低电平VB1<2.1V ,T5截止，截止，（（3））TTL 反相器反相器VB1=0.9V，， T5截止，相当于输入低电平截止，相当于输入低电平0.2V0.9V<2.1V(1) 输入端输入端A悬空，悬空，VB1=2.1V，，T5饱和导通，输出低电平饱和导通，输出低电平题题2-6 为什么说为什么说TTL反相器输入端在以下反相器输入端在以下4种接法下都属于逻辑种接法下都属于逻辑1？？ (1)输入端悬空输入端悬空 (2)输入端接高于输入端接高于2V的电源 (3)输入端接同类门的输出高电压输入端接同类门的输出高电压3.6V (4)输入端接输入端接10kΩ的电阻到地的电阻到地悬空悬空2.1V0.2V(2) TTL反相器反相器VIH(min)=2.0V，，输入端接高于输入端接高于2V的的 电源相当于输入高电平电源相当于输入高电平此时反相器输出低电平）此时反相器输出低电平）(4) 因为因为TTL反相器接的输入端负载反相器接的输入端负载10kΩ>RON(2kΩ) 则则TTL反相器输出低电平。

所以输入端接反相器输出低电平所以输入端接10kΩ的电阻到地相当于接高电平的电阻到地相当于接高电平>2.0V2.1V0.2V(3) 输入端接同类门的输出高电压输入端接同类门的输出高电压3.6V3.6V2.1V1.4V2.1V1.4V题题2-7 指出图指出图2-65中各门电路的输出是什么状态（高电平、低中各门电路的输出是什么状态（高电平、低电平或高阻态）已知这些门电路都是电平或高阻态）已知这些门电路都是74系列的系列的TTL电路IIHVI=VCC-IIHR ≥ VIH(min)R ≤ (VCC-VIH(min))/IIH=(5-2)/0.04=75kΩY1=0Y2=1Y3=1Y4=0Y5=0Y6=ZY7=1Y8=0VI根据根据TTL反相器电路输入端负载特性：关门电阻反相器电路输入端负载特性：关门电阻Roff=0.7kΩ开门电阻开门电阻Ron=2.0kΩ同时考虑图中各逻辑门的功能特点同时考虑图中各逻辑门的功能特点:题题2-8 说明图说明图2-66中各门电路的输出是高电平还是低电平中各门电路的输出是高电平还是低电平 已知它们都是已知它们都是74HC系列的系列的CMOS电路。

电路 根据根据CMOS门在输入正常工作电压门在输入正常工作电压0~VDD时，输入时，输入端的电流为端的电流为“0”的特点，则接输入端电阻时，电阻两端的特点，则接输入端电阻时，电阻两端几乎没有压降值答案如下：几乎没有压降值答案如下： 图图2-66Y1=1Y2=1Y3=0Y4=0 题题2-11 在题图在题图2-68所示的所示的TTL门电路中，要实现下列规定的逻辑门电路中，要实现下列规定的逻辑 功能时，其连接有无错误？如有错误请改正功能时，其连接有无错误？如有错误请改正错误错误,普通普通TTL门不能门不能“线与线与 ”正确正确错误错误,逻辑错误逻辑错误Y2=(AB)'⊙ ⊙1 =(AB)'(a) Y1 =(AB)'(CD)' (b) Y2=(AB)' (c) Y2=(AB+C)'题题2-12 在图示的由在图示的由74系列系列TTL与非门组成的电路中，计算与非门组成的电路中，计算GM 门驱门驱 动多少同样的与非门要求动多少同样的与非门要求GM门门VOH≥3.2V, VOL≤0.4V 非门输入电流为非门输入电流为 IIL≤-1.6mA , IIH≤40uA。

VOL≤0.4V时时, IOL(max)= 16mA ，，VOH≥3.2V 时，时，IOH(max)= -0.4mA GM的输出电阻可忽略不计的输出电阻可忽略不计GM输出的高电平输出的高电平 VOH时时： 分两种情况讨论：分两种情况讨论：GM输出的低电平输出的低电平VOL时：时：考虑同时满足两种情况考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数与非门能驱动同类门个数 N=5VOHVOL注注释：：TTL与非门与非门输入低电平按门计，输入高电平按脚计输入低电平按门计，输入高电平按脚计2×IIH IOH(max)N1=2×0.04 0.4== 5IIL IOL(max)N2=1.6 16== 10题2-13 如上题，其他条件相同，在图如上题，其他条件相同，在图2-70所示的由所示的由74系列系列TTL 或非门组成的电路中，或非门每个输入端的输入电流为或非门组成的电路中，或非门每个输入端的输入电流为 IIL≤-1.6mA , IIH≤40μA计算门计算门GM能驱动多少同样的或非门能驱动多少同样的或非门。

GM输出的高电平输出的高电平VOH时时： 分两种情况讨论：分两种情况讨论：GM输出的低输出的低VOL电平时：电平时：考虑同时满足两种情况考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数与非门能驱动同类门个数 N=5VOHVOL注注释：：TTL或非门或非门输入高、低电平均按脚计输入高、低电平均按脚计2×IIH IOH(max)N1=2×0.04 0.4== 52×IIL IOL(max)N2=2×1.6 16== 5题题2-15 试说明在下列情况下，用万用表测量图试说明在下列情况下，用万用表测量图2-71中的端得中的端得到的电压各到的电压各 VI2为多少：为多少：（（1））VI1悬空悬空；；（（2））VI1接低电平接低电平（（0.2V））；；（（3））VI1接高电平（接高电平（3.2V））；；（（4））VI1经经51Ω电阻接地；电阻接地；（（5））VI1经经10kΩ电阻接地电阻接地 图中的与非门为图中的与非门为74系列的系列的TTL电路，万用表使用电路，万用表使用5V量程，量程，内阻为内阻为20 kΩ/V 相当于相当于VI2端对地接端对地接20kΩ电阻电阻T1（（1））悬空悬空端连接的发射结不导通，只有端连接的发射结不导通，只有 VI2端的发射结导通，端的发射结导通， 总电路等同一个反相器。

总电路等同一个反相器VB1=2.1V ,VI2=1.4V2.1V（（2））接低电平接低电平(0.2V)时：连接时：连接VI1端的发射结导通，端的发射结导通，VB1 =0.9V，， 此时接端此时接端 VI2的发射结也导通，发射结压降的发射结也导通，发射结压降0.7V，，VI2=0.2V （（3））接高电平（接高电平（3.2V）：情况同（）：情况同（1），则），则 VI2=1.4V0.9V0.2V·VI2T1（（4 4））经经51Ω电阻接地：电阻接地：VB1=0.75V，，VI2=0.05V= 0.05V（（5））经经10kΩ电阻接地：电阻接地：VI1=1.4V，，VB1=2.1V，，VI2=1.4V0.75V2.1V1.4V10kΩ电阻上和电阻上和20kΩ电阻上各自的电流值不同电阻上各自的电流值不同10kΩR1+51Ω 51ΩVI1=(VCC - VBE)·VI2题题2-16 若将图若将图2-71中的门电路改为中的门电路改为CMOS与非门，试说明与非门，试说明 当为题当为题2-15给出的五种状态时测得给出的五种状态时测得 的各等于多少的各等于多少?万用表的等效内阻（万用表的等效内阻（20kΩ））压降为压降为0，则给出的五种状态，则给出的五种状态时测得的时测得的VI2均为均为0V。

1））VI1悬空悬空；；（（2））VI1接低电平接低电平（（0.2V））；；（（3））VI1接高电平（接高电平（3.2V））；；（（4））VI1经经51Ω电阻接地；电阻接地；（（5））VI1经经10kΩ电阻接地电阻接地CMOS门输入端不允许悬空门输入端不允许悬空；；两个输入端的电平互不影响；两个输入端的电平互不影响；输入电流为零输入电流为零题题2-19 计算图计算图2-74所示电路中所示电路中接口电路接口电路输出端的高、低电平，并说输出端的高、低电平，并说 明接口电路明接口电路参数的选择是否合理参数的选择是否合理三极管三极管β=40 VCE(sat)=0.1V CMOS或非门或非门VDD =5V，空载输出，空载输出VOH=4.95V，，VOL=0.05V，， 输出电阻小于输出电阻小于200Ω，， IOH(max)=4mA，，IOL(max)=-4mA TTL或非门或非门 IIH=40μA，， IIL=-1.6mA CMOS门输出门输出高低电平高低电平虽然满虽然满足足TTL门电路的要求，但输出门电路的要求，但输出电流电流不满足要求。

不满足要求1. CMOS门输出门输出VOL=0.05V时，时，晶体管晶体管T截止，输出：截止，输出：Tvc=Vcc – 6IIHRCvc=5-6×0.04×2=4.52V符合高电平要求符合高电平要求VOL三极管反相器三极管反相器×驱动驱动TTL门较多时，采用门较多时，采用三极管反三极管反相器相器进行转换，电流满足要求，检进行转换，电流满足要求，检验验电平电平是否满足要求：是否满足要求：<4mA1.6×6mAVOL ( +6IIL)VCC -VCESRCIBS=1βCMOS门输出门输出VOH=4.95V时，要判时，要判断晶体管是否饱和：断晶体管是否饱和：VOH-VBERB+ROiB==0.42mA4.95-0.710+0.2=( + 1.6×6)5-0.12 ==0.3mA401晶体管晶体管T饱和，输出低电平饱和，输出低电平综何两种情况，接口电路参数设计合理综何两种情况，接口电路参数设计合理T假设假设T饱和：饱和：ICS=IRC+6IILiB > IBS第第2章基本要求章基本要求1. 掌握各种门的逻辑符号、逻辑功能掌握各种门的逻辑符号、逻辑功能。

2.掌握三态门、掌握三态门、OC门（集电极开路门）、门（集电极开路门）、OD门（漏级开路门）门（漏级开路门） 工作特点及使用条件工作特点及使用条件3.掌握掌握TTL门和门和CMOS门的使用特性：门的使用特性： TTL门（反相器）的输入端负载特性、传输特性、输入门（反相器）的输入端负载特性、传输特性、输入 输出特性输出特性 CMOS门（反相器）的传输特性、输入特性、输出特性门（反相器）的传输特性、输入特性、输出特性4.会作会作2.7，，2.85.独立完成作业题独立完成作业题注：借助作业掌握注：借助作业掌握1、、2、、3。