数字电子电路与逻辑 刘可文主编 第四章 集成逻辑门电路 答案Word文件下载.docx
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当输入A、B一高一低时,T1、T2中有一个饱和导通,L4以下部分的支路导通,输出低电平;
当输入A、B均为高电平时,T1、T2都饱和导通,L4以下部分的支路导通,输出低电平。
根据以上分析可以列出真值表如表解4.1。
表解2.1
A
B
L3
L4
1
图题4.5
4-2为什么说TTL与非门的输入端在以下4种接法下都属于逻辑0:
(1)输入端接地;
(2)输入端接低于0.8V的电源;
(3)输入端接同类与非门的输出低电压0.3V;
(4)输入端通过200Ω的电阻接地。
4-2解:
TTL与非门的输入端接地、接低于0.8V的电源、接同类与非门的输出低电压0.3V时,输入电压均低于其关门电平VOFF(VOFF=1.3V),因此门的输出电压均高于其输出高电平的最小值VOH(min)(VOH(min)=2.4V),都属于高电平,所以以上三种输入的接法都属于逻辑0。
当输入端通过200Ω的电阻接地时,见图解4.2。
由电路分析得:
可见,输入电压小于关门电平,所以此种输入的接法也属于逻辑0。
图解4.2图解4.9
4-3为什么说TTL与非门的输入端在以下4种接法下,都属于逻辑1:
(1)输入端悬空;
(2)输入端接高于2V的电源;
(3)输入端接同类与非门的输出高电压3.6;
(4)输入端接10kΩ的电阻到地。
4-3解TTL与非门的输入端悬空时,对应T1管的发射结不通,VCC使T2、、T3管饱和导通,输出低电平,所以此时相当于输入逻辑1。
TTL与非门的输入端接高于2V的电源、接同类与非门的输出高电压3.6V时,输入电压均高于其开门电平VON(VON略大于1.3V),因此门的输出电压均低于其输出低电平的最大值VOL(max)(VOL(max)=0.4V),都输出低电平,所以以上两种输入的接法都属于逻辑1。
当输入端接10kΩ的电阻到地时,见图解4.2。
可见,输入电压高于开门电平,所以此种输入的接法也属于逻辑1。
但要注意的是,在这种输入的作用下,会使T1的集电结正偏导通、T2、T3管饱和导通,VB1=2.1V。
而R的存在致使T1的发射结也是导通的,所以输入电压Vi最终被钳制在1.4V上。
4-4某TTL反相器的主要参数为IIH=20μA,IIL=1.4mA;
IOH=400μA;
IOL=14mA,求它能带多少个同样的门。
4-4输出低电平时的扇出系数:
NOL=10。
输出高电平时的扇出系数:
NOH=20。
取两者中的较小值作为门电路的扇出系数,用NO表示:
NO=10。
4-5电路如图题4.5所示,写出输出L的表达式。
4-5解
4-6在图题4.6所示的TTL门电路中,要求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。
(a)(b)(c)
图题2.6
图题4.6
4-6解:
(a)有错误。
普通门电路不允许输出端直接相连,应将图中的逻辑门改为OC门。
(b)正确。
图中第二个门是同或门,同或表达式:
。
当同或门一端接VCC时,相当于输入1,这时输出信号与另一输入信号是相等的。
由图题2.6(b)可见,它可以实现
(c)有错误。
正确的连接请见图解2.6。
图解4.6图解4.8
*讨论:
异或和同或是数字电路中常见的逻辑关系。
其逻辑表达式如下:
异或:
当C=0时,L=D。
当C=1时,
同或:
当C=0时,
当C=1时,L=D。
4-7在图题4.7中Gl为TTL三态与非门,G2为TTL普通与非门,电压表内阻为100kΩ.试求下列四种情况下的电压表读数和G2输出电压VO值:
(1)B=0.3V,开关K打开;
(2)B=0.3V,开关K闭合;
(3)B=3.6V,开关K打开;
(4)B=3.6V,开关K闭合;
图题4.7
4-7
(1)B=0.3V,三态与非门处于工作状态,电压表读数:
3.6V;
开关K打开,G2门输入端悬空相当于输入高电平,输出电压:
VO=0.3V。
(2)B=0.3V,三态与非门处于工作状态,电压表读数:
开关K闭合,G2门输入高电平,输出电压:
(3)B=3.6V,三态与非门处于高阻态,又知开关K打开,可见电压表读数:
0V;
G2门输入端悬空相当于输入高电平,输出电压:
(4)B=3.6V,三态与非门处于高阻态,又知开关K闭合,此时G2门输入端的情况
如图解4.2所示。
其输入电压:
显然G2门输入高电平,这使得输出电压:
VO=0.3V;
而G2门中T1的集电结和T2、T3的发射结这三个串联的PN结导通,VB1=2.1V,而电压表读数为:
VB1-0.7V=1.4V。
4-8在图题4.8中,所有的门电路都为TTL门,设输入A、B、C的波形如图4.8(d)所示,试定量画出各输出的波形图。
图题4.8
4-8解:
分析图题2.8中各电路的逻辑关系:
图(a):
图(b):
图(c):
其中的第一个门是低电平有效的三态与非门。
当C=0时,三态门输出为
,
当C=1时,三态门处于高阻态,对于后一级与门来说相当于输入1,所以L3=A。
根据以上分析,可以画出各电路的输出波形,如图解4.8所示。
画组合逻辑电路的工作波形时要注意:
首先分析电路的逻辑关系,写出表达式,不必列真值表。
然后依据表达式体现的逻辑关系画出波形。
画波形时可以根据输入信号的变化分段处理,并要注意将输入与输出波形在时间坐标上对应起来。
4-9用OC门实现逻辑函数
,画出逻辑电路图。
的逻辑电路如图解4.9所示。
4-10电路如图题4.10所示,试用表格方式列出各门电路的名称,输出逻辑表达式以及当ABCD=1001时,各输出函数的值。
图题4.10
4-10解答见表解4.10。
表解4.10
门电路的名称
输出逻辑表达式
ABCD=1001时,各输出函数值
同或门
L1=0
与或非门
L2=0
OC门
L3=0
三态与非门
B=0时
B=1时
B=0L4=1
4-11写出图题4.11所示电路的逻辑表达式。
4-11解:
图题4.11所示为NMOS逻辑电路。
其表达式:
4-12写出图题4.12所示电路的逻辑表达式。
4-12解:
图题4.2所示为CMOS逻辑电路。
4-13列出图题4.13所示电路的真值表。
图题4.11
图题4.12
4-13图题4.13(a)电路的真值表如表解4.13(a)所示;
图题4.13(b)电路的真值表如表解4.13(b)所示。
表解4.13(a)表解4.13(b)
C
L1
0
×
高阻
L2
高
阻
4-14试设计一个NMOS异或门,画出逻辑电路图。
4-14解NMOS异或门电路的逻辑电路如图解4.14所示。
图解4.14图解4.15
4-15试设计一个CMOS门电路,实现逻辑关系L=AB+C,画出逻辑电路图。
4-15解实现逻辑关系L=AB+C的CMOS逻辑电路如图解4.15所示。
4-16试利用CMOS传输门设计一个CMOS三态输出的两输入端与非门,画出逻辑电路图并列出其真值表。
4-16解:
CMOS三态输出的两输入端与非门电路见图解4.16,真值表见表解4.16。
图中的与非门是典型的CMOS结构的电路,由CMOS传输门实现三态输出。
当控制端C为高电平时,传输门导通,电路实现与非功能;
当控制端C为低电平时,传输门不通,输出呈现高阻。
表解4.16
L
图解4.16
4-17当TTL和CMOS两种门电路相互连接时,主要考虑哪几个电压和电流参数?
试列出这些参数,并对每一参数进行解释。
图题4.13
4-17解:
当TTL和CMOS两种门电路相互连接时,驱动门必须要为负载门提供符合要求的高低电平和足够的输入电流,即要满足下列条件:
驱动门的VOH(min)≥负载门的VIH(min)
驱动门的VOL(max)≤负载门的VIL(max)
驱动门的IOH(max)≥负载门的IIH(总)
驱动门的IOL(max)≥负载门的IIL(总)
其中,VOH(min)指输出高电平电压;
VIH(min)指输入高电平电压;
VOL(max)指输出低电平电压;
VIL(max)指输入低电平电压;
IOH(max)指输出高电平电流;
IIH(总)指各负载门输入高电平电流IIH(max)的和;
IOL(max)指输出低电平电流;
IIL(总)指各负载门输入低电平电流IIL(max)的和。
4-18分析图题4.18所示电路,求输入S1、S0各种取值下的输出Y,填入表题4.18中。
图题4.18
4-18解:
在输入S1、S0各种取值下的输出Y见表解4.18。
表解4.18
输入
输出
S1
S0
Y
4-19设发光二极管的正向导通电流为10mA;
与非门的电源电压为5V,输出低电平为0.3V,输出低电平电流为15mA,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。
4-19解:
与非门驱动发光二极管的电路如图解4.19所示。
发光二极管支路中的限流电阻阻值:
图解4.19
4-20电路如图题4.20所示,已知CMOS门电路的输出电压VOH=4.7V,VOL=0.1V,试计算接口电路的输出电压VO(三极管的集电极电位)。
并说明接口参数选择是否合理。
图题4.20
4.20当VOH=4.7V时:
因IB>
IBS,所以三极管饱和:
Vo≈0.3V。
能够为TTL门提供合适的输入低电平。
当VOL=0.1V时:
因电压达不到发射结的门坎电压,所以三极管截止:
Vo=VCC-RC×
4IIH=4.6V(取IIH=50μA)
可见,能够为TTL门提供合适的输入高电平。
由以上分析知,接口参数选择合理。
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