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第2章 逻辑门电路-习题答案

2020-09-22 来源:乌哈旅游
第2章 逻辑门电路

2.1 题图2.1(a)画出了几种两输入端的门电路,试对应题图2.1(b)中的A、B波形画出各门的输出F1~

F6的波形。

题图2.1

解:

2.2 试判断题图2.2各电路中的三极管T处于什么工作状态? 并求出各电路的输出F1~F6。

1

题图2.2

解: (a)

IV

bs=

1050∗103=0.2mA

i=6V−0.7Vb50∗10

3

=0.106mA ib< Ibs T1放大

F1=EC-iCRC=10V-50×0.106×10-3×103=10V-5.3V=4.7V

(b)

Ibs=

5V

20∗3∗103

=0.083mA i5V−0.7Vb=10∗10

3

=0.43mA ib> Ibs T2饱和,F2≈0

(c)

IEbs=

CβR=15V

∗2∗103

=0.25mA C30i5V−0.7V2V+0.7b=

10∗103-V

50∗103

=0.106mA

ib>Ibs 所以T3饱和 F2≈0

2

(d)

因为Vbe4<0 所以T4截止 F2=12V

(e)

Ibs=5V−(−10V)−30.3V=0.07mA

50∗4∗10

ib=

5V−(−10V)−0.7V

=0.069mA

2∗103+51∗4∗103

ib≈ Ibs T5临界饱和 F5≈5V

(f)

因为Vbe6=0 所以T6管截止 F6=10V

2.3 在题图2.3中,若输入为矩形脉冲信号,其高、低电平分别为5 V和0.5 V,求三极管T和二极

管D在高、低电平下的工作状态及相应的输出电压F。

题图2.3

解: A=0.5V时,Vbe<0 所以,T截止,F=ED+0.7V=4.7V

3

A=5V时:

10V

=0.5mA

20*1k

5V−0.7V10V+0.7Vib=−=2.15mA−1.07mA=1.08mA

2k10kIbs=

ib>Ibs T饱和 F≈0V

2.4 题图2.4(a)和2.4(b)为硅二极管门电路,2.4(c)为输入端A、B、C的波形,试写出输出函数F1、

F2,并对应A、B、C的波形画出F1、F2波形,标明F1、F2波形幅度。

题图2.4

解:

2.5 三极管电路如题图2.5所示,(1)试说明图中R2及10 V电压的作用。(2)T在电路中的工作状态

如何?(3)求输出电压F。

题图2.5

解: (1) R2及-10V减少了饱和深度

(2) A=0V时,Vbe<0V T截止 F=10V

4

A=6V时, ib=

6V−0.7V10V+0.71k−V

10k=4.23mA

I=10Vbs30*1k

=0.33mA

ib>Ibs T饱和 F≈0V

所以T是开关状态,电路为倒相器。 (3) 输出电压波形:

2.6 求题图2.6所示电路的输出逻辑函数F1、F2。

题图2.6

解:

2.7 题图2.7中的电路均为TTL门电路,试写出各电路输出Y1~Y8状态。 5

题图2.7

解: Y1=0, Y2=1, Y3=Hi-Z, Y4=0, Y5=0, Y6=0, Y7=0, Y8=0.

2.8 题图2.8中各门电路为CMOS电路,试求各电路输出端Y1 、Y2和Y的值。

题图2.8

解: Y1=1, Y2=0, Y3=0.

2.9 6个门电路及A、B波形如题图2.9所示,试写出F1~F6的逻辑函数,并对应A、B波形画出F1~

F6的波形。

题图2.9

解:

6

2.10 电路及输入波形分别如题图2.10(a)和2.10(b)所示,试对应A、B、C、x1、x2、x3 波形画出F端

波形。

题图2.10

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2.11 TTL与非门的扇出系数N是多少?它由拉电流负载个数决定还是由灌电流负载决定? 解: N≤8 N由灌电流负载个数决定.

2.12 题图2.12表示三态门用于总线传输的示意图,图中三个三态门的输出接到数据传输总线,

D1D2、D3D4、…、DmDn为三态门的输入端,EN1、EN2、ENn分别为各三态门的片选输入端。试问:EN信号应如何控制,以便输入数据D1D2、D3D4、…、DmDn顺序地通过数据总线传输(画出EN1~ENn的对应波形)。

题图2.12

解:用下表表示数据传输情况

2.13 某工厂生产的双互补对称反相器(4007)引出端如题图2.13所示,试分别连接成:(1)反相

器;(2)三输入与非门;(3)三输入或非门。

题图2.13

解: (1) 反向器

(2)与非门 (3)或非门

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2.14 按下列函数画出NMOS电路图。

F1=AB+CD+E(H+G)F2=(A+B+CD)(AB+CD) F3=A⊕B

解:(1)

(2) (3)

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2.15 将两个OC门如题图2.15连接,试将各种组合下的输出电压uo填入题表2.15中,并写出输出逻

辑表达式。

题图2.15 题表2.15

解:

2.16 写出题图2.16的电路表达式,并对表达式进行简化。

题图2.16

解: Y=AB+ABC+C=AB+C

2.17 按下列函数画出CMOS电路图。

F1=AB+CD F2=A⊕B

解:(1)F1=AB+CD=AB⋅CD

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(2) F2=A⊕B=AB=AB+AB=AB+AB

2.18 TTL与非门输入端悬空相当于什么电平?输入端阈值电压VT等于多少?输出端F = 0时,能带动

几个同类型TTL与非门?负载个数超出扇出系数越多,输出F变得越高还是越低? 解:TTL与非门输入端悬空相当于高电平;

输入端阈值电压VT=1.4V;

输出端F = 0时,能带动8个同类型TTL与非门; 负载个数超出扇出系数越多,输出F变得越高

2.19 题图2.19中,G1为TTL三态门,G2为TTL非门,K为开关,电压表内阻为200 kΩ。求下列情况

下,电压表读数F1和G2输出电压F2分别为多少? (1)A = 0.3 V,B = 0.3 V,C = 0.3 V,K接通。 (2)A = 0.3 V,B = 3.6 V,C = 0.3 V,K断开。 (3)A = 3.6 V,B = 0.3 V,C = 3.6 V,K接通。 (4)A = B = 0 V,C = 3.6 V,K断开。 (5)A = B = 3.63 V,C = 0.3 V,K接通。

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题图2.19

解: (1) F1=3.6V, F2=0V (2) F1=3.6V, F2=0V (3) F1=3.6V, F2=0V (4) F1无读数, F2=0V (5) F1=0V, F2=3.6V

2.20 电路如题图2.20所示,列表讨论该电路的输出函数F。

题图2.20

解: 输出F与输入AB的取值有关,AB可有四组取值下面分别讨论。

2.21 电路如题图2.21(a)所示,试对应2.21(b)的输入波形画出F1、F2的对应波形。

题图2.21

解: EN=0时,F1=A+B,F2=A⋅B=A+B

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EN=1时,F1=1,F2=A 据此刻在图2.21(b)上画出F1.F2波形如下:

2.22 写出题图2.22中NMOS 电路的逻辑表达式。

题图2.22

解: (a)Y1=A+B+C=ABC

(b)Y2=A+B=A+B (c)Y3=A⊕B=A⊕B

2.23 写出题图2.23(a)~(c)中各TTL电路的输出逻辑表达式F1、F2和F3,并对应题图2.23(d)所示的输

入A、B、C波形画出F1、F2、、F3波形。

题图2.23

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解: (a)

C=1,C=0,F1=A⊕C=A⎫⎪

⎬F1=AC=A+C

C=0,C=1,F1=1⊕0=1⎪⎭

C=1,C=0,F2=AB⎫⎪ (b) ⎬F2=A+BC

C=0,C=1,F2=A⎪⎭

(c)

C=1,C=0,F3=1⎫⎪

⎬F3=1

C=0,C=1,F3=1⎪⎭

2.24 题图2.24中,G1、G2 为“线与”的两个TTL OC门,G3、G4、G5为三个TTL与非门,若G1、G2皆

输出低电平时,允许灌入的电流IOL为15 mA;G1、G2门皆输出高电平时允许的IOH小于200 µA。G3、G4和G5它们的低电平输入电流为IIL=1.1 mA,高电平输入电流IIH=5 µA。Ec(VCC)= 5 V,要求OC门输出的高电平VOH≥3.2V, 低电平VOL≤0.4V,求负载电阻RL应选多大。

题图2.24

解:

RLmax=(VCC−VOHmin)/(nIOH+mIIH) 5.0−3.2

==3.27 kΩ(2×0.2+3×0.05)×10−3RLmin=(VCC−VOLmax)/(IOL−mIIL)=

5.0−0.4

=0.39 kΩ

(15−3×1.1)×10−3所以,选定的RL值应在3.27 kΩ与0.39 kΩ之间,可以取RL = 1~2 kΩ。

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2.25 写出题图2.25(a)~(c)各TTL门电路的输出逻辑表达式F1、F2和F3。

题图2.25

解: (a) F'

1=A+A

(b) F=AAA+A'11231A'2A'3

(c) F3=AB⋅AB=(A+B)(A+B)=AB+AB=A⊕B

2.26 写出题图2.26中CMOS电路的输出逻辑表达式F1和F2。

题图2.26

解:

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2.27 画出实现下列逻辑函数的CMOS电路。

F1(A、B、C) = AB + C F2(A、B、C) = AB + CD

解: 1.

2.

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2.28 简述CMOS电路驱动TTL电路和TTL电路驱动CMOS电路的技术要求。

解: 1.通过表2-17可以看出,CMOSCC4000系列电路可以直接驱动TTLCT4000系列电路,这是因为

CMOS VOH=4.95V,大于CT4000VIH(2V),VOL=0.05V小于VIL(0.8V);CMOS IOH=0.5mA大于IIH(20uA),符合匹配原则,故可以直接驱动。

因为IOL因为TTL电路的VOH小于CMOS电路的VIH,所以TTL电路不能直接驱动CMOS电路,可采用加上接电阻RUF的办法提高TTL电路的输出高电平,如图所示,RUF的电阻值对于CT1000系列可在209Ω~4.7KΩ之间选择,如果CMOS电路的ED>5V,则须加电平变换电路

2.29 把题图2.29所示的或非门电路变成与或门电路。

题图2.29

解: 与或门电路如右图。

2.30 把题图2.30所示的门电路变换成与非门电路。

题图2.30

解: 与非门电路如右图。

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