中规模集成电路分析与应用练习题及答案

1、中规模集成电路分析与应用练习题及答案5.1 在图P5.1（a）、（b）两个电路中，试计算当输入端分别接0V、5V和悬空时输出电压的数值，并指出三极管工作在什么状态。假定三极管导通以后0.7V，电路参数如图中所注。P5.1解（a）当输入端悬空时，=-10V，三极管处于截止状态，=10V。当输入端接时，可利用戴维宁定理将接至基极与发射极间的外电路化简为由等效电压和等效电阻串联的单回路，如图A5.1（a）所示。其中图A5.1（a）， 若=0V，则= -2.03V，故三极管处于截止状态，。若=5V，则=1.95V，而临界饱和基极电流，可见，三极管处于饱和导通状态，。（b）当输入端悬空时，用戴维宁定理可

2、将接至基极与发射极间的外电路等效地化成由和串联的单回路，如图A5.1（b）所示。其中图A5.1（b），。所以，故三极管处于饱和导通状态，。当输入端接有时，仍将接到基极与发射极间的外电路简化为与串联的形式，如图A5.1（c）所示。其中图A5.1（c）， 若0V，则三极管截止，。若=5V，则，。可见三极管饱和导通，。 5.2 在图5.2.1所示的正逻辑与门和图5.2.2所示的正逻辑或门电路中，若改用负逻辑，试列出它们的逻辑真值表，并说明Y 和A、B之间是什么逻辑关系。解 图5.2.1的负逻辑真值表 图5.2.2的负逻辑真值表ABYABY111001001000111001001110Y=A+B Y

3、=A·B 可知：正逻辑的与门是负逻辑的或门，正逻辑的或门是负逻辑的与门。5.3 在图P5.3电路中、和C构成输入滤波电路。当开关S闭合时，要求门电路的输入电平；当开关S断开时，要求门电路的输入电压，试求和的最大允许阻值。为74LS系列TTL反相器，它们的高电平输入电流，低电平输入电流。图P5.3解 当S闭合时被短路，故有当S断开时，门电路的高电平输入电流流经和，故得到因此。5.4 计算图P5.4电路中的反相器能驱动多少个同样的反相器。要求输出的高、低电平符合，。所有的反相器均为74LS系列TTL电路，输入电流V时输出电流的最大值时输出电流的最大值为= 0.4mA。的输出电阻可忽略不计

4、。图P5.4解 根据时的要求可得而根据V时又可求得故最多能驱动20个同样的反相器。5.5 在图P5.5由74系列TTL与非门组成的电路中，计算门能驱动多少同样的与非门。要求输出的高、低电平满足，。与非门的输入电流为V时输出电流最大值为，时输出电流最大值为。的输出电阻可忽略不计。图P5.5解 当时，可求得，当时，可求得，故能驱动5个同样的与非门。5.6 在图P5.6由74系列或非门组成的电路中，试求门能能驱动多少同样的或非门。要求输出的高、低电平满足，。或非门每个输入端的输入电流为时输出电流的最大值为，时输出电流的最大值为的输出电阻可忽略不计。图P5.6解 当时，可以求得当时，又可求得故能驱动5

5、个同样的或非门。5.7 计算图P5.7电路中上拉电阻的阻值范围。其中是74LS系列OC门，输出管截止时的漏电流，输出低电平时允许的最大负载电流，为74LS系列与非门，它们的输入电流为、。OC门的输出高、低电平应满足、。图P5.7解 故应取0.68。5.8 图P5.8是一个继电器线圈驱动电路。要求在时三极管T截止，而时三极管T饱和导通。已知OC门输出管截止时的漏电流，导通时允许流过的最大电流，管压降小于0.1V。三级管继电器线圈内阻240，电源电压、，试求的阻值范围。图P5.8解（1）根据时三极管需饱和导通的要求，计算的最大允许值。由图A5.8（a）可知，此时应满足又，即故得图A5.8（2）根据

6、时三极管应截止，计算的最小允许值。由图A5.8（b）可知，这时。， 故得所以应取 1.1k。5.9 在图P5.9（a）电路中已知三极管导通时，饱和压降三极管的。OC门G1输出管截止时的漏电流约为50A，导通时允许的最大负载电流为16mA，输出低电平。G2G5均为74系列TTL电路，其中G2为反相器，G3和G4是与非门，G5是或非门，它们的输入特性如图P5.9（b）所示。试问（1）在三极管集电极输出的高、低电平满足的条件下，RB的取值范围有多大？（2）若将OC门改推拉式输出的TTL门电路，会发生什么问题？图P5.9解（1）根据三极管饱和导通时的要求可得RB的最大允许值。三极管的临界饱和基极电流应

7、为故得到， 又根据OC门导通允许的最大负载电流为16mA可求出的的最小允许值。故应取 （2）若将OC门直接换成推拉式输出的TTL门电路，则TTL门电路输出高电平时为低内阻，而且三极管的发射结导通时也是低内阻，因此可能因电流过大而使TTL门电路和三极管受损。5.10 试说明在下列情况下，用万用表测量图P5.10的端得到的电压各为多少？图中的与非门为74系列的TTL电路，万用表使用5V量程，内阻为20k/V。图P5.10（1）悬空；（2）接低电平（0.2 V）；（3）接高电平（3.2）；（4）经51电阻接地；（5）经10k电阻接地。解 这时相当于端经过一个100k的电阻接地。假定与非门输入端多发射

8、极三极管发射结的导通压降均为0.7V，则有（1）1.4V（2）0.2V（3）1.4V（4）0V（5）1.4V5.11 试说明下列各种门电路中哪些可以将输出端并联使用（输入端的状态不一定相同）。（1）具有推拉式输出级的TTL电路；（2）TTL电路的OC门；（3）TTL电路的三态输出门；（4）普通的CMOS门；（5）漏极开路输出的CMOS门；（6）CMOS电路的三态输出门。解 （1）、（4）不能，（2）、（3）、（5）、（6）可以。5.12 试绘出图P5.12电路的高电平输特性和低电平输出特性。已知，。OC门截止时输出管的漏电流，时OC门输出管饱和导通，在的范围内导通内阻小于20图P5.12解 输

9、出高电平时。当时，如图A5.12所示。只有一个OC门输出管导通时，输出低电平为图A5.125.13 计算图P5.13电路中接口电路输出端的高、低电平，并说明接口电路参数的选择是否合理。CMOS或非门电源电压VDD=10V，空载输出的高、低电平分别为、，门电路的输出电阻小于200。TTL与非门的高电平输入电流。图P5.13解（1）CMOS或非门输出为高电平时，由图P5.13可得到三极管临界饱和的基极电流为可见，故三极管处于饱和导通状态。（2）CMOS或非门输出为低电平时，三极管截止，因此得到由此可知，接口电路的参数选择合理。5.14 图P5.14是用TTL电路驱动CMOS电路的实例，试计算上拉电

10、阻RL的取值范围。TTL与非门在时的最大输电流为8mA，输出端的T5管截止时有50A的漏电流。CMOS或非门的输入电流可以忽略。要求加到CMOS或非门输入端的电压满足。给定电源电压。图P5.14解（1）根据的要求和TTL与非门的截止漏电流可求得RL的最大允许值（2）根据及TTL与非门的最大负载电流可求出的最小允许值故应取。5.15 在CMOS电路中有时采用图P5.15（a）（d）所示的扩展功能用法，试分析各图的逻辑功能，写出Y1Y4的逻辑式。已知电源电压VDD=10V，二极管的正向导通压降为0.7V。图P5.15解（a） （b） （c） （d）5.16 上题中使用的扩展方法能否用于TTL门电路？试说明理由。解 不能用于TTL电路。在图（a）电路中，当C、D、E任何一个为低电平时，分立器件与门的输出将高于TTL与非门的值，相当于TTL电路的逻辑1状态，分立器件的与门已不能实现与的逻辑功能了。同理，图（d）电路也不能于用TTL电路；在图（b）电路中，当C、D、E均为低电平时，三个二极管截止，TTL或非门输入端对地接有100k电阻，将使该输入端为逻辑1状态，故分立器件的或非门已失去了