第2章习题作业

1、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

2、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

3、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，112IBBBIVVVVRRR 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 IBSCCCBBIRVRVRV 7 . 07 . 07 .

4、 021 代人已知数值得代人已知数值得： 则则VB 4.7V时，三极管时，三极管T饱和。饱和。I1iBI2VI 4.7V10CCCESCScVVImAR （1）代人已知数值得：代人已知数值得：RC=0.58k(2) 临界饱和时，临界饱和时，IB=IBS 有：有： CSbIHIRV 7 . 0，得：得：Rb=6.5k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

5、ACA0 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：50.30.71016R得到：得到： i0.3V0.4mA不能提供发不能提供

6、发光二极管需光二极管需要的电流。要的电流。VOH10mA i 16mA0.25k R IBS Rb 6 -VBEiB =RC VCC-VCESIBS=Rb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。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200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200 Roff(700)则则TTL反相器输出为高电平。反相器输出为高

7、电平。0.7V3.6V0.8V1.5V（1）TTL 反相器反相器VB1=0.7V， T5截止，相当于输入低电平。截止，相当于输入低电平。（2）TTL 反相器反相器VB1=1.5V， T5截止，相当于输入低电平。截止，相当于输入低电平。VB12.1V ,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。0.2V0.9VRON(2k) 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10k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

8、输出高电压3.6V。3.6V2.1V1.4V2.1V1.4V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。电路。IIHVI=VCC-IIHR VIH(min)R (VCC-VIH(min)/IIH=(5-2)/0.04=75kY1=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=0.7k开门电阻开门电阻Ron=2.0k同时考虑图中各逻

9、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0VDD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

10、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VOH3.2V, VOL0.4V。 非门输入电流为非门输入电流为 IIL-1.6mA , IIH40uA。VOL0.4V时时, IOL(max)

11、= 16mA ，VOH3.2V 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注释：注释：TTL与非门输入低电平按门计，输入高电平按脚计。与非门输入低电平按门计，输入高电平按脚计。2IIH IOH(max)N1=20.04 0.4= 5IIL IOL(max)N2=1.6 16= 10题题2-13 如上题，其他条件相同，在

12、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 , IIH40A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注释：注释：TTL或非门输入高、低电平均按脚计。或非门输入高、低电平均按脚计。2IIH IOH(max

13、)N1=20.04 0.4= 52IIL IOL(max)N2=21.6 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中中VI2端得端得到的电压各为多少：到的电压各为多少：（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51电阻接地；电阻接地；（5）VI1经经10k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 k/V。 相当于相当于VI2端对地接端对地接20k电阻电阻T1（

14、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=1.4V。2.1V（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=1.4V。0.9V0.2VVI2T1（4 4）经经51电阻接地：电阻接地：VB1=0.75V，VI2=0

15、.05V= 0.05V（5）经经10k电阻接地：电阻接地：VI1=1.4V，VB1=2.1V，VI2=1.4V0.75V2.1V1.4V10k电阻上和电阻上和20k电阻上各自的电流值不同。电阻上各自的电流值不同。10kR1+51 51VI1=(VCC - VBE)VI2总结总结: 与门、与非门与门、与非门 情况相同情况相同总结总结: 对于或门、或非门对于或门、或非门无论无论VI1输入什么电平输入什么电平, VI2=1.4V或逻辑输入电路之间或逻辑输入电路之间无约束无约束关系，都为关系，都为1.4V题题2-16 若上题中若上题中TTL门电路改为门电路改为或非门或非门，用万用表测量，用万用表测量V

16、I2端端得到的电压各得到的电压各 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51电阻接地；电阻接地；（5）VI1经经10k电阻接地。电阻接地。万用表使用万用表使用5V量程，内阻为量程，内阻为20 k/V。 VI2题题2-17 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（20k）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

17、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51电阻接地；电阻接地；（5）VI1经经10k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。VI2。题题2-20 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=40 VCE(sat)=0.1V。 CMOS或非门或非

18、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200， IOH(max)=4mA，IOL(max)=-4mA。 TTL或非门或非门 IIH=40A， 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=5-60.042=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： IBS（1）