第2章 习题作业

练习作业实验第2章逻辑门电路习题本章重点因此: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)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ts

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。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？(2)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）练习ts存储时间tf下降时间toff>ton，ts>tf，toff=ts+tf

(1)设三极管T的开启电压VBE=0.7V，<0.7V,代人已知数值得：

因此VI<2.8V时，三极管T截止。

(2)根据三极管T饱和条件：iB＞IBS代人已知数值得：则VB<0.7V三极管截止，有：因此VI>4.7V时，三极管T饱和。×I1iBI2VI<2.8VVI>4.7V（1）代人已知数值得：RC=0.58kΩ(2)

临界饱和时，IB=IBS

有：，得：Rb=6.5kΩ逻辑图如下：

输入输出

注释S1S0

YEN1EN2EN3000110

11

题2-10

分析题图2-67所示电路，求输入S1

,S0各种取值下的输

出Y，填入题表2-10中。B'A'C'A'011101000101总线题2-14

设发光二极管的正向导通电流为10mA，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

管支路中的限流电阻阻值。0.3V16mA设发光二极管导通电压为0.7V,为了满足电流要求，则限流电阻R应满足下面不等式：得到：

i0.3V0.4mA不能提供发光二极管需要的电流。VOH10mA<i<16mA0.25kΩ<R<0.4kΩ题2-17试分析图2-72中各电路的逻辑功能，写出输出的逻辑函数式。(a)

(b)

Y=(A'B'C')''=(A+B+C)'Y=((A'+B'+C')')''=A·B·C题2-18计算图2-73电路中上拉电阻RL的阻值范围。其中G1,G2

,G3是74LS

系列的OC门，输出管截止时的漏电流ICEO

≤100μA，输出低电平VOL≤0.4V时允许的最大负载电流IOL

(max)=8mA。G4,G5

,G6

为74LS

系列与非门，它们的输入电流为|IIL|≤0.4mA、IIH≤20μA。给定VCC=5V,要求OC门的输出高、低电平应满足VOH≥3.2V

,VOL≤0.4V。IRL(1)当vO=VOH时VOHICEOICEOICEO

OC门输出级T5截止，只有很小的漏电流ICEO。IIHIIHIRL=3ICEO+6IIHvO=VCC-IRLRL≥VOH(min)负载TTL与非门，输入高电平电流按脚计。RL的最大值(2)当vO=VOL时IOLIILIILIIL只有一个OC门输出低电平是最不利情况，灌入电流小于IOL(max)。VOLIOL(max)=IRL+3IIL

负载TTL与非门，输入低电平电流按门计。RL的最小值IRLvO=VCC–IRLRL≤VOL(max)题2-2

试写出三极管的饱和条件，并说明对于题图2-62的电路，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：

作业题所以，能使未达到饱和的三极管饱和的方法：iB>IBSRb

6-VBEiB=βRC

VCC-VCESIBS=Rbβ题2-5为什么说TTL反相器输入端在以下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)输入端接同类门的输出低电压0.2V。(4)输入端接200Ω的电阻到地。（4）TTL反相器接的输入端负载200Ω<Roff(700Ω)则TTL反相器输出为高电平。0.7V3.6V0.8V1.5V（1）TTL反相器VB1=0.7V，

T5截止，相当于输入低电平。（2）TTL反相器VB1=1.5V，

T5截止，相当于输入低电平。VB1<2.1V,T5截止，（3）TTL反相器VB1=0.9V，

T5截止，相当于输入低电平。0.2V0.9V<2.1V(1)输入端A悬空，VB1=2.1V，T5饱和导通，输出低电平。题2-6为什么说TTL反相器输入端在以下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)输入端接同类门的输出高电压3.6V。(4)输入端接10kΩ的电阻到地。悬空2.1V0.2V(2)TTL反相器VIH(min)=2.0V，输入端接高于2V的

电源相当于输入高电平。(此时反相器输出低电平）(4)因为TTL反相器接的输入端负载10kΩ>RON(2kΩ)则TTL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。>2.0V2.1V0.2V(3)输入端接同类门的输出高电压3.6V。3.6V2.1V1.4V2.1V1.4V题2-7

指出图2-65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74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TTL反相器电路输入端负载特性：关门电阻Roff=0.7kΩ开门电阻Ron=2.0kΩ同时考虑图中各逻辑门的功能特点:题2-8

说明图2-66中各门电路的输出是高电平还是低电平。已知它们都是74HC系列的CMOS电路。根据CMOS门在输入正常工作电压0~VDD时，输入端的电流为“0”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：

图2-66Y1=1Y2=1Y3=0Y4=0

题2-11

在题图2-68所示的TTL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。错误,普通TTL门不能“线与”正确错误,逻辑错误Y2=(AB)'⊙1=(AB)'(a)Y1=(AB)'(CD)'(b)Y2=(AB)'(c)Y2=(AB+C)'题2-12

在图示的由74系列TTL与非门组成的电路中，计算GM门驱动多少同样的与非门。要求GM门VOH≥3.2V,

VOL≤0.4V。非门输入电流为IIL≤-1.6mA

,

IIH≤40uA。VOL≤0.4V时,

IOL(max)=16mA，VOH≥3.2V时，IOH(max)=

-0.4mA。

GM的输出电阻可忽略不计。GM输出的高电平VOH时：分两种情况讨论：GM输出的低电平VOL时：考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数N=5VOHVOL注释：TTL与非门输入低电平按门计，输入高电平按脚计。2×IIH

IOH(max)N1=2×0.040.4==5IIL

IOL(max)N2=1.616==10题2-13

如上题，其他条件相同，在图2-70所示的由74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IIL≤-1.6mA,IIH≤40μA计算门GM能驱动多少同样的或非门。GM输出的高电平VOH时：分两种情况讨论：GM输出的低VOL电平时：考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数N=5VOHVOL注释：TTL或非门输入高、低电平均按脚计。2×IIH

IOH(max)N1=2×0.040.4==52×IIL

IOL(max)N2=2×1.616==5题2-15试说明在下列情况下，用万用表测量图2-71中VI2端得到的电压各为多少：（1）VI1悬空；（2）VI1接低电平（0.2V）；（3）VI1接高电平（3.2V）；（4）VI1经51Ω电阻接地；（5）VI1经10kΩ电阻接地。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20

kΩ/V。

相当于VI2端对地接20kΩ电阻T1（1）悬空端连接的发射结不导通，只有VI2端的发射结导通，总电路等同一个反相器。VB1=2.1V,VI2=1.4V。2.1V（2）接低电平(0.2V)时：连接VI1端的发射结导通，VB1=0.9V，此时接端VI2的发射结也导通，发射结压降0.7V，VI2=0.2V。（3）接高电平（3.2V）：情况同（1），则VI2=1.4V。0.9V0.2V·VI2T1（4）经51Ω电阻接地：VB1=0.75V，VI2=0.05V=

0.05V（5）经10kΩ电阻接地：VI1=1.4V，VB1=2.1V，VI2=1.4V0.75V2.1V1.4V10kΩ电阻上和20kΩ电阻上各自的电流值不同。10kΩR1+51Ω

51ΩVI1=(VCC

-VBE)·VI2总结:与门、与非门

情况相同总结:对于或门、或非门无论VI1输入什么电平,VI2=1.4V或逻辑输入电路之间无约束关系，都为1.4V题2-16若上题中TTL门电路改为或非门，用万用表测量VI2端得到的电压各为多少：（1）VI1悬空；（2）VI1接低电平（0.2V）；（3）VI1接高电平（3.2V）；（4）VI1经51Ω电阻接地；（5）VI1经10kΩ电阻接地。万用表使用5V量程，内阻为20

kΩ/V。

·VI2题2-17

若将图2-71中的门电路改为CMOS与非门，试说明当为题2-15给出的五种状态时测得的各等于多少?万用表的等效内阻（20kΩ）压降为0，则给出的五种状态时测得的VI2均为0V。（1）VI1悬空；（2）VI1接低电平（0.2V）；（3）VI1接高电平（3.2V）；（4）VI1经51Ω电阻接地；（5）VI1经10kΩ电阻接地。CMOS门输入端不允许悬空；两个输入端的电平互不影响；输入电流为零。·VI2。题2-20计算图2-74所示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。三极管β=40

VCE(sat)=0.1V。CMOS或非门VDD

=5V，空载输出VOH=4.95V，VOL=0.05V，

输出电阻小于200Ω，IOH(max)=4mA，IOL(max)=-4mA。

TTL或非门IIH=40μA，IIL=-1.6mA。

CMOS门输出高低电平虽然满足TTL门电路的要求，但输出电流不满足要求。1.CMOS门输出VOL=0.05V时，晶体管T截止，输出：Tvc=Vcc–6IIHRCvc=5-6×0.04×2=4.52V符合高电平要求。VOL三极管反相器×驱动TTL门较多时，采用三极管反相器进行转换，电流满足要求，检验电平是否满足要求：<4mA1.6×6mAVOL(

+6IIL)VCC-VCESRCIBS=1βCMOS门输出VOH