第3章习题及解答

第3章习题及解答1、为什么说74HC系列CMOS与非门在+5V电源工作时，输入端在以下四种接法下都属于逻辑0：(1)输入端接地；(2)输入端接低于1.5V的电源；(3)输入端接同类与非门的输出低电压0.1V；(4)输入端接10kΩ的电阻到地。解:对于74HC系列CMOS门电路来说,输出和输入低电平的标准电压值为：VOL=0.1V,VIL=1.5V,因此有:Vi=0<VIL=1.5V,属于逻辑门0Vi<1.5V=VIL,属于逻辑门0Vi<0.1<VIL=1.5V,属于逻辑门0(4)由于CMOS管的栅极电流非常小,通常小于1uA,在10kΩ电阻上产生的压降小于10mV即Vi<0.01V<VIL=1.5V,故亦属于逻辑0。2、求下图电路的输出逻辑表达式。解:输出逻辑表达式为3、下图表示三态门作总线传输的示意图，图中n个三态门的输出接到数据传输总线，D1，D2，……Dn为数据输入端，CS1，CS2……CSn为片选信号输入端。试问：(1)CS信号如何进行控制,以便数据D1,D2,……Dn通过该总线进行正常传输；(2)CS信号能否有两个或两个以上同时有效？如果出现两个或两个以上有效,可能发生什么情况？(3)如果所有CS信号均无效,总线处在什么状态？解:(1)根据图解可知,片选信号CS1，CS2……CSn为高电平有效，当CSi=1时第i个三态门被选中，其输入数据被送到数据传输总线上,根据数据传输的速度，分时地给CS1，CS2……CSn端以正脉冲信号,使其相应的三态门的输出数据能分时地到达总线上。(2)CS信号不能有两个或两个以上同时有效,否则两个不同的信号将在总线上发生冲突,即总线不能同时既为0又为1。(3)如果所有CS信号均无效,总线处于高阻状态。4、试分析下图所示的CMOS电路，说明它们的逻辑功能（A）（B）（C）（D）解：从图上看，这些电路都是三态门电路，分析这类电路要先分析使能端的工作情况，然后再分析逻辑功能。（a）当=0时，TP2和TN2均导通，由TP1和TN1组成的反相器正常工作，； 当=1时，TP2和TN2均截止，此时无论输入端A为高电平还是低电平，输出端均为高阻态； 因此该电路为低电平使能三态非门。（b）当=0时，或门的输出为，TP2导通，由TP1和TN1组成的反相器正常工作，； 当=1时，或门的输出为0,TP2和TN1均截止，此时无论输入端A为高电平还是低电平，输出端均为高阻态； 因此该电路为低电平使能三态缓冲器。（c）当EN=1时，TN2导通，与非门的输出为，由TP1和TN1组成的反相器正常工作，； 当EN=0时，与非门的输出为1,TP1和TN2均截止，此时无论输入端A为高电平还是低电平，输出端均为高阻态； 因此该电路为高电平使能三态缓冲器。（d）当=0时，传输门导通，由TP1和TN1组成的反相器正常工作，； 当=1时，传输门截止，此时无论输入端A为高电平还是低电平，输出端均为高阻态； 因此该电路为低电平使能三态非门。5、在用或非门时，对多余输入端的处理方法同与非门的处理方法有什么区别？解：对于或非门，其多余输入端必须接低电平，否则输出端将永远固定为低电平。而与非门的多余输入端必须接高电平。6、异或门能作为非门使用吗？为什么？解：异或门可以作为非门使用。因为根据，若使，必须一端接A，另一端接高电平。此时7、下图的(a)、(b)、(c)三个逻辑电路的功能是否一样，并分别写出F1、F2、F3的逻辑表达式。解：根据逻辑门的功能和OC门线与的特点，可以写出因为F1=F2=F3，说明三个电路的逻辑功能是一样的。8、写出下图中的各逻辑电路的输出F1、F2的逻辑表达式。VDDVDDT4(P)T2(N)FBA图2-13CMOS与非门T1(N)T3(P)解：E=0时，；E=1时，。将二者合并起来，可写成因有5kΩ的存在，所以。9、写出下图中的各个逻辑电路的输出F1、F2、F3的逻辑表达式或真值表。解：图(a)的C=1时，最上面的PMOS管和最下面的NMOS管都导通,。C=0时，最上面的PMOS管和最下面的NMOS管都不导通，输出F呈现高阻态。图(b)的A=1时，传输门导通，MOS管不导通，。A=0时，传输门截止，MOS管导通，构成CMOS非门，此时。图(c)的传输门始终导通,。10、试说明能否将与非门、或非门、异或门当做反相器使用？如果可以，各输入端应如何连接？解：能。将与非门的输入端并接或将其中一端接高电平、或非门的输入端并接或将其中一端接低电平、异或门的其中一端接高电平，如图2-17所示。11、指出下图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TTL电路。

解：与非门的三个输入端接高电平，输出为Y1=0；或非门的输入分别为高、低电平，输出为Y2=0；与非门的输入端一接高电平，一接低电平，输出为Y3=1；或非门的输入一高一低，输出为Y4=0；三态门的使能端输入无效电平，输出Y5为高阻态；三态门的使能端输入依然是无效电平，输出Y6为高阻态；异或非门的输入端一为高电平，一为低电平，输出Y7=0；与或非门的三个输入端接高电平，一个输入为低电平，输出为Y8=0。12、下图所示逻辑门均为CMOS电路，写出各电路输出的逻辑表达式。解：由题中给定逻辑图写出(a)(b)(c)

(d) 13、计算下图电路中接口电路输出端vC的高、低电平，并说明接口电路参数的选择是否合理，CMOS或非门的电源电压VDD=10V，空载输出的高、低电平分别为VOH=9.95V、VOL=0.05V，门电路的输出电阻小于200Ω。TTL与非门的高电平输入电流IIH=20μA，低电平输入电流IIL=-0.4mA。解：CMOS门的输出VO=VOH时，

IB>IBS，保证三极管处于饱和。CMOS输出VO=VOL=0.05V时，三极管截止，TTL输入电压VI=VIH=VCC-4IIHRC=5-4×0.02×2=4.84>VIHmin。只要CMOS输出VOH时，可以提高0.18mA电流，参数选择就是合理的。14、由三态门构成的总线传输电路如下图所示，图中n个三态门的输出接到数据传输总线，D0、D1、…、Dn-1为数据输入端，、、…、为片选信号输入端。试问：（1）片选信号应满足怎样的时序关系，以便数据D0、D1、…、Dn-1通过总线进行正常传输？（2）如果片选信号出现两个或两个以上有效，可能发生什么情况？（3）如果所有的信号均无效，总线处在什么状态？解：（1）片选信号任何时刻只能有一个为低电平；（2）总线冲突。（3）高阻态。15、分析如下图（a）、（b）所示电路的逻辑功能，写出电路输出函数S的逻辑表达式。（a）（b）解：（1）ABS000011101110输出S是A和B的异或函数，即（2）ABS000011101110输出S是A和B的异或函数，即16、下图中G1、G2、G3为LSTTL门电路，G4、G5、G6为CMOS门电路。试指出各门的输出状态（高电平、低电平、高阻态？）。解：Y1高电平，Y2高阻态，Y3低电平，Y4高电平，Y5低电平，Y6低电平17、由门电路组成的电路如下图所示。试写出其逻辑表达式。解：，，18、指出下图各门电路的输出是什么状态（高电平、低电平或高阻态）。假定它们都是T1000系列的TTL门电路。解：在图a中，三个输入端都相当于高电平，即逻辑1，由与非门的功能可知，其输出为低电平。在图b中，输入端接10kΩ电阻相当于高电平，即逻辑