《数字电子技术基础》课后习题及参考答案

第1章习题与参考答案

【题1-1】将下列十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数。

(1)25;(2)43;(3)56;(4)78

解:(1)25=(11001)2=(31)8=(19)|6

(2)43=(101011)2=(53)8=(2B)|6

(3)56=(111000)2=(70)8=(38)16

(4)(1001110)2>(116%、(4Eh

【题1-2】将下列二进制数转换为十进制数。

(1)10110001;(2)10101010;(3)11110001;(4)10001000

解:(1)10110001=177

(2)10101010=170

(3)11110001=241

(4)10001000=136

【题1-31将下列十六进制数转换为十进制数。

⑴FF;(2)3FF;(3)AB;(4)13FF

解:⑴(FF)16=255

(2)(3FF)i6=1023

(3)(AB)16=171

(4)(13FF)16=5119

【题1-4】将下列十六进制数转换为二进制数。

(1)11;(2)9C;(3)B1;(4)AF

解:⑴(11)16=(00010001)2

(2)(9C)|6=(10011100)2

(3)(B1)I6-(10110001)2

(4)(AF)I6=(10101111)2

【题1-5】将下列二进制数转换为十进制数。

(1)1110、01;(2)1010,11;(3)1100>101;(4)1001,0101

解:⑴(1110、01)2=14、25

(2)(1010、11)2=10>75

(3)(1001>0101)2=9、3125

【题1-6】将下列十进制数转换为二进制数。

⑴20、7;(2)10、2;(3)5、8;(4)101、71

解:(1)20、7=(10100,1011)2

(2)10、2=(1010、0011)2

(3)5、8=(101、1100)2

(4)101>71=(1100101、1011)2

【题1-7］写出下列二进制数的反码与补码(最高位为符号位)。

(1)01101100;(2)11001100;(3)11101110;(4)11110001

解:(1)01101100就是正数,所以其反码、补码与原码相同，为01101100

(2)11001100反码为10110011,补码为10110100

(3)11101110反码为10010001,补码为10010010

(4)11110001反码为10001110,补码为10001111

【题1-8】将下列自然二进制码转换成格雷码。

000;001;010;011;100;101;110;111

解:格雷码:000、001、01k010、110、111>101、100

【题1-9】将下列十进制数转换成BCD码。

(1)25;(2)34;(3)78;(4)152

解:⑴25=(0010OIODBCD

(2)34=(00110100)BCD

(3)78=(01111000)BCD

(4)152=(000101010010)BCD

【题1-10］试写出3位与4位二进制数的格雷码。

解:4位数格雷码；

0000>0001,001k0010、0110、0111,0101s0100>1100,nonnil、1010.1011>

1001,1000、

第2章习题与参考答案

【题27］试画出图题27(a)所示电路在输入图题2T(b)波形时的输出端8、C的波形。

jnni

------------------------B

(a)--------------------------------------------(b)

图题27

解：

ar-iniI_TL

-

B、V|_|UII_IJ

【题2-2】试画出图题2-2(a)所示电路在输入图题2-2(b)波形时的输出端X、丫的波形。

(a)(b)

图题2-2

解:

anniin

j

1n_TLn

JuUu

【题2-3】试画出图题2-3(a)所示电路在输入图题2-3(b)波形时的输出端X、丫的波形。

;外-it

、口口「口

LJIn।।

U~~LJ__I__IL_

nnIir-

【题2-4】试画出图题2-4(a)所示电路在输入图题2-4(b)波形时的输出端X、丫的波形。

d-Ljn_TLTL

口adT_n_Jln_n_

'口口「口

L_R_n_j__rL_n_

xnnnnnnn

_i_n_njLfuru-

【题2-5】试设计一逻蔓电路,手信号4可以控制信号B,使输出y根据需要为y=B或丫=万。

解:可采用异或门实现,y=M+A瓦逻辑电路如下：

【题2-6】某温度与压力检测装置在压力信号4或温度信号B中有一个出现高电平时，输

出低电平的报警信号，试用门电路实现该检测装置。

解:压力信号、温度信号与报警信号之间的关系为：y=RK有如下逻辑图。

【题2-7】某印刷裁纸机，只有操作工人的左右手同时按下开关A与B时，才能进行裁纸操

作，试用逻辑门实现该控制。

解:开关A、B与裁纸操作之间的关系为y=A+B,逻辑图如下：

◎

【题2-8】某生产设备上有水压信号A与重量信号B,当两信号同时为低电平时，检测电路

输出高电平信号报警，试用逻辑门实现该报警装置。

解:水压信号A、重量信号B与报警信号之间的关系为丫=4式瓦逻辑图如下：

【题2-9］如果如下乘积项的值为1,试写出该乘积项中每个逻辑变量的取值。

(1)AB;(2)ABC-(3)ABC;(4)AliC

解:⑴A=1,B=1

(2)A=1、B=l、C=0

(3)A=O,B=1,C=O

(4)A=l,B=0或C=1

【题2-10】如果如下与项的值为0,试写出该与项中每个逻辑变量的取值。

(1)A+B;(2)A+B+C;(3)^4+B+C;(4)A+B+C

解:(l)A=0,B=0

(2)A=0,B=l或C=1

(3)A=l,B=0,C=l

(4)A=0,B=l或C=0

【题271】对于如下逻辑函数式中变量的所有取值，写出对应丫的值。

(1)丫=A8C+A》;(2)y=(A+B)(A+E)

解:⑴y=ABC+AR=A(c+fi)

ABcY

0000

0010

0100

0110

1001

1011

1100

1111

(2)Y=(A+8)(4+历=A

当A取1时，输出Y为1,其她情况Y=0。

【题2-12］试证明如下逻辑函数等式。

(l)AB+ABC=A13;(2)AB<iC+C)+AC=AB+AC-,

(3)+8C)+AC=A(BC)+AC

解：(1)左边=4否+45。=4反1+。)=4否=右边

(2)左边=43(C+0+AC=A5+4C=右边

(3)左边二A(BC+8C)+AC=A(8C)+AC=右边

【题273】对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。

(1)y；=A+B;(2)Y2=AB;(3)=AB(C+;(4)y；=CA+BC+CEO+BC

解:⑴〉=4+8=而(2)Y2=AB=A+B

⑶匕=A8(C+D)=A6+(C+O)=A+8+C。

⑷

Y4=(A+BC+CD)+BC=(ABaC+D)+BC=ABC+ABCD+BC=ABC+BC=AB+BC

【题274】试用代数法化简如下逻辑函数式。

(1)匕=A(A+B);(2)与=3C+4C;(3)L=A(A+AB)

解:

⑴匕=A(A+8)=A

⑵=BC+4C=C

⑶匕=A(A+M)=A

【题2-15］试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。

(1)X=AB+ABC+ABCD+ABCDE;(2)Y2=AB+^BC+A;

(3)%=AB+&+月C+AB

解：

(DX=Jd3+ABC+ABCD+ABCDE=AB

(2)Y2=AB+ABC+A=A+C

(3)L=AB+%+3C+AB=AB+C

【题2-16］试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。

(1)X=ABC^(A-^B+C)+ABCD;(2)Y2=ABCD+ABCD+^BCD;

(3)L=ABC(AB+C(BC+AC))

^:(l)Yl=ABC+(A+B+C)+ABCD=AB

(2)Y2=ABCD+ABCD+ABCD=AB+CD

(3)Y3=ABC(AB+C(BC+AC))=ABC

【题277】将如下逻辑函数式转换成最小项之与形式。

(1)乂=(A+5)(C+4);(2)与=(4+8弓)。；(3)匕=AB+CO心5+CO);

(4)Y4=AB(BC+BD)

解:(1)K=(A+X)(C+8)=Z〃(156,7)

(2)Y2=(A+BC)C=(5,7)

(3)%=A3+CO35+CD)=Y/H(3,7,11,12,13,1415)

(4)Y4=AB(BC+BD)(1345)

【题278】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。

(1)｝；=ABC+ABC+B;(2)3=A+A§C+A5;

(3)匕=A乙+A5+48;(4))；=ABC+AC+C

(1)升=ABC+ABC+B

(2)力=A+A5C+AB;

(3)^=AC+AB+AB

(4)Y4=ABC+AC+C

【题279】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。

解：

⑴尸(A,8,C,D)=Z〃z(0,1,2,8,9,10,12,13,14/5);

=AB+BD+BC

(2)尸(AB,C,D)=^m(2,4,5,6,7,11,12,14,15);

Y2=AB+BD+ACD+ACD

⑶尸(A&C,D)=£〃?(0,2,4,6,7,8,12,14,15)

Y^CD+AD+BC

【题2-20］试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式。

解：

(1)F(A,B,C,D)=^w(3,5,8,9,10,12)+2,13);

X^AB+JD+AC+CD

(2)F(A,B,C,D)=Z〃K4,5,6,13,14,15)+^<7(8,9,10,12);

Y2=BC+BD+AB

(3)F(A,B,C,D)=工皿0,2,9,11,13)+工或4,8,10,15)

【题2-21］将如下逻辑函数式画成真值表。

解：

⑴匕=AB+BC;

ABcY1

0000

0010

0100

01I1

1000

1010

1101

1111

⑵N=(A+B)C;

ABcY

00()0

0010

0100

01II

1000

【题2-23］写出图题2-23所示逻辑电路的逻辑函数式。

图题2-23

解：(I)Y=M=A+5

(2)K=(A+B)C=AC+BC

【题2-24］画出如下逻辑函数式的逻辑电路图。

⑴AB+A5;

(2)AB+AB+ABC;

(3)AB(C+D);

(4)A+8(C+O(8+C))

A

B

c

D

【题2-25］写出表题2-25的与或逻辑函数式。

Y=~ABC+ABC+ABC+ABC表题2-25

【题2-26］用与非门实现如下逻辑函数。

ABCY

(l)F=ABC=ABC0000

0011

0100

0110

1001

1011

1100

(2)F=AB+CD=AB+CD=ABCD

Ao

B

C-F

D

(3)F=(A+8)(C+O)=AC+BC+AD+BD=AC+BC+AD+BD=ACBCADBD

【题2-27】用或非门实现题2-26中的逻辑函数。

(\)F=ABC=ABC=A+'B+C

(2)F='AB+CD='AB+CD=A+B+C+D

(3)F=(A+B)(C+D)=AC+BC+AD+BD=AC+BC+AD+BD=ACBCADBD

=(A+C)(8+C)(A+O)(3+£))=(A+C)+(3+C)+(A+O)+(B+O)

A

B

c

D

第3章习题与参考答案

【题37］试画出74HC与74LS系列逻辑门电路的输出逻辑电平与输入逻辑电平示

意图。

解:74HC系列(5V):74LS系列：

5V

5V

4.44V

3.5V

2.5V

2.7V

2.0V2

1.5V

1.1V

0.8V

0.5V

0.5V

0V

0V

5V'CMOS

5VLS

【题3-2】某逻辑门的输入低电平信号范围为-3〜-12V,输入高电平范围为3〜12V。

若该逻辑门的输入电压值为-5V、-8V、+5V、+8V,对于正逻辑约定，这些电压值各代表

什么逻辑值？若就是采用负逻辑约定，这些电压值各代表什么逻辑值？

解：-5V、-8V代表逻辑0;+5V、+8V代表逻辑1

若就是复逻辑：-5V、一8V代表逻辑1;+5V、+8V代表逻辑0

【题3-3】CMOS非门电路采用什么类型的MOS管？

解:采用一个PMOS管与一个NMOS管。

【题3-4】试确定图题3-4所示的MOS管中，哪些就是导通的？哪些就是截止的？

+5V

(a)

图题3-4

解：(a)通;(b)通;(c)通;(d)通

【题3-5］试分析图题3-5所示MOS电路的逻辑功能，写出丫端的逻辑函数式，并画出逻

辑图。

图题3-5

解:

ABcDY

00001

00010

00100

00110

01001

01010

01100

01110

10001

10010

10100

I0110

1I000

11010

11100

11110

Y=ACD+BCD

ABcDY

00001

00011

00101

00111

01001

010I1

01101

01110

10001

10011

10101

10110

11001

11011

11101

11110

y=AB+C+D

【题3-6】请查阅74HC04手册,确定该器件在4、5V电源时的高电平与低电平噪声容限。

解:查手册74HC04,Vcc=4、5V时：

VlHmin=3、15V,V|Lmax=l、35V

20口人负载电流时、0输m=4、4V,VoLmax=0、IV

VNL=ViLmax-VoLmax=l、35丫-0、1V=1、25V

VNH=V°Hmin-V】Hmin==4、4V—3、15V=1、25V

4mA负载电流时:V°Hmin=4、18V,V°Lmax=0、26V

VNL=V1tmM-V°Lm*l、35V—0、26V=1、09V

VNH=VoHmin-ViHmin==4、18V—3、15V=1、03V

【题3-7］某门电路的输出电流值为负数,请确定该电流就是拉电流还就是灌电流。

解:流出芯片的电流为负数，因此为拉电流。

【题3-81请查阅74HC04手册,确定该器件在拉电流4mA负载时，可否保持V0Hmin>

4V(匕c=4、5V)»

解:可以保持V°H>4V,因为VoHmi产4、18V

【题3-9】请查阅74HC04手册,确定该器件在灌电流4mA负载时，可否保持VOLmax<0、

4V(%=4、5V),

解:可以保持VOL<0、4V,因为VoLmax=0、26Vo

【题3-101请查阅74HC04手册，确定该器件在驱动74HC00时的高电平与低电平扇出系数。

解:若输出高电平为Vcc-0、IV时，高电平扇出系数NH=IoHmax/IiH=0、02mA/1uA=20

若扇出低电平为0、IV时，低电平扇出系数NL=IoLmax/IiL=0、02mA/luA=20

【题371】查阅商业温度范围的74HC00芯片手册，回答如下问题：

(1)电源电压范围；

(2)输出高电平电压范围；

(3)输出低电平电压范围；

(4)输入高电平电压范围

(5)输入低电平电压范围；

(6)该芯片的静态电源电流；

(7)典型传播延迟时间；

(8)扇出系数。

解:(1)电源电压范围2~6V

(2)输出高电平范围:当IOHW20uA时:(Vcc—O、1V)~Vcc

当Vcc=3V、|IOH|W2、4mA时:2、34V-3V

当Vcc=4、5V、|IOH|W4mA时:3、84V~4、5V

当Vcc=6V、|IOHIW5、2mA时:5、34V-6V

(3)输出低电平范围:当IOLW20UA时:GND+O、1V

当Vcc=3V、|IOL|W2、4mA时:0V~0、33V

当Vcc=4、5V、|Ioi」W4mA时:0V~0、33V

当Vcc=6V、|IOL|W5、2mA时:0V~0、33V

(4)输入高电平电压范围

当Vcc=2V时,1、5V-2V

当Vcc=3V时,2、1V-3V

当Vcc=4、5V时,3、15V~4、5V

当Vcc=6V时,4、2V-6V

(5)输入低电平电压范围；

当Vcc=2V时,0V~0、5V

当Vcc=3V时,0V~0、9V

当Vcc=4、5V时,OV~1、35V

当Vcc=6V时,OV~1、8V

(6)该芯片的静态电源电流;6V时:2uA/每封装

(7)典型传播延迟时间；

Vcc=2V时,tpHL=tpi-H=75ns;

Vcc=3V时,tpHL=tpLH=30ns;

Vcc=4、5V时,tpHL=tpi-H=15ns;

Vcc=2V时,tpHL=tpm=13ns;

(8)扇出系数。

如果保证输出电流小于20PA时输出高低电平,则由于输入漏电流为±1UA,因此有扇

出系数为20o

【题3-12］请叙述CMOS数字电路输入端不能悬空的原因。

解:因为CMOS电路的输入端具有非常高的输入阻抗,容易受到干扰，一旦受到干扰后,

会使输出电平发生转换，产生功耗，因此输入端不能悬空,应该连接确定的逻辑电平。

【题3-131去耦电容的安装位置与芯片电源引脚之间的距离有何关系？

解:去耦电容的作用就是消除芯片动作对电源电流的影响，或就是消除电源电压波动对芯片

的影响，因此越接近芯片的电源引脚越好。

【题374】门电路有哪两个重要时间参数？各有何意义？

解:一个就是输出瞬变时间，门电路的输出从一个状态向另外一个状态转换需要的过渡

时间。

另外一个就是传输延迟时间，就是输入信号变化到输出信号变化之间需要的时间。

【题3-15］某CMOS开漏输出门驱动发光二极管，若电源电压为5V,发光二极管电流为

5mA,发光管压降为1、8V,试计算上拉电阻值。

解:忽略开漏输出门的管压降，上拉电阻R心(5-1、8)/5=0、64k0

【题3-16］试判断图题3-16中哪个三极管就是导通或就是截止的。

图题3T6

解:(a)导通;(b)截止;(c)导通;(d)截止

【题3-17］请查阅74LS00手册，确定该门的高电平与低电平噪声容限。

解:查手册74LS00,VCC=5V时：

VIHmin=2V,VILmax=0.8V

-400UA拉电流时:V°Hmin=2、7V；8mA灌电流时,V°Lmax=。、5V

低电平噪声容限:VNL=ViLa一V°Lmax=0、8丫-0、5V=0、3V

高电平噪声容限:VNH=V°Hmin—ViHmin==2、7V—2V=0、7V

【题3-18］请回答TTL电路的灌电流能力强还就是拉电流能力强？

解:灌电流能力为8mA,拉电流能力为0、4mA.因此灌电流能力强。

【题3-191试计算74LS系列门驱动74LS系列门时的扇出系数。

解:查手册可知,LH=20u0、4mA

因此有NH=IoHmax/hHnm=400/20=20

NL=IoLmax〃ILmax=8/0、4=20

【题3-20］当74LS系列门电路采用拉电流方式驱动流过5mA电流的发光二极管时，出现

什么情况？若就是采用74HC系列电路驱动，有什么不同不？

解:74LS下列电路的拉电流能力只有0、4mA,因此驱动发光二极管时，二极管亮度很小;而

采用74HC系列电路时，有足够的驱动能力使发光二极管发光。

【题3-21］连接5V电压的上拉电阻要保持15个74LS00输入为高电平，上拉电阻的最大

阻值就是多少？若按照计算的最大阻值，高电平噪声容限为多少？

解:若使上拉高电平与74LS输出高电平VOHmin相同，则有

Rmax=(Vcc—V°Hmin)/(15XIIHniax)=(5-2,7)/(15X20uA)=7、66kQ

选为7、5kQ。

对于所选7,5kQ电阻,有上拉高电平=5—(7、5kQ义(15X20uA))=2、75V,因此有噪

声容限为0、75Vo

【题3-22］有源输出(图腾柱)与集电极开路(OC)输出之间有什么区别？

解:OC门输出端只能输出低电平与开路状态,其输出级需要上拉电阻才能输出高电平,

且上拉电源可以与芯片电源不同，因此常用于不同电源电压芯片之间实现信号电平变

换,OC门输出端可以并联实现线与；

有源输出可以输出低电平与高电平，两个有源输出端连接在一起时，若就是一个输出端

输出高电平，另外一个输出端输出低电平时，可引起较大电流损坏输出级。

【题3-23］查阅商业温度范围的74LS00芯片手册，回答如下问题：

(1)电源电压范围；

(2)输出高电平电压范围；

(3)输出低电平电压范围；

(4)输入高电平电压范围；

(5)输入低电平电压范围；

(6)该芯片的电源电流；

(7)典型传播延迟时间；

(8)扇出系数。

解:⑴电源电压范围4、75~5、25V

(2)输出高电平范围:当|IOH|<0、4mA时:2、7V-5V

(3)输出低电平范围:当IOLW8mA时:0~0、5V

(4)输入高电平电压范围:2V~5V

(5)输入低电平电压范围;0~0、8V

(6)该芯片的静态电源电流；

5^5V时:ICCH=1、6mAz每封装

5、5V时:ICCL=4、4mA/每封装

(7)典型传播延迟时间；

tpHL=10ns;

tpLH=9ns;

(8)扇出系数。

高电平输入电流IIH=20口A,输出IOH为400PA,因此高电平扇出系数为20。

低电平输入电流片.=0、4mA,输出IOL为8mA,因此低电平输出心事为20。

【题3-24］试确定图题3-24所示74LS门电路的输出状态(设电源匕c为5V),

图题3-24

解:

Y1=高电平;Y2=开路;丫3=高电平;Y4=高阻;丫5=高电平;丫6=高电平

丫7=高电平;丫8=高阻;丫9=高电平;Y10=高电平

【题3-25］试确定图题3-25所示74HC门电路的输出状态(设电源为5V)。

图题3-25

解:Y1=高电平;丫2=低电平;丫3=低电平

【题3-26］试确定图题3-26所示74LS门电路的输出负载就是灌电流还就是拉电流，并确

定最大电流值。

图题3-26

解：(1)输出低电平,因此就是灌电流负载，保证输出为0、5V时的最大电流值为8mA。

(2)输出高电平,因此就是拉电流负载，保证输出为2、7V时的最大电流值为0、4mA。

［题3-27］写出图题3-27所示电路的逻辑函数式。若就是每个门的

/oL(max)=20mA,%L(max)=0、25V,假设丫端连接10个TTL负载。试求电源电压就是5V情况下的

最小上拉电阻值。

+5V

A——&

B——Q

C——&

0--------------------Y

D——Q

E-----&

F——

图题3-27

解:逻辑函数式:丫=而而屈

若假设每个LSTTL低电平输入电流为0、4mA,则有：

_

Rmin=(VcC-VOLmax)/(IoLn1ax10X0>4)

=(5V—0、25V)/(20mA-4mA)七0、3kQ

【题3-28］图题3-28所示的74LS电路中，若就是Vn为下列情况时为多少？(这里假

设电压表内阻为50kQ)o

(1)%悬空。

(2)%接低电平(0、3V)o

(3)%接高电平(3、6V).

(4)%经过68。电阻接地。

⑸外经过10kC电阻接地。

图题3-28

解:设肖特基二极管压降为0、25V,晶体管发射结压降0、6V,则有

(l)V|2^1V;(2)Vl2^0>3V;(3)V|2^1V;(4)Vl2«=0V;(5)Vl2^1V;

【题3-29］试说明如下各种门电路中哪些输出端可以直接并联使用？

(1)具有推拉输出(图腾柱)的TTL电路。

(2)TTL电路OC门。

(3)TTL电路三态门。

(4)具有互补输出(非门)结构的CMOS电路。

(5)CMOS电路OD门。

(6)CMOS电路三态门。

解:⑵⑶⑸(6)可以。

第4章习题与参考答案

【题4-1】写出图题4T的输出逻辑函数式。

图题47

解:(1)匕=M+AC+A=A+C

(2)Y2=AB+ACD+BDD=AHB+CD)=A+J+cb=A+Hc+E)D

【题4-2】使用与门、或门实现如下的逻辑函数式。

(1)^=ABC+D(2)Y2=A(CD+B)(3)£=A8+C

解：

【题4-3】使用与门、或门与非门，或者与门、或门与非门的组合实现如下的逻辑函数式。

(1)X=A3+及？(2)4=A(乙+8)(3)匕=而d+8(£F+G

【题4-4]试写出图题4-4所示电路的逻辑函数式，列出真值表，并分析该甩路的逻辑

功能。

图题4-4

解：

Y\=AB+AC+BC

ABcY1

0（）00

0010

0100

0111

1000

1011

1101

1111

此电路就是三人表决电路，只要有两个人输入1,输出就就是lo

Y2=ABCD-ABCD-ABCDABCD=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD

ABcDY2

0（）000

00010

0()10o

00110

01000

01010

01100

01111

10000

10010

10100

10111

11000

11011

11101

11110

该电路在4个输入中有3个为1时，输出Y2为1。

【题4-5］逻辑电路与其输入端的波形如图题4-5所示，试画出逻辑电路输出端丫的波形。

__n__n

图题4-5

解:y=4+J

A_JI__IL

J-LTLJ-LJ-L

Bv-UU

【题4-6］图题4-6所示的逻辑电路中，与非门为74LS00,或非门就是74LS02,非门就是74LS04。试

分析该电路的最大传输延迟时间。

A

B

图题4-6

解:74LS00、74LS02与74LS04的最大tPHL与tPLH都就是15ns,因为A信号经过4级门

达到输出端X,因此最大传输延迟时间为4X15ns=60ns。

【题4-7］图题4-7所示的就是家用报警器装置，该装置具有6个开关，各开关动作如下：

图题4-7

人工报警开关M,该开关闭合时，报警信号ALARM=1,开始报警。

报警使能开关EN,该开关闭合时，窗户、门与车库信号才能使ALARM=1。

复位开关RST,该开关断开时，取消报警。

窗户开关W,该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使ALARM=1,开始报警。

门开关D,该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使ALARM=1,开始报警。

车库开关G该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使ALARM=1,开始报警。

(I)试写出图示电路的逻辑函数式。

(2)该报警装置采用了HC、LS与HCT系列的门电路，试计算电路接口之间的噪声容限。

(3)确定开关与74HC04之间、74HCT32与9013晶体管之间的接口电路就是否可以正确动作。

(4)试计算该电路的最大静态功耗，若用5V电压、800mA-h的电池供电,可以工作多长时间。

各芯片静态电源电流如下：

四2输入或门74HCT32的静态电源电流/C『20)JA,每个引脚附加电源电流小廿。、5mA;

六非门74HC04的电源电流/cc=2|iA;四2输入与门74LS08的电源电流丘『4、8mAlcCL=8、

8mAo

解：

(1)图示电路的逻辑函数式为:ALARM=M+ENRSTW+D+G)

(2)三种逻辑电路之间的噪声容限

74HC04驱动74LS08,高电平噪声容限为4、9V—2V=2、9V;低电平噪声容限0、8V-

0、26V=0、54Vo

74HCT的输入信号兼容TTL,因此LS08电路可以驱动HCT32电路，因此噪声容限计算

如下：

高电平噪声容限=2、4V-2V=0、4V;低电平噪声容限为0、8V-0、5V=0、3V。

(3)输入开关与逻辑电路之间、逻辑电路与9013晶体管之间就是否正常动作

输入开关信号RST、D、G、W的与74HC04连接，由于HC系列电路的输入电阻很大,

只需要1uA电流，因此开关信号的高电平近似为5V,低电平近似为0,因此高电平噪声容限

为1、5V,低电平噪声容限为1、5V;

输入开关信号EN与74LS08连接,74LS08低电平输入电流为0、4mA,因下拉电阻为

Ik。,因此输入低电平VIL为0、4V,因此低电平噪声容限为0、8V—0、4V=0、4V,高电平噪

声容限为5V-2V=3Vo

输入开关信号M与74HCT32连接，由于74HCT32的输入电流为1uA,因此开关输入信

号的高电平接近于5V,低电平接近于0V,因此高电平噪声容限为5V—2V=3V,低电平噪声容

限为。8—1=0、8V;

HCT32的高电平驱动能力在4mA时,可保证输出高电平为4V,因此有9013三极管的基

极电流为IB=(VOHmax-VBE)/R6=(4V-0.7V)/2、2kQ=l、5mA。若9013的电流放大倍数为180

倍,因此有临界饱与集电极电流IC=1>5mAX180=270mA,也就就是IC小于270mA时,9013

处于饱与区，大于270mA时9013处于放大区。若蜂鸣器SPK的工作电流为20mA,因此9013

可以可靠饱与导通。

(4)试计算该电路的最大静态功耗，若用5V电压、800mA-h的电池供电,可以工作多长时间。

各芯片静态电源电流如下：

74HC04的静态电流为2pA。若就是4个门都输出高电平，每个驱动74LS08的高电平

输入电流为20NA,共80RA。ICC04=2|JA+4X20pA=82|jA,

74HCT32的静态电流为20wiA;每个引脚附加电源电流0、5mA,则附加电源电流6义0、

5mA=3、02mA;报警时,74HCT32在输出高电平时，驱动三极管的基极电流为1、5mA。

不报警时的电流:【cc32=20pA+6X0、5mA=3、02mA

报警时的电流:ICC32=20|JA+6X0、5mA+l、5mA=4、52mA

74LS08的平均静态电流ICCO8=(/CCH+/CCL)/2=(4、8mA+8、8mA)/2=6、8mA。

报警动作时流过上下拉电阻的最大电流IR=6X(5V/lkQ)=6mAo

不报警动作时,3个上下拉电阻的电流1R=3X(5V/lkQ)=3mA。

报警动作时的蜂鸣器工作电流IsPK=20mA。

蜂鸣器不报警动作时的电源电流Ice为：

ICC=ICCO4+ICC32+ICCO8+IR=°、082mA+3、02mA+6、8mA+3mA212、9mA

若就是采用若用5V电压、800mA-h的电池供电,可以工作时间t=800/15、9^61、5h„

蜂鸣器动作时的电源电流I”为：

ICC=1CCO4+ICC32+ICCO8+IR+ISPK=O、082mA+4、52mA+6、8mA+6mA+20mAQ37、4mA

若就是蜂鸣器一直报警,5V电压、800mA・h的电池只能工作约800/37、4-20h。

若要增加运行时间,需要全部使用HC系列芯片，同时将上下拉电阻阻值增加到400kQ,