数字电路与逻辑设计习题_3第三章集成逻辑门
第三章集成逻辑门
一、选择题
1. 三态门输出高阻状态时，是正确的说法。
A.用电压表测量指针不动
B.相当于悬空
C.电压不高不低
D.测量电阻指针不动
2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有。
A.与非门
B.三态输出门
C.集电极开路门
D.漏极开路门
3．以下电路中常用于总线应用的有。
A.T S L门
B.O C门
C.漏极开路门
D.C M O S与非门
4．逻辑表达式Y=A B可以用实现。
A.正或门
B.正非门
C.正与门
D.负或门
5．T T L电路在正逻辑系统中，以下各种输入中相当于输入逻辑“1”。
A.悬空
B.通过电阻 2.7kΩ接电源
C.通过电阻 2.7kΩ接地
D.通过电阻510Ω接地
6．对于T T L与非门闲置输入端的处理，可以。
A.接电源
B.通过电阻3kΩ接电源
C.接地
D.与有用输入端并联7．要使T T L与非门工作在转折区，可使输入端对地外接电阻R I。
A.＞R O N
B.＜R O F F
C.R O F F＜R I＜R O N
D.＞R O F F
8．三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可。
A.降低饱和深度
B.增加饱和深度
C.采用有源泄放回路
D.采用抗饱和三极管
9．C M O S数字集成电路与T T L数字集成电路相比突出的优点是。
A.微功耗
B.高速度
C.高抗干扰能力
D.电源范围宽
10．与C T4000系列相对应的国际通用标准型号为。
A.C T74S肖特基系列
B.C T74L S低功耗肖特基系列
C.C T74L低功耗系列
D.C T74H高速系列
二、判断题（正确打√，错误的打×）
1．TTL与非门的多余输入端可以接固定高电平。（）
2．当TTL与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1。（）
3．普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起，否则可能会损坏器件。（）
4．两输入端四与非门器件74LS00与7400的逻辑功能完全相同。（）
5．CMOS或非门与TTL或非门的逻辑功能完全相同。（）
6．三态门的三种状态分别为：高电平、低电平、不高不低的电压。（）
7．TTL集电极开路门输出为１时由外接电源和电阻提供输出电流。（）
8．一般TTL门电路的输出端可以直接相连，实现线与。（）
9．CMOS OD门（漏极开路门）的输出端可以直接相连，实现线与。（）
10．TTL OC门（集电极开路门）的输出端可以直接相连，实现线与。（）
三、填空题
1.集电极开路门的英文缩写为门，工作时必须外加和。
2．O C门称为门，多个O C门输出端并联到一起可实现功能。
3．T T L与非门电压传输特性曲线分为区、区、区、区。
4．国产T T L电路相当于国际S N54/74L S系列，其中L S表示。
四、简述二极管、三极管的开关条件。
五、反相器如图所示。在U IL、U IH一定的情况下，定性回答下列问题。
（1）为提高输入低电平时的抗干扰能力，R1、R2、|-U BB|应如何选取？
（2）为提高输入高电平时的抗干扰能力，R1、R2、|-U BB|、R C、β、U CC应如何选取？
（3）为提高输出高电平时的带负载能力，R C应如何选取？
（4）为提高输出低电平时的带负载能力，R1、R2、|-U BB|、R C、β、U CC应如何选取？
（5）为提高反相器的工作速度，R1、R2、|-U BB|、R C、β、U CC应如何选取？
图题五
六、图中的门电路均为TTL门电路，三极管导通、饱和时U BES=0.7V,若U IH=3.6V，U IL=0.3V，U OHmin=3V，U OLmax=0.3V，I OLmax=15mA，
I OHmax=0.5mA。试回答下列问题。
在（a）中，要使AB
Y2=，试确定R的取值范围。
Y1=、AB
在（b）中，β=20,R C=2K,要使AB
Y2=,试确定R b的取值范围。
Y1=、AB
在（c）中，β=30,R C=1.8K,要使AB
Y2=,试确定R b的取值范围。
Y1=、AB
图题六
七、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，其他输入端应如何连接？
八、图中，哪个电路是正确的？并写出其表达式。
图题八
九、试用74系列门电路驱动发光二极管的电路，设发光二极管的导通电流为10mA，要求U I=U IH时，发光二极管D导通并
发光，试问图（a）(b)两个哪一个合理？
图题九
十、试比较TTL电路和CMOS电路的优、缺点。
十一、74LS系列门电路能带几个同类门？4000系列门电路能带几个同类门？
第三章答案
一、选择题
1．ABD
2．CD
3．A
4．CD
5．ABC
6．ABD
7．C
8．ACD
9．ACD
10． B
二、判断题
１.√２.√３.√４.√５.√
６.×7.√ 8.×9.√ 10.√
三、填空题
１．OC 电源负载
２．集电极开路门线与
３．饱和区转折区线性区截止区
４．CT4000 低功耗肖特基
四、二极管：加正向电压导通，相当于开关闭合；反向电压截止，相当于开关断开。三极
管：U BE<0V时，三极管可靠截止，相当于开关断开；
i B》I BS时，三极管饱和，
相当于开关闭合。
五、(1）R1↑，R2↓，-U BB↑
（2）R1↓，R2↑，-U BB↓，R C↑，β↑，U CC↑
（3）R C↓
（4）R1↓，R2↑，-U BB↓，R C↑，β↑，U CC↓
（5）R1↑，R2↓，-U BB↑，R C↓，β↓，
U CC↑六、(b) 200? (c) 200? 七、与非门当反相器使用时，把多余输入端接高电平 或非门当反相器使用时，把多余输入端接低电平 异或门当反相器使用时，把多余输入端接高电平八、（a）√ Y=CD AB? （b）× （c）× （d）√ Y=AB （e）√ C=0时，Y=A C=1时，Y=B 九、（a）更合理 十、COMS比TTL门电路的电路抗干扰能力强，速度快，静态损耗小，工作电压范围宽。 十一、 74LS系列门电路能带20个同类门，4000系列门电路能带5000 第2章逻辑门电路 2.1 题图2.1(a)画出了几种两输入端的门电路，试对应题图2.1(b)中的A、B波形画出各门的输出F1～ F6的波形。 题图2.1 解: 2.2试判断题图2.2各电路中的三极管T处于什么工作状态? 并求出各电路的输出F1～F6。 题图2.2 解: (a) I bs = 3105010?V =0.2mA i b =3 10 507.06??V V =0.106mA i b < I bs T 1放大 F 1=E C -i C R C =10V-50×0.106×10-3×103=10V-5.3V=4.7V (b) I bs = 3 103205??V =0.083mA i b =3 10 107.05??V V =0.43mA i b > I bs T 2饱和，F 2≈0 (c) I bs = C C R E β=3 1023015??V =0.25mA i b = 310107.05??V V -3 10507.02?+V V =0.106mA i b >I bs 所以T 3饱和 F 2≈0 (d) 因为V be4<0 所以T 4截止 F 2=12V (e) I bs =310 4503.0)10(5?????V V V =0.07mA i b = 3 3104511027.0)10(5??+????V V V =0.069mA i b ≈ I bs T 5临界饱和 F 5≈5V (f) 因为V be6=0 所以T 6管截止 F 6=10V 2.3 在题图2.3中，若输入为矩形脉冲信号，其高、低电平分别为5 V 和0.5 V ，求三极管T 和二极 管D 在高、低电平下的工作状态及相应的输出电压F 。 题图2.3 解: A=0.5V 时，V be <0 所以，T 截止，F=E D +0.7V=4.7V 集成逻辑门电路及应用(与门,非门,与非门) 集成逻辑门电路的种类繁多，有反相器、与门和与非门、或门和或非门、异或门等，以下简单介绍几种常用的门电路及应 用电路。 1．集成逻辑门电路: （1）常用逻辑门电路图形符号 常用逻辑门电路图形符号见表1。 表1 常用逻辑门电路图形符号 （2）反相器与缓冲器 反相器是非门电路，74LS04是通用型六反相器，与该器件的逻辑功能且引脚排列兼容的器件有74HC04，CD4069等。74LS05也是六反相器，该器件的逻辑功能和引脚排列与74LS04相同，不同的是74LS05是集电极开路输出（0C门），在实际使用时，必须在输出端至电源正端接上拉电阻。 缓冲器的输出与输人信号同相位，它用于改变输人输出电平及提高电路的驱动能力，74LS07是集电极开路输出同相输出驱动器，该器件的输出高电压达30V，灌电流达40mA，与之兼容的器件有74HC07，74HCT07 等。 74LS04，CD4069引脚排列图如图1所示。 图1 74LS04，CD4069引脚排列图 （3）与门和门与非 与门和与非门种类繁多，常见的与门有2输入、3输入、4输入与门等；与非门有2输入、3输入、4输入、8输入等，常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图如图2所示。 图2 常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图 74LS08是四2输人与门，74LS00和CD4011是四2输入与非门，74LS20是双4输人与非门。 2．集成门电路的应用 （1）定时灯光提醒器 电路如图3所示，由六非门CD4069（仅用到其中两个非门，分别用IC－1和IC－2表示）和电阻、电容、电源等组成，此电路可以在1～25分钟内预定提醒时间，使用时，利用时间标尺预定时间，打开电源开关，定时器绿灯亮，表示开始计时，到了预定的时间，绿灯灭，红灯亮。 第2章逻辑门与逻辑代数基础习题与参考答案【题2-1】试画岀图题2-1 (a)所示电路在输入图题2-1 (b)波形时的输岀端B、C的波形。 解: B C 【题2-2】试画岀图题2-2 (a)所示电路在输入图题2-2 ( b)波形时的输岀端X、丫的波形。 冲_ru I_TL 丧―I_n 一i i_ 图题2-2 解: MLTLJ I ___ n 口_n_ i_. .x 口n 口n 丫uU" 【题2-3】试画岀图题2-3 (a)所示电路在输入图题2-3 (b)波形时的输岀端X、丫的波形。 <■) ⑹ 图题2-3 解: B 【题2-9】 如果如下乘积项的值为 1,试写岀该乘积项中每个逻辑变量的取值。 【题2-4】 试画岀图题2-4 (a )所示电路在输入图题 2-4 ( b )波形时的输岀端 X 、丫的波 形。 解: A J ~I _n ___ rvL B X . 丫 【题2-5】 试设计一逻辑电路，其信号 A 可以控制信号 B ，使输岀丫根据需要为 Y=B 或 Y= B 。 解：可采用异或门实现， Y AB AB ，逻辑电路如下： 【题2-6】某温度与压力检测装置在压力信号 A 或温度信号B 中有一个岀现高电平时， 输 岀低电平的报警信号，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 「B ，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 丫 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 Y 厂B ，逻辑图如下： A 「＞ 1 (1) AB ; (2) ABC ; (3) ABC ; (4) ABC 第2章 逻辑门与逻辑代数基础 习题与参考答案 【题2-1】 试画出图题2-1（a ）所示电路在输入图题2-1（b ）波形时的输出端B 、C 的波形。 图题2-1 解： A . . . . . B、C 【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 、Y 的波形。 图题2-2 解： . . A B . . X Y . .. 【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 、Y 的波形。 图题2-3 解： . A B . Y X . . . . 【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 、Y 的波形。 图题2-4 解： . A B . Y X . . . . . 【题2-5】 试设计一逻辑电路，其信号A 可以控制信号B ，使输出Y 根据需要为Y =B 或Y =B 。 解：可采用异或门实现，B A B A Y +=，逻辑电路如下： =1 A B Y . . . . 【题2-6】 某温度与压力检测装置在压力信号A 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：B A Y +=，有如下逻辑图。 1 ≥A B . Y . . . 【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B A Y +=，逻辑图如下： & A B . Y . . . 【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B A Y +=，逻辑图如下： 1 ≥A B . Y . . . 【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。 3 逻辑门电路 3.1 MOS 逻辑门电路 3.1.2 求下列情况下TTL 逻辑门的扇出数：（1）74LS 门驱动同类门；（2）74LS 门驱动74ALS 系列TTL 门。 解：首先分别求出拉电流工作时的扇出数N OH 和灌电流工作时的扇出数N OL ，两者中的最小值即为扇出数。 从附录A 可查得74LS 系列电流参数的数值为I OH =0.4mA ，I OL =8mA ，I IH =0.02mA,I IL =0.4mA ；74ALS 系列输入电流参数的数值为I IH =0.02mA ，I IL =0.1mA ，其实省略了表示电流流向的符号。 （1） 根据（3.1.4）和式（3.1.5）计算扇出数 74LS 系列驱动同类门时，输出为高电平的扇出数 0.4200.02OH OH IH I mA N I mA === 输出为低电平的扇出数 8200.4OL OL IL I mA N I mA = == 所以，74LS 系列驱动同类门时的扇出数N O 为20。 （2） 同理可计算出74LS 系列驱动74ALS 系列时，有 0.4200.02OH OH IH I mA N I mA === 8800.1OL OL IL I mA N I mA = == 所以，74LS 系列驱动74ALS 系列时的扇出数N O 为20。 3.1.4 已知图题3.1.4所示各MOSFET 管的 T V =2V ，忽略电阻上的压降，试确定其工作状态（导通或截止）。 解：图题3.1.4（a ）和（c ）的N 沟道增强型MOS ，图题3.1.4（b ）和（d ）为P 沟道增强型MOS 。N 沟道增强型MOS 管得开启电压V T 为正。当GS V ＜V T 时，MOS 管处于截止状态；当GS V ≥V T ，且DS v ≥（GS V —V T ）时，MOS 管处于饱和导通状态。 对于图题3.1.4（a ），GS V =5V ，DS v =5V ，可以判断该MOS 管处于饱和导通状态。对于图题 第三章集成逻辑门 一、选择题 1. 三态门输出高阻状态时，是正确的说法。 A.用电压表测量指针不动 B.相当于悬空 C.电压不高不低 D.测量电阻指针不动 2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有。 A.与非门 B.三态输出门 C.集电极开路门 D.漏极开路门 3．以下电路中常用于总线应用的有。 A.T S L门 B.O C门 C.漏极开路门 D.C M O S与非门 4．逻辑表达式Y=A B可以用实现。 A.正或门 B.正非门 C.正与门 D.负或门 5．T T L电路在正逻辑系统中，以下各种输入中相当于输入逻辑“1”。 A.悬空 B.通过电阻 2.7kΩ接电源 C.通过电阻 2.7kΩ接地 D.通过电阻510Ω接地 6．对于T T L与非门闲置输入端的处理，可以。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联7．要使T T L与非门工作在转折区，可使输入端对地外接电阻R I。 A.＞R O N B.＜R O F F C.R O F F＜R I＜R O N D.＞R O F F 8．三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 9．C M O S数字集成电路与T T L数字集成电路相比突出的优点是。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 10．与C T4000系列相对应的国际通用标准型号为。 A.C T74S肖特基系列 B.C T74L S低功耗肖特基系列 C.C T74L低功耗系列 D.C T74H高速系列 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1．TTL与非门的多余输入端可以接固定高电平。（） 2．当TTL与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1。（） 3．普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起，否则可能会损坏器件。（） 4．两输入端四与非门器件74LS00与7400的逻辑功能完全相同。（） 5．CMOS或非门与TTL或非门的逻辑功能完全相同。（） 6．三态门的三种状态分别为：高电平、低电平、不高不低的电压。（） 7．TTL集电极开路门输出为１时由外接电源和电阻提供输出电流。（） 8．一般TTL门电路的输出端可以直接相连，实现线与。（） 9．CMOS OD门（漏极开路门）的输出端可以直接相连，实现线与。（） 逻辑门电路 习题参考答案 一、 填空题： 1. 在时间上和数值上均作连续变化的电信号称为 模拟 信号；在时间上和数值上离散的信号叫做 数字 信号。 2. 数字电路中，输入信号和输出信号之间的关系是 逻辑 关系，所以数字电路也称为 逻辑 电路。在 逻辑 关系中，最基本的关系是 与逻辑 、 或逻辑 和 非逻辑 关系，对应的电路称为 与 门、 或 门和 非 门。 3．在正逻辑的约定下，“1”表示 高 电平，“0”表示 低 电平。 4. 在正常工作状态下，TTL 门的高电平为 3.6 伏，低电平为 0.3 伏。 5. 最简与或表达式是指在表达式中 与项 最少，且 变量个数 也最少。 6．功能为有1出1、全0出0门电路称为 或 门； 相同出0,相异出1 功能的门电路是异或门；实际中 与非 门应用的最为普遍。 7. 在逻辑中的“1”和“0”用来表示 “真”和“假”、“高”和“低”…… 。 二、选择题： 1．逻辑函数中的逻辑“与”和它对应的逻辑代数运算关系为（ B ）。 A 、逻辑加 B 、逻辑乘 C 、逻辑非 2．十进制数100对应的二进制数为（ C ）。 A 、1011110 B 、1100010 C 、1100100 D 、1000100 3．和逻辑式表示不同逻辑关系的逻辑式是（ B ）。 A 、 B 、 C 、 D 、 4. 数字电路中机器识别和常用的数制是（A ）。 A 、二进制 B 、八进制 C 、十进制 D 、十六进制 5. 一个两输入端的门电路，当输入为1和0时，输出不是1的门是（C ）。 A 、与非门 B 、或门 C 、或非门 D 、异或门 三、问答题： 1．如图1所示当ｕA 、ｕB 是两输入端门的输入波形时，对应画出下列门的输出波形。 ① 与门 ② 与非门 ③ 或非门 ④ 异或门 AB B A +B A ?B B A +?A B A + 思考题与习题 1-1 填空题 1）三极管截止的条件是U BE ≤0V。三极管饱和导通的条件是I B≥ I BS。三极管饱和导通的I BS是I BS≥（V CC－U CES）/βRc。 2）门电路输出为高电平时的负载为拉电流负载，输出为低 电平时的负载为灌电流负载。 3）晶体三极管作为电子开关时，其工作状态必须为饱和状态或截止 状态。 4） 74LSTTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、、。 74TTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为 5V、、。 5）OC门称为集电极开路门门，多个OC门输出端并联到一起可实现线与功能。 6） CMOS 门电路的输入电流始终为零。 7） CMOS 门电路的闲置输入端不能悬空，对于与门应当接到高电平，对于 或门应当接到低电平。 1-2 选择题 1）以下电路中常用于总线应用的有 abc 。 门门 C.漏极开路门与非门 2）TTL与非门带同类门的个数为N，其低电平输入电流为，高电平输入电流为10uA，最大灌电流为15mA，最大拉电流为400uA，选择正确答案N最大为 B 。 =5 =10 C.N=20 =40 3）CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是 ACD 。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 4）三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可 D 。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 5）对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以 ABD 。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联 6）以下电路中可以实现“线与”功能的有 CD 。 A.与非门 B.三态输出门 C.集电极开路门 D.漏极开路门 第四章逻辑门电路 （Logic Gates Circuits） 1．知识要点 CMOS逻辑电平和噪声容限；CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构； CMOS逻辑电路的稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用的输入端及等效的输入/输出电路模型； 动态电气特性：转换时间、传输延迟、电流尖峰、扇出特性； 特殊的输入/输出电路结构：CMOS传输门、三态输出结构、施密特触发器输入结构、漏极开路输出结构。 重点： 1．CMOS逻辑门电路的结构特点及与逻辑表达式的对应关系； 2．CMOS逻辑电平的定义和噪声容限的计算； 3．逻辑门电路扇出的定义及计算； 4．逻辑门电路转换时间、传输延迟的定义。 难点： 1．CMOS互补网络结构的分析和设计； 2．逻辑门电路对负载的驱动能力的计算。 （1）PMOS和NMOS场效应管的开关特性 MOSFET管实际上由4部分组成：Gate，Source，Drain和Backgate，Source和Drain之间由Backgate连接，当Gate对Backgate的电压超过某个值时，Source和Drain之间的电介质就会形成一个通道，使得两者之间产生电流，从而导通管子，这个电压值称为阈值电压。对PMOS管而言，阈值电压是负值，而对NMOS管而言，阈值电压是正值。也就是说，在逻辑电路中，NMOS管和PMOS管均可看做受控开关，对于高电平1，NMOS导通，PMOS截断；对于低电平0，NMOS截断，PMOS导通。 （2）CMOS门电路的构成规律 每个CMOS门电路都由NMOS电路和PMOS电路两部分组成，并且每个输入都同时加到一个NMOS管和一个PMOS管的栅极（Gate）上。 对正逻辑约定而言，NMOS管的串联（Series Connection）可实现与操作（Implement AND Operation），并联（Parallel Connection）可实现或操作（Implement OR Operation）。 PMOS电路与NMOS电路呈对偶关系，即当NMOS管串联时，其相应的PMOS管一定是并联的；而当NMOS 管并联时，其相应的PMOS管一定需要串联。 基本逻辑关系体现在NMOS管的网络上，由于NMOS网络接地，输出需要反相（取非）。 （3）CMOS逻辑电路的稳态电气特性 一般来说，器件参数表中用以下参数来说明器件的逻辑电平定义： V OHmin输出为高电平时的最小输出电压 V IHmin能保证被识别为高电平时的最小输入电压 V OLmax能保证被识别为低电平时的最大输入电压 V ILmax输出为低电平时的最大输出电压 不同逻辑种类对应的参数值不同。输入电压主要由晶体管的开关门限电压决定，而输出电压主要由晶体管的“导通”电阻决定。 噪声容限是指芯片在最坏输出电压情况下，多大的噪声电平会使得输出电压被破坏成不可识别的输入值。对于输出是高电平的情况，其最坏的输出电压是V OHmin，如果要使该电压能在输入端被正确识别为高电平，即被噪 第三章集成逻辑门电路 一、选择题 1. 三态门输出高阻状态时，（）是正确的说法。 A.用电压表测量指针不动 B.相当于悬空 C.电压不高不低 D.测量电阻指针不动 2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有（）。 A.与非门 B.三态输出门 C.集电极开路门 D.漏极开路门 3．以下电路中常用于总线应用的有（）。 A.TSL门 B.OC门 C. 漏极开路门 D.CMOS与非门 4．逻辑表达式Y=AB可以用（）实现。 A.正或门 B.正非门 C.正与门 D.负或门 5．TTL电路在正逻辑系统中，以下各种输入中（）相当于输入逻辑“1”。 A.悬空 B.通过电阻2.7kΩ接电源 C.通过电阻2.7kΩ接地 D.通过电阻510Ω接地 6．对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以（）。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联 7．要使TTL与非门工作在转折区，可使输入端对地外接电阻RI（）。 A.＞RON B.＜ROFF C.ROFF＜RI＜RON D.＞ROFF 8．三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可( )。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 9．CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是（）。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 10．与CT4000系列相对应的国际通用标准型号为（）。 A.CT74S肖特基系列 B. CT74LS低功耗肖特基系列 C.CT74L低功耗系列 D. CT74H高速系列 11．电路如图（a），（b）所示，设开关闭合为1、断开为0；灯亮为1、灯灭为0。F 对开关A、B、C的逻辑函数表达式（）。 第2章 逻辑门电路 2.1解题指导 【例2-1】 试用74LS 系列逻辑门，驱动一只V D =1.5V ，I D =6mA 的发光二极管。 解：74LS 系列与之对应的是T4000系列。与非门74LS00的I OL 为4mA ，不能驱动I D =6mA 的发光二极管。集电极开路与非门74LS01的I OL 为6mA ，故可选用74LS01来驱动发光二极管，其电路如图所示。限流电阻R 为 Ω =--=--=k V V V R OL D CC 5.065.05.156 【例2-2】 试分析图2-2所示电路的逻辑功能。 解：由模拟开关的功能知：当A =1时，开关接通。传输门导通时，其导通电阻小于1k Ω，1k Ω与200k Ω电阻分压，输出电平近似为0V 。 而A =0时，开关断开，呈高阻态。109Ω以上的电阻与200k Ω电阻分压，输出电平近似为V DD 。 故电路实现了非逻辑功能。 【例2-3】 试写出由TTL 门构成的逻辑图如图2-3所示的输出F 。 & ≥1 F ≥1 A B 图2-3 例2-3门电路 解：由TTL 门输入端悬空逻辑上认为是1可写出 【例2-4】 试分别写出由TTL 门和CMOS 门构成的如图2-4所示逻辑图的表达式或逻 辑值。 B F 图2-4 例2-4门电路 解：由TTL 门组成上面逻辑门由于10k Ω大于开门电阻R ON ，所以，无论 A 、B 为何值 。 由CMOS 门组成上面逻辑门由于CMOS 无开门电阻和关门电阻之说，所以， 。 2.2 例题补充 2-1 一个电路如图2-5所示，其三极管为硅管，β=20，试求：ν1小于何值时，三极管T 截止，ν1大于何值时，三极管T 饱和。 解：设v BE =0V 时，三极管T 截止。T 截止时，I B =0。此时 10) 10(020I --= -v v I =2V T 临界饱和时，v CE =0.7V 。此时 V CC v I v O +10V -V BB V V V 0200 11 DD F ≈+=DD DD 44 DD 599F 210101021010V V V V ≈+≈?+=A B A F =++?=110≡F AB F = 实验一集成逻辑门电路 一、实验目的 1、了解门电路的电气性能和特点。 2、掌握TTL集成门电路的逻辑功能。 3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。 4、掌握常用TTL门电路的故障诊断方法。 二、实验原理 集成逻辑门电路是数字电路的基础，常用的有两大类：一类是以晶体三极管为核心组成的TTL电路。另一类是以场效应管为核心组成互补型MOS集成电路即CMOS电路。两者的应用都很广泛。为了较好地使用它们，对它们的主要电气特性必须清楚。 1、TTL与非门的主要参数 （1）电压传输特性 与非门的输出电压U0随输入电压Ui的变化用曲线描绘出来，这曲线就是与非门的电压传输特性。通过此曲线可知道与非门电路的一些重要参数，如输出高电平V OH、输出低电平V OL、阀值电平V TH。 （2）输入特性，输出特性 输入特性曲线：就是输入电流随输入电压变化的曲线。一般情况下，输入电压限止在5.5V以下，当输入电压在1.5V-5.5V之间变化时，输入电流Ii基本保持不变， μ左右，当输入电压0V和1.5V之间变化称为输入高电平电流I iH，其最大值为40A 时，电流开始从输入端流出，且随输入电压的增大而迅速减小（绝对值），称为输入低电平电流I iL，约为-1mA；当输入电压为0时，称为输入短路电流I iS；I iS的数值要比I iL的数值略大一点，在作近似分析计算时，经常用手册上给出的I iS近似代替I iL使用。输出特性曲线：就是输出电压和负载电流的关系曲线。分为高电平输出特性和低电平输出特性。当逻辑门输出高电平时，这时输出电压和负载电流的关系称为高电平输出特性，74系列门电路的运用条件规定，输出高电平时，最大负载电流不能超过0.4mA。当逻辑门输出低电平时，这时输出电压和负载电流的关系称为低 实验一：集成逻辑门电路的测试与使用 一．实验目的： 1．学会检测常用集成门电路的好坏的简易方法； 2．掌握TTL与非门逻辑功能和主要参数的测试方法； 3．掌握TTL门电路与CMOS门电路的主要区别。 二．实验仪器与器件： 1．元器件：74LS20、74LS00(TTL门电路)，4011(CMOS门电路)； 2．实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验测试台。 三．实验原理： 1．集成逻辑门电路的管脚排列： （1）74LS20（4输入端双与非门）：Y= ABCD V CC2A 2B N C2C 2D 2Y 1A 1B N C1C 1D 1Y GND V CC ：表示电源正极、GND：表示电源负极、N C ：表示空脚。 （2）74LS00（2输入端4与非门）：Y= AB V4A 4B 4Y 3A 3B 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND （3）4011（2输入端4与非门）：Y= AB V CC4A 4B 4Y 3Y 3B 3A 1A 1B 1Y 2Y 2B 2A GND 集成门电路管脚的识别方法：将集成门电路的文字标注正对着自己，左下角为1，然后逆时针方向数管脚。 2．TTL与非门的主要参数有： 导通电源电流I CCL、低电平输入电流I IL、高电平输入电流I IH、输出高电平V OH、输出低电平V OL、阈值电压V TH等。 注意：不同型号的集成门电路其测试条件及规范值是不同的。 3．检测集成门电路的好坏的简易方法： （1）在未加电源时，利用万用表的电阻档检查各管脚之间是否有短路现象； （2）加电源：利用万用表的电压档首先检查集成电路上是否有电，然后再利用门电路的逻辑功能检查电路。 例如：“与非”门逻辑功能是：“见低出高，同高出低”。 对于TTL与非门：若将全部输入端悬空测得输出电压小于0.4V，将任一输入端接地测得输出电压大于3.5V，则说明该门是好的。 思考：COMS与非门如何测试。 四．实验内容和步骤： 1．将74LS20加上+5V电压，检查集成门电路的好坏。 2．TTL与非门的主要参数测试： （1）导通电源电流I CCL= 。 测试条件：V CC=5V，输入端悬空，输出空载，如图（1）。 图（1）图（2） 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 例1 指出下图1所示电路的输出逻辑电平是高电平、低电平还是高阻态。已知图(a)中的门电路都是74系列的TTL门电路，图(b)中的门电路为CC4000系列的CMOS门电路。 图1 解： TTL门电路的输入端悬空时，相当于高电平输入，输入端接有电阻时，其电阻阻值大于1.4K时，该端也相当于高电平，电阻值小于0.8K时，该端才是低电平。而CMOS逻辑门电路，输入端不管是接大电阻还是接小电阻，该端都相当于低电平（即地电位）。所以有如下结论： (a) 1L为低电平状态；2L是低电平状态；3L是高电平状态；4L 输出为高阻状态； (b) 1L输出为高电平；2L输出是低电平状态；3L输出是低电平状态； 例2 图例2所示为用三态门传输数据的示意图，图中n 个三态门连到总线BUS ，其中D 1、D 2、…、D n 为数据输入端，EN 1、EN 2、…、EN n 为三态门使能控制端，试说明电路能传输数据的原理。 图例2 解：由三态门电路符号可知，当使能端低电平时，三态门输出为高阻阻态，所以，只要给各三态门的使能端n EN EN EN ,,,21 依次为高电平时，则,1n D D 的数据就依次被传输到总线上去。 例3 某功能的逻辑函数表达式为L=∑m(1,3,4,7,12,14,15); (1)试用最少量的“与-非”门实现该函数； (2)试用最少量的“或-非”门实现该函数； 解： (1)设变量为A 、B 、C 、D ，用卡诺图化简，结合“1”方 格 得：D B A CD A ABC D C B D B A CD A ABC D C B D C B A f L= + + + = =) , , , ( (2)卡诺图中结合“0”方格，求最简的“或—与”表达式，得： D C A D C B D B B A D C A D C B D B B A L+ + + + + + + + + = + + + + + + =) )( )( )( ( 第四章-逻辑门电路-作业题 (参考答案) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 第四章逻辑门电路 （Logic Gates Circuits） 1．知识要点 CMOS逻辑电平和噪声容限；CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构； CMOS逻辑电路的稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用的输入端及等效的输入/输出电路模型； 动态电气特性：转换时间、传输延迟、电流尖峰、扇出特性； 特殊的输入/输出电路结构：CMOS传输门、三态输出结构、施密特触发器输入结构、漏极开路输出结构。 重点： 1．CMOS逻辑门电路的结构特点及与逻辑表达式的对应关系； 2．CMOS逻辑电平的定义和噪声容限的计算； 3．逻辑门电路扇出的定义及计算； 4．逻辑门电路转换时间、传输延迟的定义。 难点： 1．CMOS互补网络结构的分析和设计； 2．逻辑门电路对负载的驱动能力的计算。 （1）PMOS和NMOS场效应管的开关特性 MOSFET管实际上由4部分组成：Gate，Source，Drain和Backgate，Source和Drain之间由Backgate连接，当Gate对Backgate的电压超过某个值时，Source和Drain之间的电介质就会形成一个通道，使得两者之间产生电流，从而导通管子，这个电压值称为阈值电压。对 PMOS管而言，阈值电压是负值，而对NMOS管而言，阈值电压是正值。也就是说，在逻辑电路中，NMOS管和PMOS管均可看做受控开关，对于高电平1，NMOS导通，PMOS 截断；对于低电平0，NMOS截断，PMOS导通。 （2）CMOS门电路的构成规律 每个CMOS门电路都由NMOS电路和PMOS电路两部分组成，并且每个输入都同时加到一个NMOS管和一个PMOS管的栅极（Gate）上。 对正逻辑约定而言，NMOS管的串联（Series Connection）可实现与操作（Implement AND Operation），并联（Parallel Connection）可实现或操作（Implement OR Operation）。PMOS电路与NMOS电路呈对偶关系，即当NMOS管串联时，其相应的PMOS管一定是并联的；而当NMOS管并联时，其相应的PMOS管一定需要串联。 基本逻辑关系体现在NMOS管的网络上，由于NMOS网络接地，输出需要反相（取非）。（3）CMOS逻辑电路的稳态电气特性 一般来说，器件参数表中用以下参数来说明器件的逻辑电平定义： V OHmin输出为高电平时的最小输出电压 V IHmin能保证被识别为高电平时的最小输入电压 V OLmax能保证被识别为低电平时的最大输入电压 V ILmax输出为低电平时的最大输出电压 不同逻辑种类对应的参数值不同。输入电压主要由晶体管的开关门限电压决定，而输出电压主要由晶体管的“导通”电阻决定。 噪声容限是指芯片在最坏输出电压情况下，多大的噪声电平会使得输出电压被破坏成不可识别的输入值。对于输出是高电平的情况，其最坏的输出电压是V OHmin，如果要使该电压能在输入端被正确识别为高电平，即被噪声污染后的电压值应该不小于V IHmin，则噪声容限为 V OHmin-V IHmin。对于输出是低电平的情况，噪声容限为V ILmax-V OLmax。 集成逻辑门电路逻辑功能的测试 一、实验目的 1．熟悉数字逻辑实验箱的结构、基本功能和使用方法。 2．掌握常用非门、与非门、或非门、与或非门、异或门的逻辑功能及其测试方法。 二、实验器材 1．数字逻辑实验箱DSB-3 1台 2. 万用表 1只 3．元器件： 74LS00（T065） 74LS04 74LS55 74LS86 各一块 导线若干 三、实验说明 1．数字逻辑实验箱提供5 V + 0.2 V的直流电源供用户使用。 2．连接导线时，为了便于区别，最好用不同颜色导线区分电源和地线，一般用红色导线接电源，用黑色导线接地。 3．实验箱操作板部分K0~K7提供8位逻辑电平开关，由8个钮子开关组成，开关往上拨时，对应的输出插孔输出高电平“1”，开关往下拨时，输出低电平“0”。 4．实验箱操作板部分L0~L7提供8位逻辑电平LED显示器，可用于测试门电路逻辑电平的高低，LED亮表示“1”，灭表示“0”。 四、实验内容和步骤 1．测试74LS04六非门的逻辑功能 将74LS04正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-1要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。 表1-1 74LS04逻辑功能测试表 2．测试74LS00四2输入端与非门逻辑功能 将74LS00正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-2要求输入高、低电平信号，测出相应的输出逻辑电平。 3．测试74LS55 二路四输入与或非门逻辑功能 将74LS55正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-3要求输入信号，测出相应的输出逻辑电平，填入表中。（表中仅列出供抽验逻辑功能用的部分数据） 4．测试74LS86四异或门逻辑功能 将74LS86正确接入面包板，注意识别1脚位置，按表1-4要求输入信号，测出相应的输出逻辑电平。 五、实验报告要求 1．整理实验结果，填入相应表格中，并写出逻辑表达式。 2．小结实验心得体会。 3．回答思考题 若测试74LS55的全部数据，所列测试表应有多少种输入取值组合？ 第十章 逻辑门电路习题及答案 一、填空题 1、门电路中最基本的逻辑门是 、 、 。 2、数字集成电路按制造工艺不同，可分为 和 两大类。 3、MOS 管的 极阻值高，MOS 管的多余脚不允许悬空，否则易产生干扰信号，或因静电损坏集成块。 4、TTL 集成电路的电源电压一般为 V ，TTL 集成电路的输出 直接接地或电源正极。 5、下图逻辑门电路的输出是 电平。 6、下图逻辑门电路对应的函数式是： 。 7、下图逻辑门电路对应的函数式是 。 8、逻辑函数Y=A+B+C ，若A=B=1、C=0，则Y= 9、完成下列数制转换：（1011011）2=（ ）10；（36）10=（ ）2； （386）10=（ ）8421BCD ；（1100100101）8421BCD =（ ）10； （ ）10=（1101000）2；（ ）2=（ 11.25 ）10。 二选择题 1、三极管饱和导通的条件是（ ） A 、BE BC 0.7 U >U BE U V ≥ B 、BE B C 0.7 U U BE U V ≤ 2、电路如图10-1所示，则输出F 的表达式为（ ） A 、F A B C =++ B 、F AB = C 、()F A B C =+ 3、电路如图10-2所示，则输出F 的逻辑表达式为（ ） A 、F A B C =++ B 、F ABC = C 、()F A B C =+ 4、电路如图10-2所示，若C 端接地，则F 的逻辑表达式为（ ） A 、F A B C =++ B 、F AB = C 、F A B =+ 5、电路如图10-3所示，其中（ ）是逻辑函数F AB =的相应电路。 A 、 B 、 C 、 6、如图10-4所示逻辑函数F AB CD =+的相应电路是( ) A 、 B 、 C 、 7、已知TTL 电路如图10-5所示，则F 的表达式为（ ） A 、F A B =+ B 、F AB = C 、F A B =+ 《数字逻辑与电路》复习题 第一章数字逻辑基础（数制与编码） 一、选择题 1．以下代码中为无权码的为CD 。 A. 8421BCD码 B. 5421BCD码 C.余三码 D.格雷码 2．以下代码中为恒权码的为AB 。 A.8421BCD码 B. 5421BCD码 C. 余三码 D. 格雷码 3．一位十六进制数可以用 C 位二进制数来表示。 A. １ B. ２ C. ４ D. 16 4．十进制数25用8421BCD码表示为 B 。 A.10 101 B.0010 0101 C.100101 D.10101 5．在一个8位的存储单元中，能够存储的最大无符号整数是CD 。 A.（256）10 B.（127）10 C.（FF）16 D.（255）10 6．与十进制数（53.5）10等值的数或代码为ABCD 。 A. (0101 0011.0101)8421BCD B.(35.8)16 C.(110101.1)2 D.(65.4)8 7．与八进制数(47.3)8等值的数为：A B。 A.(100111.011)2 B.(27.6)16 C.(27.3 )16 D. (100111.11)2 8.常用的BC D码有CD 。 A.奇偶校验码 B.格雷码 C.8421码 D.余三码 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1. 方波的占空比为0.5。（√） 2. 8421码1001比0001大。（×） 3. 数字电路中用“1”和“0”分别表示两种状态,二者无大小之分。（√） 4．格雷码具有任何相邻码只有一位码元不同的特性。（√） 5．八进制数（17）8比十进制数（17）10小。（√） 6．当传送十进制数5时，在8421奇校验码的校验位上值应为1。（√） 7．十进制数（9）10比十六进制数（9）16小。（×） 8．当8421奇校验码在传送十进制数（8）10时，在校验位上出现了1时，表明在传送过程中出现了错误。（√） 三、填空题 数字电子技术基础第三章习题答案 3-1如图3-63a~d所示4个TTL门电路，A、B端输入的波形如图e所示，试分别画出F1、F2、F3和F4的波形图。 略 3-2电路如图3-64a所示，输入A、B的电压波形如图3-64b所示，试画出各个门电路输出端的电压波形。 略 3-3 答： F与 （2）图 A B F 000 010 100 111 F与A、B之间相当于正逻辑的“与”操作。 3-4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？ 答：三种门经过处理以后均可以实现反相器功能。(1)与非门:将多余输入端接至高电平或与另一端并联；(2)或非门：将多余输入端接至低电平或与另一端并联；(3)异或门：将另一个输入端接高电平。 3-5为了实现图3-65所示的各TTL 门电路输出端所示的逻辑关系，请合理地将多余的输入端进行处理。 答：a ）多余输入端可以悬空，但建议接高电平或与另两个输入端的一端相连； b)多余输入端接低电平或与另两个输入端的一端相连； c)未用与门的两个输入端至少一端接低电平，另一端可以悬空、接高电平或接低电平； d ）未用或门的两个输入端悬空或都接高电平。 3-6如要实现图3-66所示各TTL 门电路输出端所示的逻辑关系，请分析电路输入端的连接是否正确？若不正确，请予以改正。 答：a ）不正确。输入电阻过小，相当于接低电平，因此将?50提高到至少2K ?。b)不正确。第三脚V CC 应该接低电平。 c ）不正确。万用表一般内阻大于2K ?，从而使输出结果0。因此多余输入端应接低电平，万用表只能测量A 或B 的输入电压。 3-7（修改原题，图中横向电阻改为6k ?，纵向电阻改为3.5k ?,β=30改为β=80）为了提高TTL 与非门的带负载能力，可在其输出端接一个NPN 晶体管，组成如图3-67所示的开关电路。当与非门输出高电平V OH =3.6V 时，晶体管能为负载提供的最大电流是多少？ 答：如果输出高电平，则其输出电流为(3.6-0.7)/6=483u A ，而与非门输出高电平时最大负载电流是400u A ，因此最大电流L I (4000.7/3.5)8016mA =?×=。 第三章 门 电 路 【题3.1】 在图3.2.5所示的正逻辑与门和图3.2.6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。 图3.2.5的负逻辑真值表 图3.2.6的负逻辑真值表 【题 3.5】已知CMOS 门电路的电源电压5DD V V =，静态电源电流 2DD I A μ=，输入信号为200Z KH 的方波（上升时间和下降时间可忽略不 计），负载电容200L C pF =，功耗电容20pd C pF =，试计算它的静态功耗、动态功耗、总功耗和电源平均电流。 【解】 静态功耗 6 21050.01S D D D D P I V m W m W -==??= 动态功耗 ()()2125220020102105 1.10D L pd DD P C C fV mW mW -=+=+????= 总功耗 0.01 1.10 1.11T O T S D P P P m W =+=+= 电源平均电流 1.11 0.225 TOT DD DD P I mA mA V = = = 【题3.5】已知CMOS 门电路工作在5V 电源电压下的静态电源电流5A μ，在负载电容100L C pF 为，输入信号频率为500Z KH 的方波时的总功耗为1.56mW 试计算该门电路的功耗电容的数值。 【解】 首先计算动态功耗 ()31.565510 1.54D TOT S TOT DD DD P P P P I V mW mW -=-=-=-??≈ 根据() 2 D L pd DD P C C fV =+得 312252 1.541010010135105D pd L DD P C C F pF fV --???= -=-?≈ ????? 【题3.7】 试分析图P3.7 中各电路的逻辑功能，写出输出逻辑函数式。 A B C DD Y V DD Y （b） A第2章 逻辑门电路-习题答案
集成逻辑门电路及应用与门非门与非门
第2章-逻辑门与逻辑代数基础-习题与参考答案3-12
第2章 逻辑门与逻辑代数基础 习题与参考答案3-12
第3章-逻辑门电路
数字电路与逻辑设计习题_3第三章集成逻辑门
电工资格证考试逻辑门电路练习题集锦附参考答案(精编)
数字电路和集成逻辑门电路习题解答
逻辑门电路 作业题(参考答案)
最新数字电路第三章习题与答案
第三章集成逻辑门电路例题补充
实验一 集成逻辑门电路
实验一集成逻辑门电路的测试与使用
组合逻辑电路习题(附答案)详细版.doc
第四章-逻辑门电路-作业题(参考答案)
集成逻辑门电路逻辑功能的测试
第十章 逻辑门电路习题及答案
《数字逻辑与电路》复习题及答案
课后习题答案 第3章 门电路
第3章_门电路 课后答案要点