数子电路基础习题及答案

习题答案第三章 门电路一、 填空1. 用以实现 基本逻辑运算和复合逻辑运算 的单元电路称为门电路。

2. 常用的门电路在逻辑功能上有 与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门 等几种。

3. 正逻辑是指 以高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0 。

4. 负逻辑是指 以低平表示逻辑1，高电平表示逻辑0 。

5. 反相器的输入特性是指 从反相器输入端看进去的输入电压与输入电流的关系 。

6. 反相器的输出特性是指 从反相器输出端看进去的输出电压与输出电流的关系 。

7. 两个OD 与非门线与后，实际的逻辑关系是 与或非 。

8. 噪声容限示意图如下图所示。

反相器输入为高电平时的噪声容限公式是V NH =V OH(min)-V IH(min) ，低电平时的噪声容限公式是V NL =V IL(max)-V OL(max) 。

9. TTL 门电路的输入端负载特性用公式表达为 PI CC BE11P()R v V v R R =-+。

10. 三态门的输出是 高电平 、 低电平 和 高阻态 。

二、 输入信号的高、低电平分别是5V 和0V ，R 1为3.3 k Ω，R 2为10 k Ω，R C 为1 k Ω，V CC 为5V ，V EE 为-8V ，三极管的β为20，饱和压降与饱和导通时的内阻忽略。

计算输入高、低电平时对应的输出电平。

答案：I EE I B I 1I 1212B 128( 3.3)V13.33.310k 2.5k 13.3v V v v v R v R R R R R R R -+=-=-⨯+⋅⨯==Ω=Ω+当v I =V IL =0V 时，B 08(0 3.3)V=-2V 13.3v +=-⨯ 发射结反偏，三极管截止，i C =0,v O =V CC =5V 。

当v I =V IH =5V 时，B 08(0 3.3)V=-2V 13.3v +=-⨯ B BE B 3B 1.80.7A=0.44mA 2.510v V i R --==⨯ 深度饱和时三极管的基极电流为BS 3C 5A=0.25mA 20110CC V I R β≈=⨯⨯ 满足i B >I BS ，故三极管处于深度饱和状态，v O ≈0V 。

三、分析图示电路的逻辑功能。

答案：详见教材P116四、输入电压波形如图所示，试画出电路的输出电压波形。

答案：五、已知图中各门电路都是74系列门电路，指出各门电路的输出是什么状态。

答案：Y 1为高电平；Y 2为低电平；Y 3为低电平；Y 4为低电平。

六、74系列TTL 与非门组成如图电路。

试求前级门G M 能驱动多少个负载门？门G M 输出高 电平V OH ≥3.2V ，低电平V OL ≤0.4V ，输出低电平时输出电流最大值I OLmax =16 mA ，输出高 电平时输出电流最大值I OHmax = -0.4mA ， 与非门的电流I IL ≤-1.6mA ，I IH ≤0.04 mA 。

答案：在满足V OL ≤0.4V 的条件下，求得可驱动的负载门数目为OL(max)1IL(max)16=101.6I N I ≤=在满足V OH ≥3.2V 的条件下，求得可驱动的负载门数目为OH(max)2IH(max)0.4=520.04I N pI ≤=⨯因此G M 最多能驱动5个同样的与非门。

七、上题中，若门均为74系列TTL 或非门，而其它条件不变，门的参数与上题相同，那么 前级门G M 能驱动多少个负载门？答案：在满足V OL ≤0.4V 的条件下，求得可驱动的负载门数目为OL(max)1IL(max)16=52 1.62I N I ≤=⨯ 在满足V OH ≥3.2V 的条件下，求得可驱动的负载门数目为OH(max)2IH(max)0.4=520.04I N pI ≤=⨯因此G M 最多能驱动5个同样的或非门。

八、计算图中上拉电阻R L 的阻值范围。

前级输出门均为74LS 系列OC 门，电源V CC =5V ， 输出高电平V OH ≥3.2V ，输出低电平V OL ≤0.4V 。

输出管截止时漏电流I OH ≤0.1mA ，低电平 输出时允许的最大负载电流I OL(max)=8 mA ，后级负载门为74系列TTL 与非门，输入电流 I IL ≤-0.4mA ，I IH ≤0.02 mA 。

答案：R L 的最大允许值为 C C O H L (m a x )O H I H 5 3.2k =4.09k 30.170.02V V R nI mI --==ΩΩ+⨯+⨯R L 的最小允许值为 C C O L L (m i n )O L (m a x )I L 50.4k =0.68k 830.4V V R I m I --==ΩΩ'--⨯ 故R L 的取值范围应为 L 0.68k 4.09k R Ω≤≤Ω。

九、计算图中上拉电阻R L 的阻值范围。

前级输出门均为74LS 系列OC 门，电源V CC =5V ，输出高电平V OH ≥3.2V ，输出低电平V OL ≤0.4V 。

输出管截止时漏电流I OH ≤0.1mA ，低电 平输出时允许的最大负载电流I OL(max)=8 mA ，后级的74系列TTL 或非门，输入电流I IL ≤-0.4mA ，I IH ≤0.02 mA ；后级的74系列TTL 非门，输入电流I IL ≤-0.4mA ，I IH ≤0.02 mA 。

答案：R L 的最大允许值为 C C O H L (m a x )O H I H 5 3.2k =6k 20.150.02V V R nI mI --==ΩΩ+⨯+⨯R L 的最小允许值为 C C O L L (m i n )O L (m a x )I L 50.4k =0.77k 850.4V V R I m I --==ΩΩ'--⨯故R L 的取值范围应为 L 0.77k 6k R Ω≤≤Ω。

十、三个三态门的输出接到数据总线上，如图所示。

（1）简述数据传输原理。

（2）若门G1发送数据，各三态门的使能端子应置何种电平？答案：（1）数据传输原理：工作过程中控制各个反相器的EN端轮流等于1，而且任何时候仅有一个等于1，便可轮流把传输到各个反相器输出端的信号送到总线上，而互不干扰。

（2）若门G1发送数据，各三态门的使能端子应置于EN1=1，EN2=EN3=0。

习题答案第四章 组合逻辑电路一、填空1. 数字电路分成两大类，一类是 组合逻辑电路 ，另一类是 时序逻辑电路 。

2. 组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点是 任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关 。

3. 组合逻辑电路的分析是指 由给定的逻辑电路，通过分析找出电路的逻辑功能来 。

4. 组合逻辑电路通常采用的设计方法分为 进行逻辑抽象 、 写出逻辑函数式 、 选定器件类型 、 将逻辑函数化简或变换成适当的形式 和 由化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑电路图 五个 步骤。

5. 逻辑状态赋值是指 以二值逻辑的0、1两种状态分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态 。

6. 编码器的逻辑功能是 将输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码 。

7. 译码器的逻辑功能是 将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号或另外一个代码 。

8. 用具有n 位地址输入的数据选择器，可以产生任何形式输入变量数不大于 n+1 的组合逻辑函数。

9. 竞争是指 门电路两输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象 。

10.竞争-冒险是指 由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲 的现象。

二、分析图示电路的逻辑功能。

在保证逻辑功能不变的情况下，此电路可否用非门和与非门构成，试画出电路图。

答案：根据逻辑电路图写出逻辑表达式：Y ABC A BC AB C '''=++ 列出真值表：由真值表可见这是一个奇偶判别电路。

即当输入A 、B 、C 中有偶数个1时，输出Y 等于1。

而当输入A 、B 、C 中有奇数个1 或全为0时，输出Y 等于0。

若用非门和与非门构成电路，则逻辑表 达式应变换成与非式。

(()) = (()()())Y ABC A BC AB C ABC A BC AB C '''''=++'''''''三、试分析图示(a)和(b)两电路是否具有相同的逻辑功能。

如果相同，它们实现的是何逻辑功能。

答案：根据逻辑电路图写出逻辑表达式：(a) ((()()))()()Y A AB B AB A A B B A B AB A B ''''''''''=+=+++=+ (b) ()()Y A B A B AB A B ''''=++=+可见，两电路具有相同的逻辑表达式，因此逻辑功能相同。

电路实现的是异或逻辑功能。

四、试分析图示电路的逻辑功能。

答案：根据逻辑电路图写出逻辑表达式：(())()Y A C B AC B ABC A B C '''''''=+⊕+=+列出真值表：由真值表可见这是一个同或门电路。

即当输入A 、 B 、C 相同时，输出Y 等于1。

而当输入A 、B 、 C 不同时，输出Y 等于0。

五、用两片74HC148接成16线-4线优先编码器。

六、用两片74HC138接成4线-16线译码器。

七、分析图示电路的逻辑功能。

各输出为1时，分别表示什么含义？答案：根据逻辑电路图写出逻辑表达式：12133()()()()()()Y A AB A A B AB Y Y Y AB A B A B AB Y B AB B A B A B ''''==+=⎧⎪''''''=+=+=+⎨⎪''''==+=⎩ 此电路的逻辑功能为1位数值比较器。

当Y 1=1时，表示二进制数A >B ；当Y 2=1时，表示二进制数A =B ；当Y 3=1时，表示二进制数A < B 。

八、用四选一数据选择器实现三变量函数。

Z A B C AC A BC ''''=++答案：若采用卡诺图法，令A 1=B A 0=C012301D A D A D D '====；；；九、用3线-8线译码器74HC138和门电路产生如下函数。

用8选1数据选择器74HC151实现函数Y 2。

123Y AC B CY A B C AB C BC Y B C AB C'=+''''=++'''=+ 答案：1751214733405Y AC B C ABC AB C A B C m m m Y A B C AB C BC A B C AB C ABC A BC m m m m Y B C AB C AB C A B C AB C m m m ''''=+=++=++'''''''''=++=+++=+++'''''''''=+=++=++ 令A 2=A A 1=B A 0=C 则 0707~ ~Y Y m m ''''→ 17511572147313473405045()()()Y m m m m m m Y m m m m m m m m Y m m m m m m ''''=++=⋅⋅'''''=+++=⋅⋅⋅''''=++=⋅⋅当用8选1数据选择器74HC151实现函数Y 2时，令A 2=A A 1=B A 0=C 则 D 1=D 3=D 4=D 7=1 D 0=D 2=D 5=D 6=0十、用4线-16线译码器74LS154和门电路产生如下函数。