第三章集成逻辑门电路例题补充

第三章集成逻辑门电路例题补充

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 5.06

5

.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 。

V V V 0200

11

DD

F

≈+=DD

DD

4

4

DD

5

9

9

F

2

1010

1021010V V V V ≈+≈?+=

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

10kΩ

图2-4 例2-4门电路

解：由TTL门组成上面逻辑门由于10kΩ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

V CC

v I

v O +10V

A

B

A

F=

+

+

?

=1

1

≡

F

AB

F=

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

mA

I 0465.010

207

.010BS =?-=

mA

v I I 0465.010

)10(7.027.0I BS

B =----== v I =4.2V

上述计算说明v I <2V 时，T 截止；v I >4.2V 时，T 饱和。

2-2 一个电路如图2-6所示。

⒈ 已知V CC =6V ，V CES =0.2V ，I CS =10mA ，求集电极电阻R C 的值。

⒉ 已知三极管的β=50、V 高电平V IH =2V ，当电路处于临界饱和时，R b 值应是多少？ 解：⒈

Ω=-=-=

k I V V R 58.010

2

.06CS CES CC C

⒉ 临界饱和时，I B =I BS 。

mA I 2.050

CS

BS ===

β

Ω=-=-=

k I V V R 5.62

.07

.02BS BE I b

2-3 在图2-6所示电路中，当电路其他参数

不变，仅R b 减小时，三极管的饱和程度是减轻还是加深？仅R C 减小时，三极管的饱和程度是减轻还是加深？

解：R b 减少时，I B 增加，在I C 不变的前提下，三极管的饱和程度加深了。R C 减小时，I CS 增加，在I B 不变的前提下，三极管随着I C 增加，

T

R

C

R b

V CC v I

v

O

图2-6 三极管电路

饱和程度将减轻。

2-4 为什么说TTL与非门输入端在以下三种接法时，在逻辑上都属于输入为0？

⒈输入端接地；

⒉输入端接低于0.8V的电源；

⒊输入端接同类与非门的输入低电平

0.4V.

解：因为四种系列的TTL与非门的V IL(max)都等于0.8V，所以小于、等于0.8V的输入在逻辑上都为0。

2-5 为什么说TTL与非门输入端在以下三种接法时，在逻辑上都属于输入为1？

⒈输入端接同类与非门的输出高电平

3.6V;

⒉输入端接高于2V电源；

⒊输入端悬空。

解：四种系列的TTL与非门的V IH(min)=2V，当v I≥2V时，逻辑上为1。此时，发射极电流不会从发射极流出。当输入端悬空时，因没有发射极电流的通路，也不会有发射极电流从发射极流出，与输入端接高电平等效，故TTL门输入端悬空，逻辑上认为是1。

2-6 在挑选TTL门电路时，都希望选用输入低电平电流比较小的与非门，为什么？

解：负载门的输入端电流小，驱动门的负载电流才小，才可能带更多的门。

2-7 在实际应用中，为避免外界干扰的影

响，有时将与非门多余的输入端与输入信号输入端并联使用，这时对前级和与非门有无影响？

解：有影响。将使前级拉电流负载随并联输入端数成正比例增加。

2-8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。

2-9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B A B A B A F +=⊕=，若使A F =，必须一端接A ，另一端接高电平。此时A A A F =?+?=11

2-10 根据图2-7(a )TTL 与非门的电压传输特性、输入特性、输出特性和输入端负载特性，求图中(b )中的v o1~v o7的各个值。

解：已知所求电路、电压传输特性、输入特性、输出特性和输入端负载特性如图2-7所示。 由电压传输特性看出：V OH =3.6V ，V OL =0.2V ；阈值电压V T =1.4V 。从输入特性看出：I IL ≈1.4mA 。从输入负载特性看出：R I =1.4k Ω时，V I =1.4V 。从输出特性看出v O =0.8V 时，I L =20mA ；v O =0.6V 时，I L =15mA 。据此，可写出：v O1=0.2V ；v O2=3.6V ；v O3=0.2V ；v O4=3.6V ；v O5=3.6V ；v O6；v O7=0.6V （10×1.4=14mA ）。 3.6 0.2 0 v I

(V) v O

(V)

v O

(V)

i L

(mA) 0 0.4 0.2

0.6 0.8 I

(V)

i I

(mA) -1.4

1.4

0 1 2 3

v I

(V)

I (k Ω)

1.4

(a)TTL 与非门的电压传输特性、输入特性、输出特性和输入端负载特性

2-11已知两个相同的TTL 非门连接如图2-8 (a )所示，非门的传输特性曲线如图(b )所示，其

图

2-7 TTL 与非门的特性及门电路

O1 2V & O4 & O5 3.6V

300

& O2

3V 0.3V & O3 悬& O6 4V 4.7k & v O7

3.6V G 1

G 2 G 10 & 1 1 1 (b) TTL 与非门的门电路