3.1.7求图题3.1.7所示电路的输出逻辑表达式.
解:
图解3.1.7所示电路中L1=A
B,L2=BC,L3=D,L4实现与功能,即L4=L1L2L3,而
L=?
?
4
LE,所以输出逻辑表达式为L=ABBCDE
3.1.9图题3.1.9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3.1.9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.
3.1.12试分析3.1.12所示的CMOS电路,说明它们的逻辑功能课后答案网课后答案网
(A)(B)
(C)(D)
解:
对于图题3.1.12(a)所示的CMOS电路,当EN=0
时,和均导通,和
构成的反相器正常工作,L=2
PT2NT1PT1NTA,当EN=1时,和均截止,无论A为高电平还是
低电平,输出端均为高阻状态,其真值表如表题解3.1.12所示,该电路是低电平使能三态
非门,其表示符号如图题解3.1.12(a)所示。
2
PT2NT图题3.1.12(b)所示CMOS电路,EN=0时,导通,或非门打开,和构成反
相器正常工作,L=A;当2
PT1PT1NTEN=1时,截止,或非门输出低电平,使截止,输出端
处于高阻状态,该电路是低电平使能三态缓冲器,其表示符号如图题解3.1.12(b)所示。
2
PT1NT同理可以分析图题3.1.12(c)和图题3.1.12(d)所示的CMOS电路,它们分别为高
电平使能三态缓冲器和低电平使能三态非门,其表示符号分别如图题3.1.12(c)和图题
3.1.12(d)所示。
AL
001
010
10
11
高阻
3.1.12(a)
AL
000
011课后答案网课后答案网10高阻
11高阻
3.1.12(b)
ENAL
00高阻
01高阻
100
111
3.1.12(c
AL
001
010
10高阻
11高阻
3.1.12(d)
3.2.2为什么说TTL与非门的输入端在以下四种接法下,都属于逻辑1:
(1)输入端悬空;
(2)输入端接高于2V的电源;(3)输入端接同类与非门的输出高电压3.6V;(4)输入端
接10kΩ的电阻到地。
解:
(1)参见教材图3.2.4电路,当输入端悬空时,T1管的集电结处于正偏,
Vcc作用于T1的集电结和T2,T3管的发射结,使T2,T3饱和,使T2管的集电极电位
Vc2=VcEs2+VBE3=0.2+0.7=0.9V
,而T4管若要导通VB2=Vc2≥VBE4+VD=0.7+0.7=1.4V,故T4
截止。
又因T3饱和导通,故与非门输出为低电平,由上分析,与非门输入悬空时相当于输
入逻辑1。
(2)当与非门输入端接高于2V的电源时,若T1管的发射结导通,则
VBE1≥0.5V,T1管的
基极电位VB≥
2+C1=2.5V。
而VB1≥2.1V时,将会使T1的集电结处于正偏,T2,T3处于饱
和状态,使T4截止,与非门输出为低电平。
故与非门输出端接高于
2V的电源时,相当于
输入逻辑1。
(3)与非门的输入端接同类与非门的输出高电平3.6V输出时,若T1管导通,则
VB1=3.6+0.5=4.1
。
而若VB1>2.1V时,将使T1的集电结正偏,T2,T3处于饱和状态,这时
VB1被钳位在
2.4V,即T1的发射结不可能处于导通状态,而是处于反偏截止。
由
(1)
(2),
当VB1≥
2.1V,与非门输出为低电平。
(4)与非门输入端接10kΩ的电阻到地时,教材图3.2.8的与非门输入端相当于解3.2.2图
所示。
这时输入电压为VI=
(Vcc-VBE)=10(5-0.7)/(10+4)=3.07V。
若T1导通,
则VBI=3.07+
VBE=3.07+0.5=3.57V。
但VBI是个不可能大于2.1V的。
当VBI=2.1V时,将使
T1管的集电结正偏,
T2,T3处于饱和,使VBI被钳位在2.1V,因此,当RI=10kΩ时,T1
将处于截止状态,由
(1)这时相当于输入端输入高电平。
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3.2.3设有一个74LS04反相器驱动两个74ALS04反相器和四个74LS04反相器。
(1)问
驱动门是否超载?
(2)若超载,试提出一改进方案;若未超载,问还可增加几个74LS04
门?
解:
(1)根据题意,74LS04为驱动门,同时它有时负载门,负载门中还有74LS04。
从主教材附录A查出74LS04和74ALS04的参数如下(不考虑符号)
74LS04:
=8mA,=0.4mA;=0.02mA.(max)
OLI(max)OHI(max)IHI4个74LS04的输入电流为:
4=4(max)ILI×0.4mA=1.6mA,
4=4(max)
IHI×0.02mA=0.08mA
2个74ALS04的输入电流为:
2=2(max)
ILI×0.1mA=0.2mA,
2=2(max)
IHI×0.02mA=0.04mA。
①拉电流负载情况下如图题解3.2.3(a)所示,74LS04总的拉电流为两部分,即4个
74ALS04的高电平输入电流的最大值4=0.08mA电流之和为
0.08mA+0.04mA=0.12mA.而74LS04能提供0.4mA的拉电流,并不超载。
(max)
IHI②灌电流负载情况如图题解3.2.3(b)所示,驱动门的总灌电流为1.6mA+0.2mA=1.8mA.
而74LS04能提供8mA的灌电流,也未超载。
(2)从上面分析计算可知,74LS04所驱动的两类负载无论书灌电流还是拉电流均未超3.2.4
图题3.2.4所示为集电极门74LS03驱动5个CMOS逻辑门,已知OC门输管
截止时的漏电流=0.2mA;负载门的参数为:
=4V,=1V,==1A试计算上拉电阻的值。
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从主教材附录A查得74LS03的参数为:
=2.7V,=0.5V,=8mA.根据
式(3.1.6)形式(3.1.7)可以计算出上拉电阻的值。
灌电流情况如图题解3.2.4(a)所示,
74LS03输出为低电平,=5(min)
OHV(max)OLV(max)OLI(ILtotalI)ILI=5×0.001mA=0.005mA,有
=(min)
pR(max)
(max)()
DDOL
OLILtotalVV
II?
?
=(54)
(80.005)
V
mA
?
?
≈0.56KΩ
拉电流情况如图题解3.2.4(b)所示,74LS03输出为高电平,)=5IHI=50.001mA=0.005mA×(
IHtotalI由于<为了保证负载门的输入高电平,取=4V有(min)OHV(min)IHV(min)OHV(max)PR=(min)
()()
DDH
OLtotalIHtotalVVo
II?
+=(54)
(0.20.005)
V
mA
?
?
=4.9KΩ
综上所述,PR的取值范围为
0.56Ω~4.9Ω
3.6.7设计一发光二极管(LED)驱动电路,设LED的参数为FV=2.5V,DI=4.5Ma;
若=5V,当
LED发亮时,电路的输出为低电平,选出集成门电路的型号,并画出电路图.CCV解
:
设驱动电路如图题解3.6.7所示,选用74LSO4作为驱动器件,它的输出低电平电流
=8mA,=0.5V,电路中的限流电阻(max)OLI(max)OLVR=(max)
CCFOL
DVVV
I?
?
=(52.50.5)4.5
v
mA
?
?
≈444Ω
课后答案网课后答案网4.1.2组合逻辑电路及输入波形(A.B)如图题4.1.2所示,试写出输出端的逻辑表达式
并画出输出波形。
解:
由逻辑电路写出逻辑表达式LABABAB
=+=
首先将输入波形分段,然后逐段画出输出波形。
当A.B信号相同时,输出为1,不同时,输出为0,得到输出波形。
如图所示
4.2.1试用2输入与非门设计一个3输入的组合逻辑电路。
当输入的二进制码小于3时,
输出为0;输入大于等于3时,输出为1。
解:
根据组合逻辑的设计过程,首先要确定输入输出变量,列出真值表。
由卡诺图化简
得到最简与或式,然后根据要求对表达式进行变换,画出逻辑图
1)设入变量为A.B.C输出变量为L,根据题意列真值表
ABCL
0000
0010
0100
0111
1001
1011
1101
1111
2)由卡诺图化简,经过变换得到逻辑表达式课后答案网课后答案网*LABCABC=+=
3)用2输入与非门实现上述逻辑表达式
4.2.7某足球评委会由一位教练和三位球迷组成,对裁判员的判罚进行表决。
当满足以
下条件时表示同意;有三人或三人以上同意,或者有两人同意,但其中一人是叫教练。
试用
2输入与非门设计该表决电路。
解:
1)设一位教练和三位球迷分别用A和B.C.D表示,并且这些输入变量为1时表示同
意,为0时表示不同意,输出L表示表决结果。
L为1时表示同意判罚,为0时表示不同意。
由此列出真值表
输入输出
ABCDL
00000
00010
00100
00110
01000
01010
01100
01111
10000
10011
10101
10111
11001
11011
11101
11111
2)由真值表画卡诺图课后答案网课后答案网
由卡诺图化简得L=AB+AC+AD+BCD
由于规定只能用2输入与非门,将上式变换为两变量的与非——与非运算式
*******
LABACADBCDABACADBCD==
3)根据L的逻辑表达式画出由2输入与非门组成的逻辑电路
4.3.3判断图所示电路在什么条件下产生竞争冒险,怎样修改电路能消除竞争冒险?
解:
根据电路图写出逻辑表达式并化简得*
LABBC=+
当A=0,C=1时,L
BB=+有可能产生竞争冒险,为消除可能产生的竞争冒险,
增加乘积项使A
C,使*LABBCAC=++,修改后的电路如图课后答案网课后答案网
4.4.4试用74HC147设计键盘编码电路,十个按键分别对应十进制数0~9,编码器的输出
为8421BCD码。
要求按键9的优先级别最高,并且有工作状态标志,以说明没有按键按下和
按键0按下两种情况。
解:
真值表
电路图
4.4.6用译码器74HC138和适当的逻辑门实现函数F=.解:
将函数式变换为最小项之和的形式
F==
课后答案网课后答案网将输入变量A、B、C分别接入、、端,并将使能端接有效电平。
由于74HC138
是低电平有效输出,所以将最小项变换为反函数的形式
L=
在译码器的输出端加一个与非门,实现给定的组合函数。
4.4.14七段显示译码电路如图题4.4.14(a)所示,对应图题4.4,14(b)所示输人波
形,试确定显示器显示的字符序列
解:
当LE=0时,图题4,4。
14(a)所示译码器能正常工作。
所显示的字符即为A2A2A1A
所表示的十进制数,显示的字符序列为0、1、6、9、4。
当LE由0跳变1时,数字4被锁
存,所以持续显示4。
4.4.19试用4选1数据选择器74HC153产生逻辑函数.(,,)(1,2,6,7)
LABCm=∑解:
74HC153的功能表如教材中表解4.4.19所示。
根据表达式列出真值表如下。
将变量A、B分别接入地址选择输入端、,变量C接入输入端。
从表中可以
看出输出L与变量C之间的关系,当AB=00时,L=C,因此数据端1S0S0I
接C;当AB=01
时,L=,__C1I
接;当AB为10和11时,L分别为0和1,数据输入端__C2I和3I分
别接0和1。
由此可得逻辑函数产生器,如图解4.4.19所示。
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输入输出
ABCL
0000
0011
L=C
0101
0110__L
C=
1000
1010
0
1101
1111
1
4.4.21应用74HC151实现如下逻辑函数。
解:
1.1
54mmmCBACBACBAF++=++=
D1=D4=D5=1,其他=0
2.
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4,4.26试用数值比较器74HC85设计一个8421BCD码有效性测试电路,当输人
为8421BCD码时,输出为1,否则为0。
解:
测试电路如图题解4.4.26所示,当输人的08421BCD码小于1010时,FA
<B输出为1,否则0为0。
1
4.4.31由4位数加法器74HC283构成的逻辑电路如图题4。
4.31所示,M和
N为控制端,试分析该电路的功能。
解:
分析图题4.4,31所示电路,根据MN的不同取值,确定加法器74HC283
的输入端B3B2B1B0的值。
当MN=00时,加法器74HC283的输人端B3B2B1B0=
0000