最新2集成门电路习题解答汇总.docx
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最新2集成门电路习题解答汇总
2集成门电路习题解答
自我检测题
1．CMOS门电路采用推拉式输出的主要优点是提高速度，改善负载特性。
2．CMOS与非门多余输入端的处理方法是接高电平，接电源，与其它信号引脚并在一起。
3．CMOS或非门多余输入端的处理方法是接低电平，接地，与其它信号引脚并接在一起。
4．CMOS门电路的灌电流负载发生在输出低电平情况下。
负载电流越大，则门电路输出电压越高。
5．CMOS门电路的静态功耗很低。
随着输入信号频率的增加，功耗将会增加。
6．OD门在使用时输出端应接上拉电阻和电源。
7．三态门有3种输出状态：
0态、1态和高阻态。
8．当多个三态门的输出端连在一条总线上时，应注意任何时刻只能有一个门电路处于工作态。
9．在CMOS门电路中，输出端能并联使用的电路有OD门和三态门；
10．CMOS传输门可以用来传输数字信号或模拟信号。
11．提高LSTTL门电路工作速度的两项主要措施是采用肖特基三极管和采用有源泄放电路。
12．当CMOS反相器的电源电压VDD＜VTN+
（VTN、VTP分别为NMOS管和PMOS管的开启电压）时能正常工作吗？
答：
不能正常工作，因为，当反相器输入电压为1/2VDD时，将出现两只管子同时截止的现象，这是不允许的。
13．CMOS反相器能作为放大器用吗？
答：
可以。
在反相器的两端跨接了一个反馈电阻Rf就可构成高增益放大器。
由于CMOS门电路的输入电流几乎等于零，所以Rf上没有压降，静态时反相器必然工作在vI=vO的状态，vI=vO=VT=VDD/2就是反相器的静态工作点。
反相器的输入电压稍有变化，输出就发生很大变化。
14．如果电源电压增加5%，或者内部和负载电容增加5%，你认为哪种情况会对CMOS电路的功耗产生较大影响？
解：
根据公式PD=（CL+CPD）VDD2f，电源的变化对功耗影响更大。
15．当不同系列门电路互连时，要考虑哪几个电压和电流参数？
这些参数应满足怎样的关系？
解：
应考虑以下参数：
VOH（min）、VIH（min）、VOL（max）、VIL（max）、IOH（max）、IOL（max）、IIH（max），IIL（max），这些参数应满足以下条件：
VOH（min）≥VIH（min）
VOL（max）≤VIL（max）
≥nIIH（max）
IOL（max）≥m
16．已知图T2.16所示电路中各MOSFET管的
=2V，若忽略电阻上的压降，则电路中的管子处于导通状态。
A．B．C．D．
图T2.16
17．三极管作为开关时工作区域是。
A．饱和区+放大区B．击穿区+截止区
C．放大区+击穿区D．饱和区+截止区
18．门电路参数由大到小排列正确的是。
A．VOH（min）、VIH（min）、VIL（max）、VOL（max）
B．VIH（min）、VOH（min）、VOL（max）、VIL（max）
C．VOH（min）、VIH（min）、VOL（max）、VIL（max）
D．VIH（min）、VOH（min）、VIL（max）、VOL（max）
19．对CMOS门电路，以下说法是错误的。
A．输入端悬空会造成逻辑出错
B．输入端接510kΩ的大电阻到地相当于接高电平
C．输入端接510Ω的小电阻到地相当于接低电平
D．噪声容限与电源电压有关
20．某集成电路芯片，查手册知其最大输出低电平VOL（max）=0.5V，最大输入低电平VIL（max）=0.8V，最小输出高电平VOH（min）=2.7V，最小输入高电平VIH（min）=2.0V，则其低电平噪声容限VNL=。
A．0.4VB．0.6VC．0.3VC．1.2V
21．某集成门电路，其低电平输入电流为1.0mA，高电平输入电流为10μA，最大灌电流为8mA，最大拉电流为400μA，则其扇出系数为N=。
A．8B．10C．40D．20
22．设图T2.22所示电路均为LSTTL门电路，能实现
功能的电路是。
A．B．C．D．
图T2.22
23．设图T2.23所示电路均为CMOS门电路，实现
功能的电路是。
A．B．C．D．
图T2.23
24．如图T2.24所示LSTTL门电路，当
=0时，F的状态为。
A．
B．
C．
D．
图T2.24图T2.25
25．OD门组成电路如图T2.25所示，其输出函数F为。
A．
B．
C．
D．
习 题
1．写出如图P2.1所示CMOS门电路的逻辑表达式。
图P2.1图P2.2
解：
（与非门）
2．写出如图P2.2所示CMOS门电路的逻辑表达式。
解：
3．双互补对与反相器引出端如图P2.3所示，试将其分别连接成：
（1）三个反相器；
（2）3输入端与非门；（3）3输入端或非门；（4）实现逻辑函数
；（5）一个非门控制两个传输门分时传送。
图P2.3
解：
（1）3个反相器
（2）3输入与非门
（3）3输入或非门
（4）实现逻辑函数
连接图等效图
当C=0时，Y=1；当C=1时，
（5）一个非门控制两个传输门分时传送
4．电路如图P2.4所示，G1为74HC系列CMOS门电路，其数据手册提供的参数为VOL（max）=0.33V，VOH（min）=3.84V，IOL（max）=4mA，IOH（max）=-4mA。
三极管T导通时VBE=0.7V，饱和时VCES=0.3V，发光二极管正向导通时压降VD=2.0V。
（1）当输入A、B取何值时，发光二极管D有可能发光？
（2）为使T管饱和，T的β值应为多少？
图P2.4
解：
（1）要使发光二极管D发光，必须使T管饱和导通，要使T管饱和导通，必须使G1输出高电平，即A和B至少有一个为低电平。
（2）为使三极管导通时进入饱和状态，三极管β的选择必须满足IB≥IBS，式中
代入给定数据后，可求得β≥17。
5．有一门电路内部电路如图P2.5所示，写出Y的真值表，画出相应的逻辑符号。
解：
真值表
A
EN
Y
0
0
0
0
1
高阻
1
0
1
1
1
高阻
逻辑符号
6．分析如图P2.6所示电路的逻辑功能，画出其逻辑符号。
图P2.5图P2.6
解：
A、B为电路输入变量，F为输出变量，只要列出真值表，就可判断其逻辑功能。
AB
Y
00
01
10
11
高阻
1
高阻
0
7．由三态门构成的总线传输电路如图P2.7所示，图中n个三态门的输出接到数据传输总线，D0、D1、…、Dn-1为数据输入端，
、
、…、
为片选信号输入端。
试问：
（1）片选信号应满足怎样的时序关系，以便数据D0、D1、…、Dn-1通过总线进行正常传输？
（2）如果片选信号出现两个或两个以上有效，可能发生什么情况？
（3）如果所有的信号均无效，总线处在什么状态？
图P2.7
解：
（1）片选信号任何时刻只能有一个为低电平；
（2）总线冲突。
（3）高阻态。
8．分析如图P2.8（a）、（b）所示电路的逻辑功能，写出电路输出函数S的逻辑表达式。
（a）（b）
图P2.8
解：
（1）
A
B
S
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
输出S是A和B的异或函数，即
（2）
A
B
S
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
输出S是A和B的异或函数，即
9．晶体管电路如图P2.9所示，试判断各晶体管处于什么状态？
图P2.9
解：
（a）根据图中参数
因为iB＜iBS，故T1管处于放大状态。
（b）
因为iB＞iBS，故T2管处于饱和状态。
10．已知电路如图P2.10所示，写出F1、F2、F3和F与输入之间的逻辑表达式。
图P2.10
解：
，
，
，
11．分析如图P2.11所示电路的逻辑功能，指出是什么门。
图P2.11
解：
A、B加不同电平时，T4~T8的通断情况如表所示。
A
B
T4
T5
T6
T7
T8
F
0
0
off
off
off
on
off
1
0
1
on
off
off
off
on
0
1
0
off
on
off
off
on
0
1
1
on
on
on
off
off
1
电路为OC输出的同或门.
12．图P2.12（a）所示为LSTTL门电路，其电气特性曲线如图P2.12（b）所示。
请按给定的已知条件写出电压表的读数（填表P2.12）。
假设电压表的内阻≥100kΩ。
（a）（b）
图P2.12
表P2.12
A
B
C
K
电压表读数/V
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
断开
断开
闭合
闭合
解：
A
B
C
K
电压表读数（V）
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
断开
断开
闭合
闭合
0
4.3
1.1
0.2
13．图P3.13中G1、G2、G3为LSTTL门电路，G4、G5、G6为CMOS门电路。
试指出各门的输出状态（高电平、低电平、高阻态？
）。
图P2.13
解：
Y1高电平，Y2高阻态，Y3低电平，Y4高电平，Y5低电平，Y6低电平
14．如图P2.14所示逻辑电路能否实现所规定的逻辑功能？
如能的在括号内写“Y”，错的写“N”。
图P2.14
（）L2=AB+CD（）
解：
Y，N
15．如图P2.15所示逻辑电路能否实现所规定的逻辑功能？
如能的在括号内写“Y”，错的写“N”。
图P2.15
（）
（）
解：
Y，N
16．由门电路组成的电路如图P2.16所示。
试写出其逻辑表达式。
图P2.16
解：
，
，
17．由门电路组成的电路如图P2.17所示。
试写出其逻辑表达式。
图P2.17
解：
18．一个发光二极管导通时的电压降约为2.0V，正常发光时需要5mA电流，当发光二极管采用如图2.2-21（a）那样连接到74LS00与非门上时，请确定电阻R的一个合适值。
74LS00的相关参数可参见表2.2-3。
解：
注意：
在大多数应用中，发光二极管串联电阻的准确值是不重要的，本例中可采用510Ω现成电阻。
19．图P2.19中，LSTTL门电路的输出低电平VOL≤0.4V时，最大灌电流IOL（max）=8mA，输出高电平时的漏电流IOZ≤50μA；CMOS门的输入电流可以忽略不计。
如果要求Z点高、低电平VH≥4V、VL≤0.4V，请计算上拉电阻RC的选择范围。
图P2.19
解：
（1）当Z点输出高电平时，应满足下式：
VH=+5V-RCIOZ≥4V
RC≤
≤20kΩ
（2）当Z点输出低电平时，应满足下式：
VL=+5V-RCIOL（max）≤0.4V
RC≥
≥0.57kΩ
∴0.57kΩ≤RC≤20kΩ
20．在图P2.20中有两个线与的OC门G1、G2。
它们的输出驱动3个LSTTL与非门G3、G4、G5。
设OC门输出低电平时允许灌入的最大电流IOL（max）为14mA，输出高电平时输出管截止的漏电流IOZ为0.05mA；LSTTL与非门输入低电平电流IIL为0.22mA，每个输入端的高电平输入电流IIH为0.02mA。
如果要求OC门高电平输出电压VOH≥3V，低电平输出电压VOL≤0.3V，试求外接电阻RC的取值范围。
图P2.21
解：
（1）G1、G2均输出高电平时
电阻RC上流过的电流
IC=2IOZ+（2+2+3）IIH=（2×0.05+7×0.02）mA=0.24mA
RC上的压降会使输出高电平电压下降，根据题意应满足
VOH=VCC-RC×IC≥3V
因此RC应满足
（2）G1或G2门输出低电平时
考虑最不利的情况，只有一个OC门输出低电平，流入输出低电平OC门的电流
IOL=IC+3×IIL=
≤14mA
所以352Ω≤RC≤8.33kΩ
21．根据表2.4-1，试计算下列情况下的低电平噪声容限和高电平噪声容限。
（1）74HCT驱动74LS；
（2）74ALS驱动74HCT。
解：
（1）VNL=VIL（max）（74LS）-VOL（max）（74HCT）=0.8-0.1=0.7V
VNH=VOH（min）（74HCT）-VIH（min）（74LS）=4.4-2=2.4V
（2）VNL=VIL（max）（74HCT）-VOL（max）（74ALS）=0.8-0.5=0.3V
VNH=VOH（min）（74ALS）-VIH（min）（74HCT）=4.8-2=2.8V
22．有人使用机器上一个光电传感器，传感器受触发时，输出高电平为5V，但把这个传感器输出端接到某一电路输入端时，再次测试其输出电平，发现是2V，电平被拉低了。
当换了另外一个型号的光电传感器，同样传感器受触发时，输出高电平为5V，把这个传感器连接到同一电路输入端时，测试电压依然是5V。
请分析可能的原因。
答：
最大的可能是前一种光传感器的带载能力不够，即光传感器不能提供电路输入端所需的电流，所以输出信号一接到电路输入端就会被拉低.建议：
在光传感器的输出端和后级电路之间加一级驱动（射随器或三极管）。
23．如图P2.24所示，集成电路IC1输出七段显示码a～g，高电平有效，由于IC1最大输出高电平电流很小，无法驱动共阴LED数码管（点亮每个笔划需5mA电流以上，数码管中的发光二极管导通压降为1.4V）。
试从下表1提供的三种TTL非门中，选择合适器件设计共阴LED数码管的驱动电路，只需画出a和b的驱动电路，需算出限流电阻的数值。
图P2.24表P2.24
解：
电路图为
（2）当输入变高时：
R≤720Ω
当输入变低时：
R≥294Ω
∴294Ω≤R≤720Ω
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