第1章数字电路和集成逻辑门电路习题解答.docx

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第第1章数字电路和集成逻辑门电路习题解答章数字电路和集成逻辑门电路习题解答第1章数字电路和集成逻辑门电路习题解答思维题和习题1-1填空题1)三极管截止条件为UBE0V三极管饱和导通条件为IBIBS三极管饱和导通的IBS为IBS(VCC-UCES)/RC2)当栅极电路输出为高电平时的负载是拉电流负载,当输出为低电平时的负载是填充电流负载3)当晶体管用作电子开关时,其工作状态必须是饱和或关断4)74LTL电路的电源电压值和输出电压的高低电平值分别约为5V、2.7V和0.5V74TTL电路的电源电压值和输出电压的高低电平值分别约为5V、2.4V和0.4V5)OC门被称为开集电极门。

多个OC门输出可以并联实现线路和功能CMOS门电路的输入电流始终为零7)不能暂停CMOS门电路的空闲输入。

与门应连接到高电平,或门应连接到低电平。

1-2选择题1)abc常用于以下电路中的总线应用A。

TSL门电路、0C门电路、漏极开路门电路、互补金属氧化物半导体与非门

(2)TTL与非门有n个同类门电路,低电平输入电流为1.5毫安,高电平输入电流为10毫安,最大填充电流为15毫安,最大拉电流为400毫安。

选择正确答案n和最多b。

a.n=5b.n=10c.n=20d.n=403)与TTL数字集成电路相比,CMOS数字集成电路的突出优势是ACDA。

当三极管用作开关时,为了提高开关速度,da.降低饱和深度b.增加饱和深度c.采用有源漏极电路d.采用反饱和三极管5)进行TTL与非门空闲输入处理,可以使用ABDa。

连接到电源b,连接到电源c,连接到地d,通过电阻3k并联连接到有用输入6)。

光盘可以在以下电路中实现“线和”功能当A与非门b三态输出门c打开集电极门d打开漏极门7)三态门输出高阻抗状态时,ABD是正确的a.使用电压表测量指针不动b.相当于暂停c.电压不是高或低d.测量电阻指针不动8)已知正向电压降UD=1.7V,参考工作电流ID=10mA,TTL门的输出高和低电平分别为UOH=3.6V,UOL=0.3V,允许充电电流和牵引电流分别为IOL=15mA,IOH=4mA那么电阻r应该选择d。

a.100b.510c.2.2kd.300图1-60问题1.17图9)74hcXXX系列集成电路与TTL74系列兼容,因为cA引脚与b兼容,逻辑功能相同c,以上两个因素共同存在最高电源电压值10)74HC电路,此时其输出电压的高低电平值依次为cA.5V、3.6V、0.3VB.6V、3.6V、0.3VC.6V、5.8V、0.1V1-3真或假1)普通逻辑门的输出不能并联,否则器件可能损坏。

()2)集成与非门的扇出系数反映了负载相似的与非门的能力()3)两个或两个以上普通TTL与非门的输出直接连接到实现线()4)三态门的三种状态是:

高电平、低电平和高或低电压()5)TTL0C门(集电极开路门)的输出端可以直接连接到实现线()6)当TTL与非门输入暂停时,输入等效于逻辑1()7)当TTL集电极开路输出为1时,输出电流由外部电源和电阻提供()8)互补金属氧化物半导体门极(漏极开栅)的输出端可以直接连接到实现线()9)CMOS或非门和TTL或非门具有完全相同的逻辑功能()1-4尝试判断图1-50所示各电路中的三极管处于什么状态,并分别找出它们的基极电流1b、集电极电流IC和VC图1-50问题1-4图解决方案:

假设晶体管集电极-发射极饱和压降VCE(sat)?

0.3V(a)磅?

6?

0.712?

0.311.7?

0.104毫安,饱和电流?

0.234毫安?

IB51?

三极管处于放大状态,那么集成电路呢?

IB?

50?

0.104?

5.2毫安,伏?

12岁?

1?

5.2?

6.8V(b)磅?

5?

0.75?

0.34.7?

0.143毫安,饱和电流IBS?

0.078毫安?

IB30?

三极管饱和了,那么集成电路呢?

肠易激综合征?

0.078毫安,可变电容?

0.3V(c)等效输入电压?

5?

5?

3?

15岁?

3.18伏,15?

5115?

51等效输入电阻RB?

11.5公里?

,15?

51IB?

六?

0.715?

0.314.7?

0.2454毫安?

IB?

0.214毫安,饱和电流?

三极管处于放大状态,那么集成电路呢?

IB?

30?

0.214?

6.42毫安,伏?

15岁?

2?

6.42?

2.16伏(d)磅?

0,集成电路?

0,风险投资?

假设晶体管处于放大状态1b?

肠易激综合征?

5?

10?

0.7?

0.275毫安,2?

1?

505?

0.3?

1014.7?

0.294毫安?

IB?

150所以三极管处于放大状态,那么IE呢?

IB?

13.75毫安,伏?

5?

2IB?

0.7?

3.75伏1-5为什么当输入暂停时,TTL与非门的输入可以被认为是高电平?

对于与非门和或非门,对于未使用的输入有多少种处理方法?

A:

根据TTL与非门输入端的负载特性,当连接到其输入端的电阻大于其开路电阻时,相当于输入端处于高电平。

当输入暂停时,连接到其输入端的电阻等于无穷大,大于其开门电阻,因此可以认为输入处于高电平对于与非门,对于未使用的输入端有三种处理方法:

挂起、连接到高电平或与其他输入端并行使用;对于或非门,对于未使用的输入端有两种处理方法:

连接低电平或与其他输入端并联使用1-6电路如图1-51所示,其中与非门和或非门是CMOS门电路试着分别写出图中Y1、Y2、Y3、Y4的逻辑表达式,判断图中所示的连接方式是否可用于TTL电路。

图1-51问题1-6图解决方案:

Y1?

ABCDE,Y2?

a。

b?

c?

d。

EY3?

ABCE?

定义,Y2?

a。

b?

c?

d。

e。

在图1-52所示的TTL门电路中,输入端1、2和3是冗余输入端。

哪种连接方法是正确的?

图1-52问题1.7图答案:

图A、B、D、E和G是正确的1-8电路如图1-53所示。

试着写出每个电路的逻辑表达式a)b)c)d)图1-53问题1.8图a:

y?

是吗?

是吗?

0,Y?

1-9图1-54所示的电路是一个使用TTL反相器74LS04驱动发光二极管的电路。

试着分析哪些电路图连接正确,为什么?

如果发光二极管的正向电压降为1.7V且电流大于1mA,发光二极管将发光。

尝试在正确的连接电路中找到流经发光二极管的电流。

图1-54问题1.9图解决方案:

B图和D图的连接是正确的,因为其他两个连接的工作电流不符合要求2.7?

1.7?

1mA15岁?

1.7?

图0.5d,当输出为低电平时,流经发光二极管的电流大于?

2.8毫安图1B.当输出处于高电平时,流经发光二极管的电流大于1-10。

电路如图1-55所示。

每个引脚的测量逻辑电平如表1-15所示。

试着分析电路是否有任何问题。

如果有问题,哪个门电路出现故障?

图1-55问题1.10图表1-15逻辑电平引脚1234567891011121314A:

第二和第五非门失败的逻辑电平是高、低、低、低、高、低、低、低、高、高1-11,如图1-56所示,如果在测试TTL与非门的输出低电平UOL时输出端连接到r而不是负载电阻R1,则相当于8个与非门。

RL,会发生什么,为什么?

图1-56问题1-11图A:

此时,输出低电平将超过允许值,因为当负载电流过大时,与非门输出级的驱动管(发射极接地三极管)的饱和条件将不再满足,该管将处于放大状态,集电极电位将上升,即输出电平将上升。

1-12带推挽输出级的TTL与非门输出可以直接连接在一起吗?

为什么?

a:

不能直接连接在一起如果一个栅极导通,另一个栅极关断,其输出级的工作电流非常大,这可能会损坏器件。

1-13是由TTL与非门组成的电路,如图1-57所示。

试着计算有多少相同的与非门电路可以由G1门驱动要求G1输出高低电平满足VOH3.2V,VOL0.4V与非门的输入电流为IIL1.6毫安,IIH40微安培当VOL0.4V时,最大输出电流为IOL(最大)=16ma,当voh3.2v时,最大输出电流为ioh(最大)=0.4ma。

G1的输出电阻被忽略图1-57问题1-13图解决方案:

当TTL与非门的所有输入并联时,总高电平输入电流为nIIH,低电平电流为IIL当输出较低时,n个负载门注入的电流不得超过IOL(最大值),即NIIL?

人工晶状体(最大),这意味着n?

16岁?

101.6当输出为高电平时,n个负载门汲取的电流不得超过10H(最大值),即N(21L)?

Ioh(最大)即n?

0.4毫安?

因此,G1门可以驱动5个相同的与非门2?

40?

A1-14电路如图1-58a、b和c所示,已知的a和b波形如图1-58d所示。

尝试绘制相应的y输出波形。

a)b)c)d)图1-58问题1-14图a:

a)与非门功能b)输出总是高阻抗c)输出是高阻抗1-15如图1-59a)所示,是用oc门驱动发光二极管的典型连接方法假设发光二极管的正向压降为1.7V,发光时的工作电流为10mA,输出低电平电流IOLmax分别为16mA和8mA。

问:

1)应选择哪种类型的活动门?

2)找出限流电阻r的值3)图1-59b)出了什么问题?

为什么?

图1-59问题1-15图解决方案:

1)应选择74052)R?

5?

1.7?

0.33?

0.3公里?

,r应选择300欧姆的电阻当使用10103)OC门时,输出端必须用一个拉电阻连接到电源的正极,否则,两个输出状态分别为低电平和高阻抗状态在图B中,输出端和电源正极之间没有连接拉电阻,因此连接的发光二极管在任何情况下都不会发光。

1-16如图1-60所示电路,试写输出和输入的逻辑表达式图1-60问题1-16图a:

y?

阿布?

1?

AB1-17显示了图1-61所示三态门的输出波形图1-61问题1-17图a)电路b)输入波形b)AAB&BENENY?

“公司”?

1-18是如图1-62所示的继电器线圈驱动电路。

当Vi=Vih时,要求晶体管V截止,当Vi=0时,晶体管饱和并导通。

众所周知,开态输出管截止时的漏电流IOH小于等于100A,开启时允许流过的最大电流IOL为10mA,管压降小于0.1V,导通内阻小于20晶体管=50,饱和电压VEE=-8V,R2=3.2k,内阻RCE(sat)=20继电器线圈内阻240,电源电压VCC=12V,R3=18k,试着找出R3的取值范围图1-62问题1-18图解决方案:

vI?

当VIH,OC门输出低音量?

0.1V,关闭晶体管T1,1B?

0,如果IR1的方向是从上到下,如果IR2的方向是从左到右,并且OC门的负载电流IOL的方向是从右到左,那么IOL?

IR1?

IR2?

那么VCC?

沃尔沃?

副总统?

ILMR1R2?

R3R1?

VCC?

第12卷?

0.1?

1.14k?

VOL?

VEE0.1?

(0.8)10?

ILM?

3.2?

18R2?

R3vI?

在VIL,OC门输出高电平VOH,使三极管t饱和并导通,将其饱和电压降至VCES?

0.3V,三极管集成电路的集电极电流?

ICS?

VCC?

风险投资12?

0.3?

48.75毫安?

3R240?

10它的基极电流应该满足IB?

肠易激综合征?

ICS?

48.75?

0.975毫安50设置从右到左的IOH方向和从上到下的IR3方向,然后是IR2?

IB?

IR3?

IB?

维也纳国际中心?

VEE0.7?

(?

8)?

0.975?

1.458mA毫安R38?

R2IR2?

维也纳国际中心?

VCC?

R1IR1?

VCC?

R1(IR2?

IOH)R1?

VCC?

副总统?

R2IR212?

0.7?

3.2?

1.458?

4.258k?

3IR2?

IOH1.458?

100?

10总而言之,1.146k?

R1?

4.258k1-19电路如图1-63所示1)无论开关连接到“1”还是“0”,或非门的输出引脚1总是输出低电平。

这条线路有问题吗?

如果有问题,是逆变器还是或非门?

2)当开关连接到“0”时,如果或非门的引脚2和引脚3的状态都为低,电路是否正常?

如果没有,故障在哪里?

图1-63问题1-19图答案:

1)没有问题2)逆变器1-20电路如图1-64所示试着分析电路,写出输出函数F1和F2的逻辑表达式图1-64问题1-20图思考问题和解决问题2-1将下列二进制数分别转换为十六进制数和十进制数

(1)100110

(2)100101101(3)(26)H?

(38)D

(2)(100101101)B?

(12D)高?

(301)D(3)(10000111001)B?

(439)H?

(1081)D(4)(1111111011010)B?

美国食品和药物管理局?

(4058)D2-2将下列十进制数转换为二进制数

(1)12

(2)51(3)105(4)136解决方案:

(1)(12)D?

(1100)B

(2)(51)D?

(110011)B)B(4)(136)D?

(10001000)B(3)(105)D?

(11010012-3将以下十六进制数转换为等效的二进制数和十进制数

(1)(BCD)h

(2)(F7)h(3)(1001)h(4)(8f)h01)b?

(3021)D溶液:

(1)(BCD)H?

(1011110011)乙?

(247)D

(2)(F7)H?

(1110111)H?

(10000000000001)乙?

(4097)D(3)(1001(4)(8F)H?

(10001111)乙?

(143)D2-4编写8421BCD代码

(1)2003

(2)99(3)48(4)12下列十进制数的解决方案:

(1)(2003)(10)=(0010000000000011)8421BCD

(2)(99)(10)=(10011001)8421如果已知的变化波形如练习2.5的图(b)所示,画出F1和F2的波形。

ABCF2(A)电路图ABC(b)A、b、c变化波形ABCF2(c)F1、F2输出波形练习2.5图解决方案:

设置输入变量A、b、c来表示状态输出变量f表示灯的状态,灯开启由逻辑1表示,灯关闭由逻辑0表示由此,开关电路的真值表可如练习表2.5所示练习2.5表开关电路真值表ABCF2f10000|根据真值表,表达式0000110111f1?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

阿布?

空调F2?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

a。

BC最后根据练习2.5(c)所示的a、b、c波形绘制出F1、F2的波形2-6用逻辑代数的基本公式和常用公式证明下列方程

(1)A?

不列颠哥伦比亚?

(一?

乙)(甲?

公元前

(2)?

广告?

(一?

乙)(乙?

甲?

丙)(丙?

基础知识?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

a。

b?

丙(4)(AB?

乙?

美国广播公司?

美国广播公司?

中航解决方案:

(1)(A?

乙)(甲?

c)?

a。

空调?

阿布?

不列颠哥伦比亚?

A(1?

c?

b)?

不列颠哥伦比亚?

a。

BC

(2)根据上述问题的结果(A?

乙)(乙?

甲?

丙)(丙?

d)?

(一?

乙)(甲?

c)?

(乙?

丙?

d)?

(一?

公元前400年?

不列颠哥伦比亚省)?

不列颠哥伦比亚?

公元(3)256年+年?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

一(公元前?

不列颠哥伦比亚省)?

一(公元前?

不列颠哥伦比亚省)?

甲(乙?

c)?

甲(乙?

c)?

a。

b?

C(4)根据吸收定律(ab?

乙?

阿布?

公元前256年+年?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

乙(空调?

c)?

乙(甲?

c)?

阿布?

BC2-7试着画一个逻辑图

(1)F,用与非门和反相器实现下列功能。

阿布?

不列颠哥伦比亚?

空调

(2)F?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

(一?

乙)(甲?

丙?

公元前4世纪?

美国广播公司?

(阿布?

阿布?

BC)解:

通过公式将练习2-7转换成以下形式:

(1)图(A)对应练习2-7;

(2)图(B)对应练习2-7;(3)图(C)对应练习2-7;(4)图(D)对应练习2-7

(1)女性?

阿布?

不列颠哥伦比亚?

空调?

阿布?

不列颠哥伦比亚?

空调?

阿布?

不列颠哥伦比亚?

空调

(2)华氏度?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

(一?

乙)(甲?

丙?

不列颠哥伦比亚?

美国广播公司?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

美国广播公司?

美国广播公司?

BC(4)F?

美国广播公司?

(阿布?

阿布?

不列颠哥伦比亚省)?

美国广播公司?

(阿布?

阿布?

不列颠哥伦比亚省)?

美国广播公司?

阿布?

阿布?

BCBA&AB&C&FBCAC&1F&(A)(b)ABABB&A&1&FAB&1C&(c)(d)练习2-7图2-8用真值表验证以下等式

(1)A?

不列颠哥伦比亚?

(一?

乙)(甲?

(2)甲?

b?

a。

解决方案B:

(1)

(2)A000011111B010101011C01010101A+BC000111111111(A+B)(A+C)000111111A011B01B1001A?

尝试使用逻辑函数Y1和Y2的真值表(见表2.9)。

写出他们最简单的和或表达式,表2.9,问题2-9,表abc0000010010101111解:

Y1?

美国广播公司?

美国广播公司?

中航Y1001010101Y21011010Y2?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

空调?

ABC2-10将下列函数扩展为最小项表达式

(1)Y(A,B,C)?

阿布?

BC

(2)Y(C,D,G)?

(丙?

d)?

DG解决方案:

(1)y(a,b,c)?

阿布?

不列颠哥伦比亚?

AB(C?

c)?

公元前(一?

a)?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

m(7,6,3)

(2)Y(C,D,G)?

(丙?

d)?

总干事?

光盘?

g)?

CDG?

2-11将以下逻辑功能转换为“与非与非”类型和“或非”类型

(1)Y?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

BD

(2)Y?

不列颠哥伦比亚?

(一?

乙)(甲?

乙)丙(3)Y?

(美国广播公司?

公元前)公元?

阿卜德(4)Y?

ABBCBCDABCD?

ABCD解决方案:

(1)与非门-与非门类型?

m(6)Y?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

BD?

ABCBCBD或-或Y?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

BD?

a。

b?

c?

b?

c?

b?

d。

a。

b?

c?

b?

c?

b?

D

(2)和NOT-AND-NOTY?

不列颠哥伦比亚?

(一?

乙)(甲?

丙?

不列颠哥伦比亚?

(美国广播公司?

美国广播公司?

BCABC或-或Y?

不列颠哥伦比亚?

(一?

乙)(甲?

丙?

b?

c?

(一?

乙)(甲?

丙?

b?

c?

(一?

b)?

(一?

b)?

C(3)和非-与-非Y?

(美国广播公司?

公元前)公元?

ABD?

ABCBCD?

ABD?

ABCBCD?

ABD?

ABCBCDABD或-或Y?

(美国广播公司?

公元前)公元?

ABD?

ABCBCD?

ABD?

ABCBCD?

ABD?

(一?

b?

丙)(乙?

丙)丁?

(一?

b?

c)?

(一?

b?

c)?

(乙?

c)?

d。

(一?

b?

c)?

(一?

b?

c)?

(乙?

c)?

d。

(一?

b?

C)(4)与非门-与非门类型y?

ABBCBCDABCD?

ABCD?

ABBCBCDABCD?

ABCD?

ABBCBCDABCDABCD或-或Y?

ABBCBCDABCD?

ABCD?

ABBCBCDABCD?

ABCD?

(一?

乙)(乙?

丙)(乙?

c?

甲?

b?

c?

d)?

a。

b?

c?

d。

a。

b?

b?

c?

b?

c?

d。

a。

b?

c?

d。

a。

b?

c?

d。

a。

b?

b?

c?

b?

c?

d。

a。

b?

c?

d。

a。

b?

c?

D2-12使用卡诺图来表示下列逻辑函数,并将其写成

(1)Y?

a。

公元前

(2)年?

美国广播公司?

ABD?

BCD(3)Y?

阿布?

空调?

BC(4)Y(A,B,C,D)?

阿布?

密件抄送?

ACD解决方案:

(1)卡诺图如图2.12(a)所示图2.12(a)函数:

Y?

a。

不列颠哥伦比亚?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

M(0,1,2,3,6)

(2)卡诺图如图2.12(b)所示图2.12(b)函数的最小项之和:

y(a,b,c,d)?

M(1,4,5,9,12,14)(3)卡诺图如图2.12(c)所示图2.12(C)函数的最小项之和:

Y(A,B,C)?

M(0,1,3,5)(4)卡诺图如图2.12(d)所示图2.12(D)函数的最小项之和:

Y(A,B,C,D)?

m(2,9,10,12,13)?

用公式化的简化方法简化下列逻辑函数2-13?

美国广播公司?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

不列颠哥伦比亚?

是吗?

MNP?

m?

n?

P(3)Y?

(一?

b?

丙)(甲?

b?

是吗?

阿布?

不列颠哥伦比亚?

不列颠哥伦比亚?

AB溶液:

(1)Y?

不列颠哥伦比亚?

不列颠哥伦比亚?

a(包括多余项目)?

c?

(根据美国律师协会?

阿布?

A)

(2)Y?

m?

m?

n?

p(非阶乘余数)(3)Y?

(一?

b?

丙)(甲?

b?

C)?

(根据a?

a。

1)(两次反转)?

美国广播公司?

ABC(德摩根定律)?

阿布?

a。

(根据上诉委员会?

阿布?

一)(德摩根定律)(分配)(扩展)(包括多余项)(4)Y?

AB(C?

c)?

(一?

公元前?

不列颠哥伦比亚?

AB?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

阿布?

美国广播公司?

美国广播公司?

不列颠哥伦比亚?

AB?

空调?

不列颠哥伦比亚?

AB2-14通过卡诺图简化简化下列逻辑函数

(1)Y1(A,B,C)?

(根据AB?

阿布?

A)?

m(1,5,6,7)?

m(1,3,4,5,6,7,9,11,12,13,14,15)

(2)Y2(A,B,C,D)?

(3)Y3(A,B,C,D)?

阿布?

阿布?

光盘?

CD(4)Y4(A,B,C,D)?

ABD?

美国广播公司?

美国广播公司?

自动呼叫分配器(5)Y3(A,B,C,D)?

(6)Y6(A,B,C,D)?

m(1,6,7,9,12)?

d(8,11,15)?

m(1,3,6,7)?

d(4,9,11)(7)Y7(A,B,C,D)?

ABD?

自动呼叫分配器?

ABCD约束ABD?

ABCD?

0(8)Y8(A,B,C,D)?

ABCD?

ABCD?

ABCD?

ABCD约束ABCD?

美国广播公司?

0解决方案:

(1)、

(2)Y1?

不列颠哥伦比亚?

ABY2?

b?

D(3)、(4)Y3?

BDY4?

ABD?

美国广播公司?

农行现有李?

艾?

c?

艾?

c?

a。

C(i?

0,1,2,3)(i?

0,1,2,3)由于通常使用异或门,上面的公式Li被重写?

艾?

然后c可以得到如图3-6所示的逻辑电路图图3-6L0=1L1=1L2=1L3=1C1a0A1图3-6a2a33-7由两个8线-3线优先级编码器74HC148集成电路组成的逻辑图如图3.48所示D0&D1D2&D3&Y0YS0Y1Y2YOXYSY0Y1Y2YOXS74hc148

(1)74hc148

(2)0II1I2I3I4I5I6I7I1I2I3I4I5I6I7Iii1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15图3.48问题3-7图215

(2)表示当输入端在下列条件下时,电路的输出码D0、D1

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