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1章数字电路和集成逻辑门电路习题解答
思考题与习题
1-1填空题
1）三极管截止的条件是UBE≤0V。
三极管饱和导通的条件是IB≥IBS。
三极管饱和导通的IBS是IBS≥（VCC－UCES）/βRc。
2）门电路输出为高电平时的负载为拉电流负载，输出为低电平时的负载为灌电流负载。
3）晶体三极管作为电子开关时，其工作状态必须为饱和状态或截止状态。
4）74LSTTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为5V、2.7V、0.5V。
74TTL电路的电源电压值和输出电压的高、低电平值依次约为5V、2.4V、0.4V。
5）OC门称为集电极开路门门，多个OC门输出端并联到一起可实现线与功能。
6）CMOS门电路的输入电流始终为零。
7）CMOS门电路的闲置输入端不能悬空，对于与门应当接到高电平，对于或门应当接到低电平。
1-2选择题
1）以下电路中常用于总线应用的有abc。
A.TSL门B.OC门C.漏极开路门D.CMOS与非门
2）TTL与非门带同类门的个数为N，其低电平输入电流为1.5mA，高电平输入电流为10uA，最大灌电流为15mA，最大拉电流为400uA，选择正确答案N最大为B。
A.N=5B.N=10C.N=20D.N=40
3）CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是ACD。
A.微功耗B.高速度C.高抗干扰能力D.电源范围宽
4）三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可D。
A.降低饱和深度B.增加饱和深度
C.采用有源泄放回路D.采用抗饱和三极管
5）对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以ABD。
A.接电源B.通过电阻3kΩ接电源
C.接地D.与有用输入端并联
6）以下电路中可以实现“线与”功能的有CD。
A.与非门B.三态输出门
C.集电极开路门D.漏极开路门
7）三态门输出高阻状态时，ABD是正确的说法。
A.用电压表测量指针不动B.相当于悬空
C.电压不高不低D.测量电阻指针不动
8）已知发光二极管的正向压降UD=1.7V，参考工作电流ID=10mA，某TTL门输出的高低电平分别为UOH=3.6V，UOL=0.3V，允许的灌电流和拉电流分别为IOL=15mA，IOH=4mA。
则电阻R应选择D。
A.100ΩB.510ΩC.2.2kΩD.300Ω
图1-60题1.17图
9）74HC×××系列集成电路与TTL74系列相兼容是因为C。
A.引脚兼容B.逻辑功能相同C.以上两种因素共同存在
10）74HC电路的最高电源电压值和这时它的输出电压的高、低电平值依次为C。
A.5V、3.6V、0.3VB.6V、3.6V、0.3VC.6V、5.8V、0.1V
1-3判断题
1）普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起，否则可能会损坏器件。
（√）
2）集成与非门的扇出系数反映了该与非门带同类负载的能力。
（√）
3）将二个或二个以上的普通TTL与非门的输出端直接相连，可实现线与。
（×）
4）三态门的三种状态分别为：
高电平、低电平、不高不低的电压。
（×）
5）TTLOC门（集电极开路门）的输出端可以直接相连，实现线与。
（√）
6）当TTL与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1。
（√）
7）TTL集电极开路门输出为１时由外接电源和电阻提供输出电流。
（√）
8）CMOSOD门（漏极开路门）的输出端可以直接相连，实现线与。
（√）
9）CMOS或非门与TTL或非门的逻辑功能完全相同。
（√）
1-4试判断图1-50所示各电路中三极管工作处在什么状态，分别求出它们的基极电流
、集电极电流
，并求出
。
图1-50题1-4图
解：
假设三极管集电极-发射极饱和压降
（a）
，饱和电流
所以三极管处于放大状态，则
，
（b）
，饱和电流
所以三极管处于饱和状态，则
，
（c）等效输入电压
，
等效输入电阻
，则
，饱和电流
所以三极管处于放大状态，则
，
（d）
，
，
（e）假设三极管处于放大状态
，
饱和电流
所以三极管处于放大状态，则
，
1-5为什么TTL与非门电路的输入端悬空时，可视为输入高电平？
对与非门和或非门而言，不用的输入端有几种处理方法？
答：
从TTL与非门的输入端负载特性可知，当其输入端所接电阻大于其开门电阻时，相当于输入端为高电平，输入端悬空时，其输入端所接电阻相当于无穷大，大于其开门电阻，所以可视为输入高电平。
对与非门而言，不用的输入端有三种处理方法：
悬空、接高电平或和其它输入端并联使用；对或非门而言，不用的输入端有两种处理方法：
接低电平或和其它输入端并联使用。
1-6电路如图1-51所示，其中与非门、或非门为CMOS门电路。
试分别写出图中
、
、
、
的逻辑表达式，并判断如图所示的连接方式能否用于TTL电路。
图1-51题1-6图
解：
，
。
，
1-7图1-52所示的TTL门电路中，输入端1、2、3为多余输入端，试问哪些接法是正确的？
图1-52题1.7图
答：
图a、b、d、e、g是正确的。
1-8电路如图1-53所示，试写出各电路的逻辑表达式。
a）b）c）d）
图1-53题1.8图
答：
，
，
，
1-9图1-54所示电路是用TTL反相器74LS04来驱动发光二极管的电路，试分析
哪几个电路图的接法是正确的，为什么？
设LED的正向压降为1.7Ｖ，电流大于1mＡ时发光，试求正确接法电路中流过LED的电流。
图1-54题1.9图
解：
b图和d图的接法是正确的，因为其它两种接法的工作电流不满足要求。
b图，当输出为高电平时，流过LED的电流大于
；
d图，当输出为低电平时，流过LED的电流大于
。
1-10电路如图1-55所示，测得各引脚的逻辑电平如表1-15所示，试分析该电路是否有问题？
如果有问题，则分析哪一个门电路发生了故障？
图1-55题1.10图
表1-15各引脚的逻辑电平
引脚
逻辑电平
1
高
2
低
3
低
4
低
5
低
6
高
7
低
8
高
9
低
10
低
11
低
12
低
13
高
14
高
答：
第2、5个非门发生故障。
1-11图1-56所示，在测试TTL与非门的输出低电平
时，如果输出端不是接相当于8个与非门的负载电阻
，而是接
，会出现什么情况，为什么？
图1-56题1-11图
答：
此时，输出低电平会超过允许值，因为，当负载电流太大时，与非门输出级的驱动管（发射极接地的三极管）的饱和条件将不再满足，管子会处于放大状态，集电极电位会上升，即输出电平上升。
1-12具有推拉输出级的TTL与非门输出端是否可以直接连接在一起？
为什么？
答：
不可以直接连接在一起。
如果一个门导通，另一个门截止，其输出级工作电流很大，可能会损坏器件。
1-13如图1-57图所示为TTL与非门组成的电路，试计算门G1能驱动多少同样的与非门电路。
要求G1输出高、低电平满足VOH≥3.2V，VOL≤0.4V。
与非门的输入电流为IIL≤-1.6mA,IIH≤40μA。
VOL≤0.4V时输出电流最大值为IOL（max）＝16mA,VOH≥3.2V时输出电流最大值为IOH（max）＝－0.4mA。
G1的输出电阻忽略不计。
图1-57题1-13图
解：
当一个TTL与非门的所有输入端并联起来时，总的高电平输入电流为nIIH，而低电平电流则为IIL。
当输出低电平时，N个负载门灌入的电流不得超过IOL（max），即
也就是说
当输出高电平时，N个负载门拉出的电流不得超过
，即
也就是说
，故门G1能驱动5个同样的与非门电路
1-14电路如图1-58a、b、c所示，已知Ａ、Ｂ波形如图1-58d）所示，试画出相应的Y输出波形。
a）b）c）
d）
图1-58题1-14图
答：
a）与非门的功能
b）输出始终为高阻
c）输出为高阻
1-15如图1-59a）所示电路，是用ＯＣ门驱动发光二极管的典型接法。
设该发光二极管的正向压降为1.7Ｖ，发光时的工作电流为10mＡ，ＯＣ非门7405和74LS05的输出低电平电流
分别为16mＡ和8mＡ。
试问：
1）应选用哪一型号的ＯＣ门？
2）求出限流电阻Ｒ的数值。
3）图1-59b）错在哪里？
为什么？
图1-59题1-15图
解：
1）应选用7405。
2）
，R应选用300欧姆的电阻。
3）OC门在使用时，输出端必须接上拉电阻到电源正极，否则，其输出的两种状态则分别为低电平和高阻态。
b图中输出端与电源正极之间没有接上拉电阻，所以，所接的发光二极管不管是什么情况均不会发光。
1-16如图1-60所示电路，试写出输出与输入的逻辑表达式。
图1-60题1-16图
答：
1-17画出图1-61所示三态门的输出波形。
图1-61题1-17图
a）电路b）输入波形
b）
1-18如图1-62所示为一继电器线圈驱动电路。
要求在vI＝VIH时三极管V截止，而vI＝0时三极管饱和导通。
已知OC门输出管截止时的漏电流IOH≤100μA，导通时允许流过的最大电流
IOL（max）＝10mA，管压降小于0.1V，导通内阻小于20Ω。
三极管β＝50，饱和导通内阻RCE（sat）=20Ω。
继电器线圈内阻240Ω，电源电压VCC＝12V、VEE=－8V，R2=3.2kΩ，R3=18kΩ，试求R3的取值范围。
图1-62题1-18图
解：
时，OC门输出低电平
，使三极管T截止，
，设IR1方向自上而下，设IR2方向自左而右，OC门的负载电流IOL方向自右而左，则
于是
时，OC门输出高电平
，使三极管T饱和导通，设其饱和压降
，三极管的集电极电流
其基极电流应满足
设
的方向从右到左，
的方向自上而下，则
由
得
综上所述
1-19电路如图1-63所示。
1）无论开关接于“1”还是“0”，或非门的输出端引脚1始终输出低电平。
该电路是否存在问题，如有问题，问题是出在反相器还是出在或非门上？
2）当开关接于“0”时，如果或非门的引脚2和引脚3状态均为低电平，则电路是否正常？
如不正常，故障出现在哪里？
图1-63题1-19图
答：
1）没有问题
2）反相器
1-20电路如图1-64所示。
试分析电路，写出输出函数F1、F2的逻辑表达式。
图1-64题1-20图
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