第二章
晶体管开关与逻辑门电路
2009年3月
第二章晶体管开关和逻辑门电路
2.1 晶体管的开关特性及简单门电路
2.2 TTL门电路
2.3 其他类型双极型数字集成电路
2.4 CMOS集成门电路
6 —7学时
:
1表示高电平
0表示低电平0V
V cc
正逻辑与负逻辑
高电平
:
1表示高电平
0表示低电平0V
V cc
正逻辑与负逻辑
高电平
B
A Y +=负逻辑
2.1晶体管的开关特性及简单门电路
2.1.1
二极管的开关特性
静态开关特性：动态开关特性:？？？
什么条件下导通和截止导通与截止两种状态之间
转换过程的特性（1）接通时，电阻=0，压降=0；
（2）断开时，电阻=
，电流=0；（3）从接通到断开，断开到接通的转换时间为0；（4）不受其他的条件影响。
理想开关
理想开关￥
（1）二极管正向导通时的特点及导通条件
二极管正向导通等效电路
伏
安
特
性
曲
v D> 0.7 : 二极管导通条件
（2）二极管截止时的特点及截止条件
3、二极管的开关参数
t
反向恢复时间：二极管从导通到截止所需时间。
re
零偏压电容：二极管两端电压为零时，扩散电容
和结电容的容量之和。
2.1.2 双极晶体管的开关特性1、三极管的开关特性
NPN 型硅三极管共发射级开关电路
NPN 型硅三极管共发射级输出特性曲线
饱和区
截止区
放大区
外接基极电阻外接集电极电阻
（1）三极管的截止状态和可靠截止的条件
（2）三极管的放大
状态
v BE = 0.6V
输入电压，B-E 之间导通，V 70.v i 3C
C CC CE o R i V v v -==B
C βi i =饱和区
截止区
放大区
负载线
Q 3
Q 2
Q 1
输入信号增大，输出信号减小。
Q 3点:三极管临界饱和状态V CE =V CES ≈0.7V Q 3点以上：可靠饱和状态
V CE =V CES ≈0.3V
（3）三极管的饱和状态和可靠饱和
的条件
饱和区
截止区
放大区
Q 3
临界饱和条件：临界饱和电流i B = I BS
（3）三极管的饱和状态和可靠饱和
的条件
饱和状态近似等效电路
V BES V CES 0.7V
0.3V
Q 3点:三极管临界饱和状态V CE =V CES ≈0.7V Q 3点以上：可靠饱和状态
V CE =V CES ≈0.3V
临界饱和条件：临界饱和电流i B = I BS
（3）三极管的饱和状态和可靠饱和的条件
饱和状态理想等效电路
on d r
开通时间t on =t d +t r off s f
关断时间t off = t s +t f
V IL ＝0.3V ，V IH ＝3.6V 时，三极管能否可靠截止和饱
和。()0.6=-+=-+B1
BE
IL IL BB B1B2
V
R v V V V R R 解：（1）v i ＝V IL
时
第一章 数字逻辑电路基础 一、填空题 1、模拟信号的特点是在 和 上都是 变化的。（幅度、时间、连续） 2、数字信号的特点是在 和 上都是 变化的。（幅度、时间、不连续） 3、数字电路主要研究 与 信号之间的对应 关系。（输出、输入、逻辑） 4、用二进制数表示文字、符号等信息的过程称为_____________。（编码） 5、()11011(2= 10)，()1110110(2= 8)，()21(10= 2)。（27、16 6、10101） 6、()101010(2= 10)，()74(8= 2)，()7(16=D 2)。（42、111100、11010111） 7、最基本的三种逻辑运算是 、 、 。（与、或、非） 8、逻辑等式三个规则分别是 、 、 。（代入、对偶、反演） 9、逻辑函数化简的方法主要有 化简法和 化简法。（公式、卡诺图） 10、逻辑函数常用的表示方法有 、 和 。（真值表、表达式、卡诺图、逻辑图、波形图五种方法任选三种即可） 11、任何一个逻辑函数的 是唯一的，但是它的 可有不同的形式，逻辑函数的各种表示方法在本质上是 的，可以互换。（真值表、表达式、一致或相同） 12、写出下面逻辑图所表示的逻辑函数Y= 。（C B A Y )(+=） 13、写出下面逻辑图所表示的逻辑函数Y= 。（))((C A B A Y ++=） 14、半导体二极管具有 性，可作为开关元件。（单向导电） 15、半导体二极管 时，相当于短路； 时，相当于开路。（导通、截止） 16、半导体三极管作为开关元件时工作在 状态和 状态。（饱和、截止） 二、判断题 1、十进制数74转换为8421BCD 码应当是BCD 8421)01110100(。（√）
数字电子技术第三章(组合逻辑电路)作业及答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第三章（组合逻辑电路）作业及答案 1、写出图3-1所示组合逻辑电路中输入输出的逻辑关系式和真值表。 图3-1：组合逻辑电路逻辑图 解：（1）C A A AC B A Y +=++=1 （2）D B C B A CD B A CD B A D BD CD A B A Y ++=++=+=++=）（ 2 2、试分析图3-2所示组合逻辑电路，写出其逻辑函数表达式。若设S 1﹑S 0为功能控制信号，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，说明当S 1﹑S 0取不同信号值时，电路所实现的逻辑功能。 图3-2：组合逻辑电路逻辑图 3、试用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合来实现如下各逻辑函数关系，画出相应的逻辑电路图。 （1）1 Y AB BC =+ A B S 1 S 0 =1 =1 & =1
（2）2Y A C B =+（） （3）3Y ABC B EF G =++（） & & 1 ≥Y1. 1 A B C . & 1 ≥Y2 . 1 A B C & 1 ≥1 ≥& & 1 A B C . E F G .Y3 . . . 4、试用门电路设计4线-2线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，G S 为1，否则G S =0；还要求没有按键按下时，E O 信号为1，否则为0。
5、试用逻辑门电路设计一个2选1数据选择器，输入信号为A、B，选择信号为S，输出信号为Y，要求写出真值表、逻辑函数表达式和画出逻辑电路图。 6、某公司3条装配线各需要100kW电力，采用两台发电动机供电，一台100kW，另外一台是200kW，3条装配线不同时开工，试设计一个发电动机控制电路，可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。
第1章 概述 检 测 题 一、填空题 1. 在时间和数值上都是连续变化的信号是_______信号；在时间和数值上是离散和量化 的信号是_______信号。 2. 表示逻辑函数常用的方法有４种，它们是_______，________，________，_______。 3. 正逻辑体制高电平用逻辑_____表示，低电平用逻辑_____表示。 4. 任何进位计数制，数值的表示都包含两个基本的要素：_______和_______。 5. 102816(9 6.75)( )( )( )=== 二、请完成下列题的进制转换 １．210(1011001)( )= 810(736.4)( )= 1610(34)( )F C = ２．112(30)( )= 102(16.6875)( ) = ３．28(1011101)( )= 28(1010010.11010)( )= ４．82(127.65)( )= 162(9.16)( ) A = ５．216(1110101100)( )= 216(1111.001)( ) =
三、选择题 １．在下列各数中，最小的数是（ ） (a) 2(101001) (b) 8(52) (c) 16(2)B (d) 10(96) 2． 8421(100110000110)( )BCD 余3BCD (Ａ)100110001001 (B)100110001000 (Ｃ)110010000110 (Ｄ）101100001100 四、简述题 １．为什么在数字系统中通常采用二进制/ 2．何为进位计数制? 何为码制? 何为正、负逻辑? 3．算术运算、逻辑运算和关系运算的区别? 检测题答案 一、填空题 1. 答案：模拟，数字 2. 答案：真值表，逻辑函数式，逻辑图，卡诺图。 3. 答案：１，０；０，１ 4. 答案：基数，位数 5. 答案：1100000.11，140.6，60.0 二、请完成下列题的进制转换 1. 89； 478.5； 8012 2. 11110； 10000.1011 3. 135； 122.62 4. 1010111.110101； 10011010.00010110 5. 3AC ； F.2 三、选择题 １．答案：Ａ 2． 答案：Ａ 四、简述题 答案：略
第八章 数字逻辑电路基础知识 1、数字电路处理的信号是数字信号，而数字信号的时间变量是离散的，这种信号也常称为离散时间信号。 2、数字电路的特点： （1）数字信号常用二进制数来表示。 （2）数字电路中，器件常工作在开关状态，即饱和或截止状态。而模拟电路器件工作在放大状态。 （3）数字电路研究的对象是电路输入与输出的逻辑关系，即逻辑功能。而模拟电路研究的对象是电路对输入信号的放大和变换功能。 （4）数字电路的基本单元电路是逻辑门和触发器。（模拟电路单元是放大器） （5）数字电路的分析工具是逻辑代数。 （6）数字信号常用矩形脉冲表示。 脉冲幅度UM ，表示脉冲幅值； 脉冲宽度tW ，表示脉冲持续作用的时间； 周期T ，表示周期性的脉冲信号前后两次 出现的时间间隔； 3、整数转换一般采用“除基取余”法。小数的转换一般采用“乘基取整”法。 4、8421BCD 码与二进制的区别： 8421210001010001110028）（）（）（== BCD 码转换成二进制数是不直接的。方法是：先转成十进制数，再转成二进制数。反相转换亦是如此。 5、逻辑变量只有两个值，即0和1，0和1并不表示数量的大小，只表示两个对立的逻辑状态。 6、与逻辑运算表达式：F ＝A ·B ＝AB 7、或逻辑运算表达式： F ＝A+B 8、 非逻辑运算表达式： F ＝ā
9、数字信号常用二进制数来表示。在数字电路中，常用数字1和0表示电平的高和低。 10、当输入A 、B 均为高电平时，输出低电平当A 、B 中至少有一个。 11、TTL 是晶体管——晶体管逻辑电路的简称。输入和输出部分的开关元件均采用三极管(也称双极型晶体管)，因此得名TTL 数字集成电路。 12、TTL 与非门的技术参数 ： 1.电压传输特性 AB 段截止区 BC 段线性区 CD 段转折区（开门电压ON U ） DE 段饱和区 大于ON U ：保证输出低电平。 13、 （1）输出高电平UOH ：指逻辑门电路输出处于截止时的输出电平。（典型值UOH=3.6V ， UOH （min ）=2.4V 。） （2）输出低电平UOL ：指逻辑门电路输出处于导通时的输出电平。（典型值UOL =0.3V ，UOL （max ）=0.4V 。 （3）输入高电平UIH ：由于UIH 是门电路导通时的最小输入电平，故称为开门电平UON 。 （典型值UIH =3.6V ， UIH （min ）=2.0V 。） （4）输入低电平UIL ：保证门电路输出高电平UOH=2.4V 的最大输入电平，又称为关门电平UOFF 。（典型值UIL =0.3V ， UIL （max ）= 0.8V 。） 14、 扇入与扇出系数 扇入系数NI ：指TTL 与非门输入端的个数。例如一个3输入端的与非门，其扇入系数NI =3。 扇出系数：用来衡量逻辑门的负载能力，它表示一个门电路能驱动同类门的最大数目。 扇出系数分为两种情况：（灌电流负载）即输出低电平：) ()(MAX IL MAX OL OL I I N = （拉电流负载）即输出为高电平：) ()(MAX IH MAX OH OH I I N =. 分别计算出低电平高电平时的扇出系数，若OH OL N N ≠,则取较小的作为电路的扇出系数。 15、平均传输延迟时间tPd 是通导延时时间tPHL 和截止延时时间tPLH 的平均值，即 tPd =（tPHL+tPLH ）/2 (tPd 越小，工作速度越快) 16、前面介绍的TTL 与非门输出端不能连接在一起，否则将造成逻辑混乱和器件的损坏。（而OC 门输出端可以相连） 17、OC 门电路的特点：用外接电阻RC 代替了原来的T3、D3和R4部分。
一、选择题（每小题1.5分） 第一章： 1. 带符号位二进制数10011010的反码是（ ）。 A. 11100101 B. 10011010 C. 10011011 D. 11100110 2. 十进制数5对应的余3码是（ ）。 A. 0101 B. 1000 C. 1010 D. 1100 3. 二进制代码1011对应的格雷码是（ ）。 A. 1011 B. 1010 C. 1110 D. 0001 第二章： 1. 下列公式中哪一个是错误的？ （ ） A. A A 0=+ B. A A A =+ C. B A )B A ('+'='+ D. )C A )(B A (BC A ++=+ 2. 下列各式中哪个是三变量A 、B 、C 的最小项？ （ ） A. B A '' B. C B A +'+' C.ABC D. C B '+' 3. 下列函数中不等于A 的是（ ）。 A. A ＋1 B. A ＋A C. A ＋AB D. A （A ＋B ） 4. 在逻辑代数的加法运算中，1＋1＝（ ）。 A. 2 B. 1 C. 10 D. 0 5. A ⊕1＝（ ）。 A. A B. 1 C. A ' D. 0 6. 含有A 、B 、C 、D 四个逻辑变量的函数Y=A+B+D 中所含最小项的个数是（ ）。 A. 3 B. 8 C. 14 D. 16 7. 下列函数中等于AB 的是（ ）。 A. （A ＋1）B B. （A ＋B ）B C. A ＋AB D. A （AB ） 8. 为了将600份文件顺序编码，如果采用二进制代码，最少需要用（ ）位。 A. 3 B. 10 C. 1024 D. 600 9. 为了将600个运动员顺序编码，如果采用八进制代码，最少需要用（ ）位。 A. 3 B. 4 C. 10 D. 75 第三章：
1、AD7520为10位倒T型D/A转换器；74LS160为十进制加法计数器，V REF= —10V ,ROM 表如下表要求 <1）写出74LS160地状态转换图<一个循环）； <2）对应CLK脉冲,画出74LS160地一个循环内V O地电压波形<要求标注波形对应地电压值）. A3 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 + 10V
Cl K 2、下图所示电路为用D/A转换器AD7520和同步十进制计数器74LS160组成地波形 发生器电路?已知Vref= —8V,试讨论在CLK时钟作用下，输出V。地变化情况，并画出输出电V。地波形，标出波形图上各点电压地幅值.b5E2RGbCAP Cl K nnnn^
3、 下图所示电路为用 D/A 转换器AD7520和同步十六进制计数器 74LS161组成地波 形发生器电路?已知Vref= — 10V,试画出74LS161地状态转换图，讨论在CLK 时钟作用下 输出V O 地变化情况，并画出输出电V O 地波形，标出波形图上各点电压地幅值 .plEanqFDPw 4、 下图所示电路为用 D/A 转换器AD7520和同步十六进制计数器 74LS161组成地波 形发生器电路?已知Vref= — 10V,试画出74LS161地状态转换图，讨论在CLK 时钟作用下 输出V O 地变化情况，并画出输出电 V O 地波形，标出波形图上各点电压地幅值 .DXDiTa9E3d 74LSI61 LD R D Q EI Q 】Q 】Q .； CLK a CLK >CLK 74LSI61 LD R D n 1 11 da 山 d? 必i 必 d] cl r 0地开1 A MTTI ^REF T " CLK
逻辑代数基础 一、选择题(多项选择) 1. 以下表达式中符合逻辑运算法则的是 。 ·C =C 2 +1=10 C.0<1 +1=1 2. 逻辑变量的取值１和０可以表示： 。 A.开关的闭合、断开 B.电位的高、低 C.真与假 D.电流的有、无 3. 当逻辑函数有n 个变量时，共有 个变量取值组合 A. n B. 2n C. n 2 D. 2n 4. 逻辑函数的表示方法中具有唯一性的是 。 A .真值表 B.表达式 C.逻辑图 D.卡诺图 =A B +BD+CDE+A D= 。（加一个盈余项AD ） A.D B A + B.D B A )(+ C.))((D B D A ++ D.))((D B D A ++ 6.逻辑函数F=)(B A A ⊕⊕ = 。 C.B A ⊕ D. B A ⊕ 7．求一个逻辑函数F 的对偶式，可将F 中的 。 A .“·”换成“+”，“+”换成“·” B.原变量换成反变量，反变量换成原变量 C.变量不变 D.常数中“0”换成“1”，“1”换成“0” E.常数不变 8．A+BC= 。 A .A + B + C C.（A +B ）（A +C ） +C 9．在何种输入情况下，“与非”运算的结果是逻辑0。 D A ．全部输入是0 B.任一输入是0 C.仅一输入是0 D.全部输入是1 10．在何种输入情况下，“或非”运算的结果是逻辑0。 A ．全部输入是0 B.全部输入是1 C.任一输入为0，其他输入为1 D.任一输入为1 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1． 逻辑变量的取值，１比０大。（ × ）。 2． 异或函数与同或函数在逻辑上互为反函数。（ √ ）。 3．若两个函数具有相同的真值表，则两个逻辑函数必然相等。（ × ）。
数字电路组合逻辑电路设 计实验报告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测
出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。
第1章 数字逻辑基础 1－1 将下列二进制数转换为十进制数。 (1) 2(1101) (2) 2(10110110) (3) 2(0.1101) (4) 2(11011011.101) 解 （1）3210210(1101)12120212(13)=?+?+?+?= （2）75421210(10110110)1212121212(182)=?+?+?+?+?= （3） 124210(0.1101)1212120.50.250.0625(0.8125)---=?+?+?=++= （4） 76431013210 (11011011.101)22222222 12864168210.50.125 (219.625)--=+++++++=+++++++= 1－2 将下列十进制数转换为二进制数和十六进制数 (1) 10(39) (2) 10(0.625) (3) 10(0.24) (4) 10(237.375) 解 （1）10216(39)(100111)(27)== (2) 10216(0.625)(0.101)(0.A)== （3）近似结果： 16210)3.0()00111101.0()24.0(D =≈ (4) 10216(237.375)(1110'1101.011)(0ED.6)== 1－3 将下列十六进制数转换为二进制数和十进制数 (1) 16(6F.8) (2) 16(10A.C) (3) 16(0C.24) (4) 16(37.4) 解 （1） 16210(6F.8)(1101111.1)(111.5)== (2) 16210(10A.C)(1'0000'1010.11)(266.75)== (3) 16210(0C.24)(1100.0010'01)(12.140625)== (4) 16210(37.4)(11'0111.01)(55.25)== 1－4 求出下列各数的8位二进制原码和补码 (1) 10(39)- (2) 10(0.625) (3) 16(5B) (4) 2(0.10011)- 解 （1）10(39)(1'0100111)(1'1011001)-==原码补码 (2) (0.1010000)(0.1010000)==10原码补码(0.625) (3) 16(5B)(01011011)(01011011)==原码补码 (4) 2(0.10011)(1.1001100)(1.0110100)-==原码补码
CH8部分答案 8.13 what is the counting sequence of the circuit shown in Figure X8.13 74×169的工作特性： 顺序计数到1111以及逆序计数到0000时，RCO_L 有效。 所以，可画出状态转移图 8.14 A 74×163 counter is hooked up with inputs ENP, ENT, and D always HIGH, inputs A ， B and C always LOW, input LD_L=(QA ·QC)’, and input CLR_L=(QB ·QD)’, The CLK input is hooked up to a free-running clock signal. Draw a logic diagram for this circuit. Assuming that the counter starts in state 0000, write the output sequence on QD QC QB QA for the next 15 clock ticks. 解：
QD QC QB QA=0101时，计数器置数，装入DCBA=1000； QD QC QB QA=1010时，计数器清零； 状态：QD QC QB QA=0000，0001，0010，0011，0100，0101，1000，1001，1010，0000，0001，0010，0011，0100，0101 8.16 According to figure 8-51 and table 8-26, the 5-bit LFSR’s feedback equation is X5=X2⊕X0， so we can draw the circuit as following: And the X5=1111100011011101010000100101100(31 bit) The simulation graphic: As starting state 0001, if X4=0,then the first ten state 00001→10000→01000→00100→10010→01001→10100→11010→01101→00110→10011→11001→11100…. 8.26 将Q接T输入（教材T触发器）（或接入时钟端，教学ppt图） 8.27
第四章组合逻辑电路 4.1概述 1、数字电路种类：逻辑电路根据输岀信号对输入信号响应的不同分为两类：一类是组合逻辑电路，简称组合电路;另一类是时序逻辑电路，简称时序电路。 2、组合逻辑电路定义：某一时刻电路的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定，而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。从电路结构上来看，组合逻辑电路的输出端和输入端之间没有反馈回路。 3、电路结构框图 组合电路的一般电路结构如右图所示。可用如下表达式裏示： X n-P X n） 点. | i 1）电路由逻辑门构成，不含记忆元件. 2）输出卷反馈到输入的回路（不含反馈元 件）所以输出与电路原来状态无关时序电路（以 后祥细讨论）某一时刻电路的输岀状态不仅取决 于该时刻电路的输入信号,还与该电路在此输入 信号之前所具有的状态有关。组逻电合辑路 X千― n-1 X n 组合电路有两类问题：7?给定电路，分析其功能。
4.2组合逻辑电路的分析方法与设计方法 421组合电路的分析方法 一、分析步骤： 1、由已知的逻辑图，写出相应的逻辑函数式； 2、对函数式进行化简； 3、根据化简后的函数式列真值表； 4、找出其逻辑功能； 5、评价与改进。（评价给定的逻辑电路是否经济、合理。）设计步骤用框图表示如下:
A?B (A^)C i+AB C (A^B)C f +AB = (A^B)C i +AB 一位二进制加法器。 A 为被加数， B 为加数, C,为低位的进位数。 S 为本位之和， C 。是本位向高位的进 位数。 ? 真值表 A^B 0 0 7 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 s (A?B)C Z 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 A?B?C. AB T" 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Co P 0 0
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动
态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。 测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。
仿真示意 2.门电路的动态逻辑功能测试 动态测试用于数字系统运行中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数字信号，用示波器比较输入与输出信号波形，以此来确定电路的功能。实验时，与非门输入端A加一频率为
第八章脉冲产生与整形 在时序电路中，常常需要用到不同幅度、宽度以及具有陡峭边沿的脉冲信号。事实上，数字系统几乎离不开脉冲信号。获取这些脉冲信号的方法通常有两种：直接产生或者利用已有信号变换得到。 本章主要讨论常用的脉冲产生和整形电路的结构、工作原理、性能分析等，常见的脉冲电路有：单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器。 第一节基本知识、重点与难点 一、基本知识 （一）常用脉冲产生和整形电路 1. 施密特触发器 （1）电路特点 施密特触发器是常用的脉冲变换和脉冲整形电路。电路主要有两个特点：一是施密特触发器是电平型触发电路；二是施密特触发器电压传输特性具有回差特性，或称滞回特性。 输入信号在低电平上升过程中，电路输出状态发生转换时对应的输入电平称为正向阈值电压U T+，输入信号在高电平下降过程中，电路状态转换对应的输入电平称为负向阈值电压U T－，U T+与U T－的差值称为回差电压ΔU T。 （2）电路构成及参数 施密特触发器有多种构成方式，如：门电路构成、集成施密特触发器、555定时器构成。主要电路参数：正向阈值电压U T+、负向阈值电压U T－和回差电压ΔU T。 （3）电路应用 施密特触发器主要应用范围：波形变换、波形整形和幅度鉴别等。 2. 单稳态触发器 （1）电路特点 单稳态触发器特点如下： ①单稳态触发器有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； ②在外加触发信号的作用下，触发器可以从稳态翻转到暂稳态，暂稳态维持一段时间，自动返回原稳态； ③暂稳态维持时间的长短取决于电路参数R和C。 （2）电路构成及参数 单稳态触发器有多种构成方式，如：门电路构成的积分型单稳态触发器、门电路构成的微分型单稳态触发器、集成单稳态触发器、555定时器构成的单稳态触发器等。主要电路参数：暂稳态的维持时间t w、恢复时间t re 、分辨时间t d、输出脉冲幅度U m。 （3）电路应用 单稳态触发器主要应用范围：定时、延时、脉冲波形整形等。 3. 多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后，就可以自动产生矩形脉冲，是数字系统中产
数字逻辑电路第二版刘常澍习题解答 第1次： 1-14：（3）、（4）；1-15：（3）、（4）；1-18：（1）； 1-22：（3）；1-23：（2） 1-14 将下列带符号数分别表示成原码、反码和补码形式。 (3) (?1111111) 2 (4) ， (?0000001) 2 ； 解： (3) (?1111111) 2 =() 原 = () 反 = () 补 (4) (?0000001) 2 =() 原 = () 反 = () 补 1-15 将下列反码和补码形式的二进制数变成带符号的十进制数 补； 补 解： (3) 补=(-128) 10 (4) 补 =(-27) 10 1-18列出下述问题的真值表，并写出逻辑式。 （1）有A、B、C三个输入信号，如果三个输入信号均为0或其中一个为1时，输出信号Y=1，其余情况下，输出Y=0。 解： 逻辑式：C B A C B A C B A C B A Y+ + + = 1-22 求下列逻辑函数的反函数（3） C A D C BC D A Y? + =) ( 1-23 求下列逻辑函数的对偶式（2） D BC B A D B A BC Y? + + + + =) ( 第2次：1-21（5）（8） 1-21 用代数法将下列函数化简为最简与-或式。 ABC ACD ABC CD B A ACD BC ACD B A BC AD C B A BC AD C B A B A AB BC AD C B A C B A B A Y + = + + + = +? + = + ? ? + = + ? ? + + = + + ? + = ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) )( (
习题 4.1写出图所示电路的逻辑表达式，并说明电路实现哪种逻辑门的功能。 习题4.1图 解：B A B A B A B A B A F ⊕=+=+= 该电路实现异或门的功能 4.2分析图所示电路，写出输出函数F 。 习题4.2图 解：[]B A B B B A F ⊕=⊕⊕⊕=)( 4.3已知图示电路及输入A 、B 的波形，试画出相应的输出波形F ，不计门的延迟． 图 解：B A B A B A AB B AB A AB B AB A F ⊕=?=???=???= 4.4由与非门构成的某表决电路如图所示。其中A 、B 、C 、D 表示4个人，L=1时表示决议通过。 （1） 试分析电路，说明决议通过的情况有几种。 （2） 分析A 、B 、C 、D 四个人中，谁的权利最大。 解：（1）ABD BC CD ABD BC CD L ++=??= （2） L B A =1 =1 =1 F F B A
(3)根据真值表可知，四个人当中C 的权利最大。 4.5分析图所示逻辑电路，已知S 1﹑S 0为功能控制输入，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，求电路所具有的功能。 习题4.5图 解：（1）011011)(S S B S A S S B S A L ⊕⊕+⊕=⊕⊕?⊕= (2) 4.6试分析图所示电路的逻辑功能。 习题4.6图 解：（1）ABC C B A F )(++= 10
(2) 电路逻辑功能为：“判输入ABC 是否相同”电路。 4.7已知某组合电路的输入A 、B 、C 和输出F 的波形如下图所示，试写出F 的最简与或表达式。 习题4.7图 解：（1）根据波形图得到真值表： C AB BC A C B A F ++= 4.8、设∑=)14,12,10,9,8,4,2(),,,(m D C B A F ，要求用最简单的方法，实现的电路最简 单。 1）用与非门实现。 2）用或非门实现。 3) 用与或非门实现。 F C B A
第一章数字逻辑电路基础 一、填空题 1、 模拟信号的特点是在 _____ 和 _______ 上都是 _________ 变化的。(幅度、时间、连续) 2、 数字信号的特点是在 _____ 和 _______ 上都是 _________ 变化的。(幅度、时间、不连续) 3、 数字电路主要研究 _____ 与 _______ 信号之间的对应 _______ 关系。(输出、输入、逻辑) 4、 用二进制数表示文字、符号等信息的过程称为 ______________ 。(编码) 5、 (11011)2 ( _______ )10，(1110110)2 ( ________ )8，(21)!0 ( _______ )2 o (27、166、10101) & (101010)2 ( _________ )10 , (74)8 ( ___________ )2 , (D7)16 ( _________ )2 o (42、111100、11010111) 7、 最基本的三种逻辑运算是 ______ 、 _________ 、 _______ o (与、或、非) 8、 逻辑等式三个规则分别是 ______ 、 _________ 、 ________ o (代入、对偶、反演) 9、 逻辑函数化简的方法主要有 _______ 化简法和 _________ 化简法。(公式、卡诺图) 10、 逻辑函数常用的表示方法有 ______ 、 _________ 和 __________ o (真值表、表达式、卡诺图、 逻辑图、波形图五种方法任选三种即可) 11、 任何一个逻辑函数的 _______ 是唯一的，但是它的 ________ 可有不同的形式，逻辑函数的各 种表示方法在本质上是 _______ 的，可以互换。(真值表、表达式、一致或相同) 12、 写出下面逻辑图所表示的逻辑函数 丫 _________ o ( Y (A B)C ) 13、写出下面逻辑图所表示的逻辑函数 丫 _________ o ( Y (A B)(A C)) 14、 半导体二极管具有 ______ 性，可作为开关元件。(单向导电) 15、 半导体二极管 ________ 时，相当于短路； _______ 时，相当于开路。(导通、截止) 16、 半导体三极管作为开关元件时工作在 _________ 状态和 ___________ 状态。(饱和、截止) 、判断题 1、十进制数74转换为8421BC ［码应当是(01110100)8421BCD 。 (V) >1 ^l 21 「 & B C A B
第1章作业答案 1-15 将下列带符号数分别表示成原码、反码和补码形式。 (1) (+1011010)2； (2) (-1101100)2； (3) (-1111111)2； (4) (-0000001)2 解：(1)01011010，01011010，01011010 (2)11101100，10010011，10010100 (3)11111111，10000000，10000001 (4)10000001，11111110，11111111 1-16 将下列反码和补码形式的二进制数变成带符号的十进制数 (1) (01001001)反；(2) (10010010)反；(3) (10000000)补；(4) (11100101)补 解： (1) (73)10；(2) (-109) 10；(3) (-128) 10 ；(4) (-27) 10 1-20列出下述问题的真值表，并写出逻辑式。 （1）有A 、B 、C 三个输入信号，如果三个输入信号均为0或其中一个为1时，输出信号Y=1，其余情况下，输出Y=0。 （2）有A 、B 、C 三个输入信号，当三个输入信号出现奇数个1时，输出Z 为1，其余情况下，输出为0。 （3）有三个温度探测器，当探测的温度超过60℃时，输出控制信号为1；如果探测的温度低于60℃时，输出控制信号为0。当有两个或两个以上的温度探测器输出为1时，总控制器输出1信号，自动控制调控设备，使温度降低到60℃以下。试写出总控制器的真值表和逻辑式。 （4）一个电路有三个输入端A 、B 、C ，当其中有两个输入端为1时，输出F 为1，其余情况输出为0。 C B A C B A C B A C B A Y +++= ABC C B A C B A C B A Z +++ = ABC C AB C B A BC A P +++= C AB C B A BC A F ++=
第 1 次：1-14 : ( 3 )、( 4); 1-15 : ( 3 )、( 4); 1-18 : ( 1); 1-22 : ( 3); 1-23 : ( 2) 1-14 将下列带符号数分别表示成原码、反码和补码形式。 (3) ( 1111111)2 (4) ， ( 0000001)2 ； 解：(3) ( 1111111)2 =()原=()反=()补 (4) ( 0000001)2 =()原=()反=()补 1-15 将下列反码和补码形式的二进制数变成带符号的十进制数 补 ； 补 解：(3)补=(-128) 10 (4)补=(-27) 10 1-18列出下述问题的真值表，并写出逻辑式。 (1)有 A 、 况下，输岀丫=0 B 、 C 三个输入信号，如果三个输入信号均为 0或其中一个为1时，输岀信号 丫=1，其余情 Y ABC ABC ABC ABC 辑函数的反函数(3) 丫 辑函数的对偶式(2) 丫 将下列函数化简为最简与 (AD BC )CD AC BC(A B D) AB BC D 第 2 次：1-21 ( 5)( 8) -或式。 丫 (AB AB C ABC)(AD ABC A BC AB _________ LAB A B AB) C (AD BC ) BC ) ABC 0 ABAB ABC A BA AB ：C (AD ABC (A BA )AB (ACD (A B C)(ACDBC)AB CD ABC(A B (ACD ABC ABC BC ) BC ) 次：第 1 章：26 31 (3) 丫(AB,C,D) M (0,1,2,3,4,5,8,10,11,12) 1-28 用K 图化简法将下列逻辑函数化为最简与 -或-非式 (4) 丫(A,B,C,D) M (0,2,4,5,6,7,8,10,12,14,15) 1-27 用K 图化简法将下列逻辑函数化为最简或 -与式 (3) Y(A,B,C,D) m(0,1,2,3,4,6,8,9,10,11,14) (4 ) M (2,3,6,8,9,10,11,13,14,15) 1-30 “与- 負式nn 门 II in on I i 1 1 1 r'l 1 〔0 r.. ] 1 1 1 1 用K 图将下列具有 或”逻辑式。 约束条件的逻辑函数化为最简 丫 (4) (8) 最简与-或式 n - 1 Y- 第二章 组合逻辑 1. 分析图中所示的逻辑电路，写出表达式并进行化简 2. 分析下图所示逻辑电路，其中S3、S2、S1、S0为控制输入端，列出真值表，说明 F 与 A 、B 的关系。 F1= F2= F=F 1F 2= B F = AB + B = AB A F = A B BAB C CABC = AB + AC + BC + BC = AB + BC + BC 1 S B BS A ++3 2 S B A ABS +1 S B BS A ++ 3. 分析下图所示逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能。 解： F1== 真值表如下： 当B ≠C 时， F1=A 当B=C=1时， F1=A 当B=C=0时， F1=0 裁判判决电路，A 为主裁判，在A 同意的前提下，只要有一位副裁判（B ，C ）同意， 成绩就有效。 F2= 真值表如下： C B B C A C AB C B A +++ABC C B A ABC C B A C B A +⊕=++)(A B C F 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0 1 1 1 000001 11AC BC AB C A C B B A ++=++ 当A 、B 、C 三个变量中有两个及两个以上同时为“1”时，F2 = 1 。 4.图所示为数据总线上的一种判零电路，写出F 的逻辑表达式，说明该电路的逻辑功能。 解：F= 只有当变量A0~A15全为0时，F = 1；否则，F = 0。 因此，电路的功能是判断变量是否全部为逻辑“0”。 5. 分析下图所示逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能 解： 因此，这是一个四选一的选择器。 6. 下图所示为两种十进制数代码转换器，输入为余三码，输出为什么代码？ 解： A B C F 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0 1 1 1 000011 111514131211109876543210A A A A A A A A A A A A A A A A +++301201101001X A A X A A X A A X A A F +++= 模块6 组合逻辑电路 一、判断题 1. 组合逻辑电路具有记忆功能。（） 2. 组合逻辑电路是由集成运放大器所组成的。（） 3. 组合逻辑电路的读图就是分析电路所能实现的逻辑功能。（） 4. 组合逻辑电路的设计就是根据功能要求设计逻辑电路。（） 5. 组合逻辑电路读图的第一步是根据实际问题建立真值表。（） 6. 组合逻辑电路的输出取决于该时刻的输入。（） 7. 触发器是一种常见的组合逻辑电路。（） 8. 编码器属于组合逻辑电路。（） 9．编码器的功能是将输入端的各种信号转换为二进制数码。 ( ) 10．译码器的功能是将二进制码还原成给定的信息符号。 ( ) 11. 在3位二进制编码器中，输入信号为8位二进制代码，输出为3个特定对象。( ) 12.在8421BCD编码器中，其输出端为BCD码。（） 13. 8421BCD编码器，有10个输入端，BCD码由4个输出端口输出。（） 14. 在编码器中，两个输入信号同时有效时，必须采用优先编码器。（） 15. 编码器的输入端与输出端的数量是相同的。（） 16. BCD编码器的输出，是以二进制形式表达十进制数码。（） 17.普通编码器允许同时输入多个输入信号。（） 18. 显示译码器的功能是将二进制码复原为十进制码。（） 19. 显示器的作用仅显示数字。（） 20. 译码器是由逻辑门电路所构成的。（） 21. 在输入端信号消失后，译码器的输出仍然维持不变。（） 22. 74LS138集成电路是3线—8线译码器。（） 23. 数码管某几个发光二极管损坏，会引起显示缺段的现象。（） 24. 2位二进制代码可以表示4种输入组合。（） 25. 显示译码器的作用是将输入端的BCD码译成驱动数码管的信号。（）二、单项选择题 1. 组合逻辑电路的功能是。 A．放大数字信号 B．实现一定的逻辑功能 C．放大脉冲信号 D．存储数字信号 2．组合逻辑电路中一般不包括以下器件。 A．与门 B．非门 C．放大器 D．或非门3．不属于组合电路表达方式的一项是。 A．真值表 B．逻辑电路 C．逻辑函数表达式 D．二进制代码 4．关于组合逻辑电路不正确的表述是。 A．组合逻辑电路是由逻辑门电路所组成 B. 组合逻辑电路不可以作为存储信号的记忆元件 C. 组合逻辑电路的输出取决于输入状态 D. 组合逻辑电路的输出与以前状态有关 5．组合逻辑电路是属于。 A．数字电路 B. 模拟电路与门电路的组合 C. 模拟电路 D. 数字与模拟电路的组合 6．优先编码器同时有两个输入信号时，是按的输入信号编码。 A．高电平 B．低电平 C．高优先级 D．高频率7．要完成二进制代码转换为十进制数，应选择的电路是。 A．译码器 B．编码器 C．数据选择器 D．数据分配器 8．半导体数码管是由排列成显示数字。 A．小灯泡 B．液态晶体 C．辉光器件 D．发光二极管 9. 一个输出n位代码的二进制编码器，可以表示种输入信号。 A. 2n B. 2n C. n2 D. n数字逻辑课后答案 第二章
数字电路组合逻辑电路
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