第三章 门电路
【题 3.1】在图 3.2.5 所示的正逻辑与门和图 3.2.6 所示的正逻辑或门电路中 ,
若改用负逻辑 ,试列出它们的逻辑真值表 ,并说明 Y 和 A,B 之间是什么逻辑关
系。
图 3.2.5 的负逻辑真值表 图 3.2.6 的负逻辑真值表 A B Y A B Y 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0
1 1 0 1 0 0
Y A B
Y
A B
【题
3.5 】已知
CMOS 门电路的电源电压
V
DD
V
，静态电源电流
5 I
DD
2 A ，输入信号为 200 KH Z 的方波（上升时间和下降时间可忽略不
计），负载电容 C L
200 pF ，功耗电容 C pd 20pF ，试计算它的静态功
耗、动态功耗、总功耗和电源平均电流。 【解】
静态功耗 P S
I DD
V DD
2
1 06 5m W 0. 0 m1 W
动
态
功
耗
P D C L
C
pd
fV DD 2
200 20
10 12 2 105 52 mW 1.10mW
总功耗
P
TOT
P S P D 0. 01
1. 10 1. 11
mW
电源平均电流 I DD
P
TOT
1.11
V DD
mA 0.22mA
5
【题 3.5】已知 CMOS 门电路工作在 5V 电源电压下的静态电源电流
5 A ，
在负载电容
C L 为 pF ，输入信号频率为 500 KH Z
的方波时的总功耗为
100 1.56mW 试计算该门电路的功耗电容的数值。 【解】
首先计算动态功耗
P D P P
TOT S
P TOT I DD V DD
1.56 5510 3 mW 1.54mW
根据 P D C L C
pd fV DD2得
C
pd P D
2
C L 1.5410
3
1001012 F 13 pF
510552
fV DD
【题 3.7】试分析图P3.7 中各电路的逻辑功能，写出输出逻辑函数式。
V DD
Y A
B
C
（a）
V DD A
B
C
Y
（b）
INH
A
V DD
Y B
C
D
(c)
图 P3.7
【解】
（ a）Y A B C
（b）Y A B C
（ c）Y AB CD INH
【题 3.11】在图 P3.11 的三极管开关电路中,若输入信号v I的高、低电平分
别为V
IH 5、V
IL
v I V IH时V V ,试计算在图中标注的参数下能否保证
三极管饱和导通、v I V IL时三极管可靠地截止？三极管的饱和导通压降
V CE sat0.1V ,饱和导通内阻R CE sat20。如果参数配合不当，则在电源电压和 R C不变的情况下，应如何修改电路参数？
+10V
R C1K
5.1K
v o
v I30
R1
18K R2
-10V
图P3.11
【解】利用戴维宁定理接至基极与发射极间的外电路化简为由等效电压v E 和等效电阻 R E串联的回路，如图A3.11(a) 所示。其中
v E v I v I10 5.1， R E18 5.1 K 3.97 K
18 5.118 5.1
若 v10V , 则 v E 2.2V , 故三极管处于截止状态，v0 10V 。
若 v15V，则 v E 1.69V ,i B v E V BE 1.690.7
mA 0.25mA 而,临
R E 3.97
界饱和基极电流I
BS
V
CC
v
CE sat100.1
0.32mA 。可见，
R C
R
CE sat30 10.02
i B I BS , 三极管不饱和，为了使三极管在v I5V 时能饱和导通，可以减小R1的阻值或用值更大的三极管。
5.1K
b
R E
b
R 1
R 2
v I
V
E
10V
e
e
图 A3.11(a)
【题 3.12】 在图 P3.12 两个电路中 ,试计算当输入分别接
0V,5V 和悬空时输
出电压 v 0 的数值，并指出三极管工作在什么状态。假定三极管导通以后
v BE 0.7 V ，电路参数如图中所注。 三极管的饱和导通压降 V CE sat 0.1V ,
饱和导通内阻 R CE sat 20 。
2K
+5V
3K R 1 R C
v O
4.7 K v I
30
R 2
18K
R 3
-8V
图 P3.12
【解】当输入断悬空时， 用戴维宁定理可将接至与发射极间的外电路等效地
化为由 V E 和 R E 串联的单回路，如图 A3.12(b) 所示。 其中
V E
5
5 8 (3 4.7)V 1.1V , R E 18 (3 4.7) K
5.4K
3
4.7 18
18 4.7 3
。
所
以
i B
1.1 0.7 mA 0.074mA
。 而
5.4
I
BS
V
CC
v
CE sat
5
0 .
1
0i
B I
BS
,4三极管 9
R
CE sat
mA. 故
R C
5 0
2
. 0
2
处于饱和导通状态，
V 0
V CES 0.1V 。
4.7K
b
R E
3K
R 2
b
R 1
18K
5V
R 3
V
E
8V
e
e
图 A3.12(a)
当输入端接有
V 1 时，仍将接至基极与发射极间的外电路简化为
V E 与R E
串联的形式，如图
A3.1(c) 所示。其中
V E v I
v I 8 4.7, R E 4.7 18 K 3.7 K
。
4.7 18
4.7
18
若
V 1 0V ,则 V E
1.66V , 三极管截止， V 0 5V 。
若 V 1 5V ，则 V E
2.3 V, i B
2.3 0.7
i B I BS , 三
mA 0.43 mA 。可见
3.7
极管饱和导通， V 0
V CES 0.1V 。
4.7K
b
R E
b
3K
R 2
R 1 R 18K
v I
5V
3
V
E
8V
e
e
图 A3.12(c)
【题 3.13】试分析图
P3.13 中各电路的逻辑功能，写出输出逻辑函数式。
V CC V CC A
A
B Y
Y
B
(a)(b)
A B
V CC
Y (c)
V CC
G 1
G 1
A
【解】
（ a ） Y A B （ b ） Y A B
（ c ） Y
A B
Y
(d)
图P3.13
（OC 门）
（ d ）
A
(当
G 1 G 2
1)
（三态输出的反相器）
Y
高阻态
( 当G 1 G 2
0)
【题 3.16】
在图 P3.16 有 74 系列 TTL 与非门组成的电路中
,计算门 G M 能驱动多少同样
的与非门。 要求 G M 输出的高， 低电平满足 V OH 3.2V ,V OL 0.4V 。与非门 的输入电流为
。V
0.4V
时输出电流最大值
I
1L
1.6mA, I 1H 40 A
OL
为
I OL (max) 16mA,V OH
3.2V 时 输
出 电流最大值 为
I
OH (max)
0.4mA G M 的输出电阻可忽略不计。
【解】当 V0V
OL0.4 V时，可求得
I OL (mas)16
10G M n I
1L 1.6
当
3.2时，可求得
V
OH V
V O
n 'I
OH ( mas)0.45
图 P3.16 2I1H20.4
故 G M能驱动5个同样的与非门。
【题 3.17 】在图 P3.17 有 74 系列或非门组成的电路中，试求门 G M能驱动多少个同样的或非门。要求G M输出的高、低电平满足
V
OH 3.2V ,V OL0.4V。或非门每个输入端的输入电流为
I
IL 1.6mA,V IH40A。V OL 0.4V 时输出电流的最大值为
I OL ( mas) 16mA,V OH 3.2V 时的输出电流的最大值为I OH (max)0.4mA，G M的输出电阻可忽略不计。
【解】当V
O V
OL
0.4 时，可以求得
V
n I
OL (max)165G
M 2I IL2 1.6
当
V O V OH 3.2 时，又可求得
V
n 'I
OH (max)0.45
2I IH20.04
图 P3.17
故 G M能驱动5个同样的或非门。
【题 3.18】试说明在下列情况下，用万用电表测量图P3.18 的 V 12端得到的电压各为多少：
（ 1）
v 11 悬空；
v
11
&
（ 2）
v 11
低电平（ 0.2 V ）；
V
12
（ 3） v 11 高电平（ 3.2V ）；
V
（ 4）
v 11 经 51 Ω电阻接地；
（ 5） v
11 经 10 k Ω 电阻接地。
图中的与非门为 74 系列的 TTL 电路，万用电
图 P3.18
表使用 5V 量程，内阻为 20 k Ω /V 。
【解】 这时相当于 v 12 端经过一个 100
k Ω 的电阻接地。假定与非门输入
端多发射极三极管每个发射结的导通压降均为 0.7V ，则有
（ 1）v 12 ≈ 1.4V （ 2）v 12 ≈ 0.2V （ 3）v 12 ≈ 1.4V （ 4）v 12 ≈ 0 V
（ 5）v 12 ≈ 1.4V
【题 3.19 】 若将上题中的与非门改为 74 系列 TTL 或非门，试用在上列五
种情况下测得的 v 12 各为多少？
【解】 由图 3.4.22 可见，在或非门中两个输入端电平互不影响，故
v 12 始
终为 1.4V 。
【题 3.21】 在图 P3.21 电路中 R 1, R 2 和 C 构成输入滤波电路。当开关
S 闭
合时，要求门电路的输入电压 V
1L
0.4V ; 当开关 S 断开时，要求门电路的
输入电压 V 1H
4V,试求 R 1和 R 2 的最大允许阻值。 G 1 ~ G 5 为 74LS 系列
TTL 反相 器，它 们的高电 平输入电
流 I 1H
20 A,
低电平输 入电流
I
1L
0.4mA 。
【解】当 S 闭合时 R 被短路，故有 R 2( mas)
V
1L
0.4 K 0.2K
1
5I 1L
5 0.4
当 S 短开时，门电路的高电平输入电流流经
R 1 和 R 2 ，故得到
(R 1
R 2 )
max
V
CC
V
1H
5 5 4 K 10K
5I 1H
0.02
因此 R 1(mas) (10 0.2)K 9.8K
V cc =5V
R1
S21
R G
C
G2
G3
G4
G5
图P3.21
【题 3.22 】试绘出图P3.22 电路的高电平输出特性和低电平输出特性。已
知 V =5V ，R L =1 kΩ。OC 门截止时输出管的漏电流I OH =200Ua 。v1=V IH时CC
OC 门输出管饱和导通，在i L
v020(V CC V OL i L )
R L
V CC v0 /V
6
5
R4
3 L
V11
V O 2 1
V－2－1012
12
i1 /mA
图 A2.12
图 P3.22
【题 3.23】 计算图 P3.23 电路中上拉电阻
R L 的阻值范围。其中 G 1、G 2、
G 3 是 74LS 系列 OC 门，输出管截止时的漏电流
I OH 100 A ，输出低电
平 V I
LM
8mA G 4 G 5
G 6
。 、 、 为 74LS
0.4 时允许的最大负载电流
系列与非门，它们的输入电流为
I
IL
0.4 , 20
A 。OC 门的输出
mA I IH
高、低电平应满足
3.2 、
。
V
OH
V
V
OL
0.4V
V CC
V
OH
5 3.2
K
5K
【解】 R L(max)
3I IH
3 0.1 3 0.02
3I OH
V
CC
V
OL
5 0.4
0.68 K
R
L (min)
3I IL
8
3 K
I
OL
0.4
故应取 0.68
R L 5
K 。
K
V cc =5V
G 1
4
G
L
G
2
R
G 5
G 3
6
G
图 P3.23
【题 3.25】图 P3.25 是一个继电器线圈驱动电路。要求在
v I
V IH 时三
极管 T 截止，而 v I
0 时三极管 T 饱和导通。 已知 OC 门输出管截止时的漏
电流 I OH 100 A ，导通时允许流过的最大电流
I
LM
10mA ，管压降小于
0.1V 。三极管 50 ，继电器线圈内阻
240
，电源电压
V CC ＝ 12V 、
V EE
8V ， R 2 3.2K ， R 3 18K
，试求 R 1 的阻值范围。
V CC =12V
R 1
D
v 1
R
◇
2
T
R 3 V EE =-8 图 P3.25
【解】（ 1）根据 v I
0 时三极管需饱和导通的要求，计算
R 1 的最大允许值。
由图 A3.25 （ a ）可知，此时应满足
i B
V
CC
12
mA 1mA
R C
50 0.24
i 1
0.7
( 8) mA 0.5mA
18
i 2
i 1 i B 1.5mA
v P 3.3i 2
0.7 5.7V
故得
R 1(max)
12 5.7 6.3
3.9K
。
i 2
I
OH
1.6
（ 2）根据 v I
V IH 时三极管应截止，计算 R 1 的最小允许值。
由图 A3.25 （ b ）可知，这时
0.1 ， ， v P V i B 0 i LM 10mA
i 1
0.1 ( 8) mA 0.38mA
3.3 18
i 2 i 1 i L
10.38mA
V CC =12V
i 1
R 1
D
i
OH
R 2
i
BS
v IH
◇
T
v P
i 2
v B
R 3
V EE =-8
(a)
图 A3.25
故得
R
1(min)
12 0.1 12 0.1 K1.1K
i 2 10.38
所以应取 1.1K
R 1 3.9K 。
V CC =12V
R D
1
i 1
I
OH max
R 2
◇
T
i
2
R 3
V EE =-8
(b)
。
【题 3.26】在图 P3.26（ a ）电路中已知三极管导通时
0.7 ，饱和压
V
BE
V
降 V CE ( sat ) 0.3V ，三极管的电流放大系数
100 。OC 门 G 1 输出管截止
时的漏电流约为 50 A ，导通时允许的最大负载电流为
16mA ，输出低电平
0.3V 。 G 2 ~ G 5 均为 74 系列 TTL 电路，其中 G 2 为反相器， G 3 和 G 4 是
与非门， G 5 是或非门，它们的输入特性如图
P3.26（ b ）所示。试问
5V R
C 4.7K Ω
R B ◇
G1
G2 v c
G3
G4
G5（a）
i1 / mA
01
v1 / V
2
40A
（ b）
－ 1.6
图 P3.26
（ 1）在三极管集电极输出的高、低电压满足V OH 3.5V 、V OL0.3V 的条件下， R B的取值范围有多大？
（2）若将 OC 门改成推拉式输出的 TTL 门电路，会发生什么问题？
【解】（1）根据三极管饱和导通时的要求可求得R B的最大允许值。三极管的临界饱和基极电流应为
1V
CC
V
CES
5I IL
1 50.3
I BS
R C100
5 1.
6 mA 0.09mA 4.7
故得到V
CC
V
BE0.09 0.050.14 。
R b
R B V
CC
V
BE 4.3
30.7 k
0.14
k
0.14
又根据 OC 门导通时允许的最大负载电流为16mA ，可求得 R n的最小允
许值。
R B V
CC
V
OL 4.7 K0.29K 1616
故应取 0.29 kΩ （ 2）若将 OC 门直接换成推拉式输出的TTL 门电路，则 TTL 门电路输出高电平时为低内阻，而且三极管的发射结导通时也是低内阻，因此可能因电流过大而使 TTL 门电路和三极管受损。 【题 3.27】计算图P3.27 电路中接口电路输出端v C的高、低电平，并说 明接口电路参数的选择是否合理。CMOS 或非门的电源电压 10 ，V DD V 空载输出的高、低电平分别为V OH 9.95 、V OL0.05V ，门电路的输V 出电阻小于 200。 TTL 与非门的高电平输入电流I IH20 A ，低电平 输入电流I IL 0.4。 mA Vcc=5V 2KΩ v c 51KΩ β =30 CMOS 接口电路 TTL 图 P3.27 【解】（1）CMOS或非门输出为高电平时，由图P3.27 可得到 I B V OH V BE9.95 0.7 mA0.18 mA 510.251.2 三极管临界饱和的基极电流为 I BS 1 V CE V CES 2I IL 1 5 0.3 R C30 2 0.4 mA 0.11mA 2 可见， I B I BS ，故三极管处于饱和导通状态， V C 0.3V 。 （ 2） CMOS 或非门输出为低电平时，三极管截止，因此得到 V C V CC 4I IH R C (5 4 0.02 2)V 4.84V 由此可知，接口电路的参数选择合理。 【题 3.28】 图 P3.28 是用 TTL 电路驱动 CMOS 电路的实例，试计算上拉 电阻 R L 的取值范围。 TTL 与非门在 V OL 0.3V 时的最大输出电流为 8mA ，输出 端的 T 5 管截止时有 50 A 的漏电流。 CMOS 或非门的输入电流可以忽略。 要求加到 CMOS 或非门输入端的电压满足 V IH 4 , V IL 0.3 V V 。给定电源 电压 5 。 V DD V V DD =5V R L V I TTL CMOS 图 P3.28 【解】 （1）根据 V IH 4V 的要求和 TTL 与非门的截止漏电流可求得 R L 的 最大允许值 R L V CC V IH 5 4 K 20K 0.05 0.05 （ 1） 根据 V IL 0.3 与非门的最大负载电流可以求出 R L V 及TTL 的最小允许值 R L V CC V IL 5 0.3 K0.59 K 8 8 故应取 0.59 20 。 K R L K 【题 3.29】试说明下列各种门电路中哪些可以将输入端并联使用 （输入端的 状态不一定相同） 。 （ 1） 具有推拉式输出级的 TTL 电路； （ 2） TTL 电路的 OC 门； （ 3） TTL 电路的三态输出门； （ 4） 普通的 CMOS 门； （ 5） 漏极开路输出的 CMOS 门； （ 6） CMOS 电路的三态输出门。 【解】 （1）、（ 4）不能，（ 2）、（ 3）、（5）、（ 6）可以。 【题 3.13】 在图 P3.13 电路中，为保证 v O1 =0.2V 时 v 12 ≤ 0.5V ，试计算 G 1 和 G 2 为 74 系列， 74H 系列， 74S 系列， 74LS 系列与非门时 R 的最大允 许值。 74 系列， 74H 系列， 74S 系列， 74LS 系列与非门的电路结构和电路参数详见图 3.4.20、图 3.4.34、图 3.4.37、图 3.4.39。 【解】 对 74 系列， 74H 系列， 74S 系列而言， 输入端的电路结构如图 A3.13 （ a ）所示， R 的最大允许值为 v 12 v 01 v 12 v 01 R I V CC v BE v 12 & 01 R V 12 & R 1 V 0.5 0.2 0.079 R 1 G 1 I G 2 5 0.7 R 1 图P2.13 0.5 已知 74 系列 TTL 与非门的 R I 为 4 k Ω ，代入上式得到 R=316 Ω。而 74H 系列， 74S 系列的 R 1 为 2.8 K ，代入上式得到 R 220 。 对 74LS 系列而言，输入端的电路结构如图 A3.13 （ b ）所示， R 的最大 允许值为： v I 2 v O1 v 12 v 01 R I V CC v D v I 2 R 1 其中 v D 为输入端 SBD 的导通压降，约为 0.4V ， R 1 ＝20 K 。 故得到R 0.50.2 1.46K。 0.4 20K 50.5 V CC=5V V =5V CC i R11 iR I2 D1 V =0.5V V I2 =0.5V T1 i2 R R D V O1=0.2V V O1=0.2V (a) (b) 图A2.13 【题 3.15】双极型数字集成电路有哪些类型？各有什么特点？ 【解】见本章第 3.5 节。 【题 3.16】若将图 P3.10 中的门电路改为CMOS 与非门，试说明当V I 1为 [ 题3.10] 给出的五种状态时测得的V I 2各等于多少？ 【解】因为CMOS 与非门的两个输入端都有独立的输入缓冲器，所以两个 输入端的电平互不影响。V I 2端经电压表的内阻接地，故V I 2＝0。 【题 3.18】在CMOS电路中有时采用图P3.18（ a）～（ d）所示的扩展功能用法，试分析各图的逻辑功能，写出Y1~ Y4的逻辑式。已知电源电压 V DD10V ，二极管的正向导通压降为0.7V。 【解】 V DD=10V 100K Ω E D & C Y 1 B A (a) A & B C Y 3 D & E F R (c) 图P2.18 （ a ） Y 1 ABCDE （ b ） Y 2 A B C D E （ c ） Y 3 ABC DEF （ d ） Y 4 A B C D E F A ≥1 B Y 2 C D E 100K Ω (b) V DD=10V R A ≥1 B C Y 4 D ≥1 E F (d) 【题 3.19】 上题中使用的扩展方法能否用于 TTL 门电路？试说明理由。 【解】 不能用于 TTL 电路。在图（ a ）电路中，当 C 、 D 、 E 任何一个为 低电平时，分立器件与门的输出将高于 TTL 与非门的 V IL (max) 值，相当于 TTL 电路的逻辑 1 状态，分立器件的与门已不能实现与的逻辑功能了。 同理， 图 （ d ）电路也不能用于 TTL 电路。 在图（ b ）电路中，当 C 、D 、E 均为低电平时，三个二极管截止。 TTL 或非门输入端对地接有 100K 电阻，将使该输入端为逻辑 1 状态，故分立 器件的或非门已失去作用。图（ c ）电路也不能用于 TTL 电路，因为 Y 3 的高 电平有可能低于 TTL 电路要求的 V IH (min) 值。 1 第三章交流电路 3-1 试写出表示u A =)120314sin(2220,314sin 22200 -==t u tV u B A 和 V t u C )120314sin(22200+=的，并画出相量图。 解：V U V U V U C B A 0. 120220,120220,0220∠=-∠=∠=? ? ? 3-2 如图所示的是时间t=0时电压和电流的相量图，并已知U=220V ，I 1 =10A ，I 2 =52A ，试分别用三 角函数式和复数式表示各正弦量。 解：u=2202 sin （314t ）V ；i1=102 sin （314t+900）A ；i2=10sin （314t-450 ）A ?U =220∠00 ， ? 1I =j10A ； ? 2 I = )(55252 22522A j j -=?-? 2 3-3已知正弦电流i 1=22sin(100πt+60°)A, i 2=32sin(100πt+30°)A,试用相量法求i=i 1+i 2。 解 A tg j j j j I I I 010 000210.4284.4)598 .3232.3(3914.23232.3598.3)213232(23321230sin 330cos 360sin 260cos 2∠=∠=+=?+?+?+?=+++=+=-? ?? i= 4.842 sin （100πt+42.00 ） A 3-4在图示电路中，已知R=100Ω，L=31.8mH ，C=318uF 。求电源的频率和电压分别为50Hz 、100V 和1000Hz 、100V 的两种情况下，开关S 合向a 、b 、c 位置时电流表的读数，并计算各元件中的有功功率和 无功功率.解：当F=50H Z 、U=100V 时，S 接到a ，Ia= )(1100 100 A =；有功功率为：P=UIa=100W S 接到b ，Ib=)(1099 .9100108.312501003A L V ==???=-πω 无功功率为：Q=UIb=1000Var S 接到c ，)(10100103182506 A C V Ic =????==-πω。无功功率为：q=UIc=-1000Var 当F=1000H Z 、U=100V 时S 接到a ，Ia= )(1100 100 A =；有功功率为：P=UIa=100W S 接到b ，Ib= )(5.08 .199100108.31210001003A L V ==???=-πω 无功功率为：Qb=UIb=50Var S 接到c ，)(8.19910010318210006 A C V Ic =????==-πω。无功功率为：Qc=—UIc=-19980Var 第三章单元测试答案 一、单选 (5分) 1. TTL逻辑电路是以( A)为基础的集成电路 A. 三极管 B. 二极管 C.场效应管 D.晶闸管 2. CMOS逻辑电路是以( D )为基础的集成电路 A. 三极管 B. NMOS管 C. PMOS管 D. NMOS管和PMOS管 3. 能实现“线与”逻辑功能的门为( B ) A. TTL三态门 B. OC门 C. TTL与非门 D. TTL或非门 4. 能实现总线连接方式的门为( A ) A. TTL三态门 B. OC门 C. TTL与非门 D. TTL或非门 5. TTL电路的电源电压值和输出电压的高低电平值依次为( A ) A. 5V、3.6V、0.3V B. 10V、3.6V、0.3V C. 5V、1.4V、0.3V D. 5V、3.6V、1.4V 二、判断题 (10分) 1. 在TTL类电路中，输入端悬空等于接高电平( A )。 A. 对 B. 错 2. 在CMOS类电路中，对未使用的输入端可以悬空( B )。 A. 对 B. 错 3. 对于TTL与非门，只要有一个输入为低电平，输出为高电平，所以对与非门 多余输入端的处理不能接低电平( A )。 A. 对 B. 错 4. 或非门的多余输入端不能接高电平( A )。 A. 对 B. 错 5. TTL门电路输出端不能直接接电源，必须外接电阻后再接电源( A )。 A. 对 B. 错 6. OC门和普通TTL门均可实现“线与”功能( B )。 A. 对 B. 错 7. CMOS门电路可以把输出端并联使用以实现“线与”逻辑( B )。 A. 对 B. 错 8. TTL与非门输入端接+5V时，逻辑上属于输入“1”( A )。 A. 对 B. 错 9. 三态门电路能控制数据进行单向、双向传递( A )。 A. 对 B. 错 10. 基本型的TTL门电路输出端不允许相互并联，否则将损坏器件( A )。 A. 对 B. 错 三、集成门电路（不论是与、或、与非…等）的输入端若超过了需要，则这些 多余的输入端应按哪种方式去处置才是正确的？(3分) 答案：D A．让它们开路； B．让它们通过电阻接最高电平（例如电源电压）； C．让它们接地，或接电源的最低电平； D．让它们和使用中的输入端并接。 四、题图是两个用74系列门电路驱动发光二极管的电路，要求V I=V IH时发光 二极管D导通并发光。已知发光二极管的导通电流为10mA，试问应选用(a)、 (b)中的哪一个电路？请说明理由。(6分) （a） 五、试分别写出由TTL门和CMOS门构成的如图所示逻辑图的表达式或逻辑值。 (6分) 第三章 门 电 路 【题3.1】 在图,若改用负逻辑,试列出它们的逻辑真值表,并说明Y 和A,B 之间是什么逻辑关系。 图 图 【题 3.5】已知CMOS 门电路的电源电压5DD V V =，静态电源电流 2DD I A μ=，输入信号为200Z KH 的方波（上升时间和下降时间可忽略不 计），负载电容200L C pF =，功耗电容20pd C pF =，试计算它的静态功耗、动态功耗、总功耗和电源平均电流。 【解】 静态功耗 6 21050.01S DD DD P I V mW mW -==??= 动态功耗 ()()2 125220********* 1.10D L pd DD P C C fV mW mW -=+=+????= 总功耗 0.01 1.10 1.11TOT S D P P P mW =+=+= 电源平均电流 1.11 0.225 TOT DD DD P I mA mA V = = = 【题3.5】已知CMOS 门电路工作在5V 电源电压下的静态电源电流5A μ，在负载电容100L C pF 为，输入信号频率为500Z KH 的方波时的总功耗为1.56mW 试计算该门电路的功耗电容的数值。 【解】 首先计算动态功耗 根据() 2 D L pd DD P C C fV =+得 【题3.7】 试分析图P3.7 中各电路的逻辑功能，写出输出逻辑函数式。 【解】 （a ）Y A B C =++ （b ）Y A B C =?? （c ）Y AB CD INH =+? 【题3.11】 在图P3.11的三极管开关电路中,若输入信号I v 的高、低电平分别为50IH IL V V V V ==、,试计算在图中标注的参数下能否保证I IH v V =时三极管饱和导通、I IL v V =时三极管可靠地截止？三极管的饱和导通压降 ()0.1CE sat V V =,饱和导通内阻()20CE sat R =Ω。如果参数配合不当，则在电 源电压和C R 不变的情况下，应如何修改电路参数？ 【解】利用戴维宁定理接至基极与发射极间的外电路化简为由等效电压E v 和等效电阻E R 串联的回路，如图A3.11(a)所示。其中 10 5.118 5.1I E I v v v +=- ?+，18 5.1 3.9718 5.1 E R K K ?=Ω=Ω+ 若10,v V =则 2.2,E v V =-故三极管处于截止状态，010v V =。 若15v V =，则 1.690.7 1.69,0.25,3.97 E BE E B E v V v V i mA mA R --== ==而临界饱和基极电流() () () () 100.1 0.323010.02CC CE sat BS C CE sat V v I mA R R β--= = =?++。 可见，,B BS i I <三极管不饱和，为了使三极管在5I v V =时能饱和导通，可以减小1R 的阻值或用β值更大的三极管。 【题3.12】 在图P3.12两个电路中,试计算当输入分别接0V ,5V 和悬空时输出电压0v 的数值，并指出三极管工作在什么状态。假定三极管导通以后 第3章-门电路-课后答案 - 2 - 第三章 门 电 路 【题3.1】 在图3.2.5所示的正逻辑与门和图3.2.6所示的正逻辑或门电路中,若改用负逻辑,试列出它们的逻辑真值表,并说明Y 和A,B 之间是什么逻辑关系。 图3.2.5的负逻辑真值表 图3.2.6的负逻辑真值表 【题3.5】已知CMOS 门电路的电源电压5DD V V =，静态电源电流2DD I A μ=，输入信 号为200Z KH 的方波（上升时间和下降时间可忽略不计），负载电容200L C pF =，功 耗电容20pd C pF =，试计算它的静态功耗、 - 3 - 动态功耗、总功耗和电源平均电流。 【解】 静态功耗 621050.01S DD DD P I V mW mW -==??= 动态 功 耗 ()()2 12 5 2 20020102105 1.10D L pd DD P C C fV mW mW -=+=+????= 总功耗 0.01 1.10 1.11TOT S D P P P mW =+=+= 电源平均电流 1.11 0.225 TOT DD DD P I mA mA V = = = 【题3.5】已知CMOS 门电路工作在5V 电源电压下的静态电源电流5A μ，在负载电容100L C pF 为，输入信号频率为500Z KH 的 方波时的总功耗为1.56mW 试计算该门电路的功耗电容的数值。 【解】 首先计算动态功耗 ()31.565510 1.54D TOT S TOT DD DD P P P P I V mW mW -=-=-=-??≈ 根据()2 D L pd DD P C C fV =+得 312252 1.541010010135105D pd L DD P C C F pF fV --???= -=-?≈ ????? 第三章组合逻辑电路课后习题答案 3.1 （a ）()()Y A B C D =⊕+⊕ （b ）Y A B A B AB AB A B =+++=+= 3.2 （a ）10Y AB B C CD AB B C C D B D =+++=++++=++= （b ）()()1Y AB A B C AB A B C AB ABC ABC =?⊕?=+⊕=++ 2Y A B C =⊕⊕ 3.3 （1）Y A B C =⊕⊕ （2）Y AB BC AC =++ 3.4 （1）1Y B = （2）方法一：用基本设计方法实现，列真值表，求表达式化简。 232120Y B B B B B =++ 方法二：选择合适的比较器芯片实现，可以选用74LS85芯片实现该电路，设输入四 位二进制数用3210X X X X ，输出用2Y 表示，连线图如下所示。 3210 3.5 设1010:;:A A A B B B ，当A B >时，输出Y 为1 A 1 A 0 B 1 B 00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1 Y 000010001100111 Y AC BCD ABD =++ 3.6 设两个四位数分别为：32103210:;:A A A A A B B B B B ，只有当两个四位数的每一位数都相等时，这两个四位数才相等。所以：()()()()33221001Y A B A B A B A B =⊕+⊕+⊕+⊕ 3.7 两个一位二进制数用i A 、i B 表示，1i C -表示来自低位的进位信号； 输出：全加和用i S 表示，全加进位用i C 表示，真值表如下所示： 全加真值表 由真值表得表达式：-1-1-1-1 i i i i i i i i i i i i i S A B C A B C A B C A B C = +++ 1111i i i i i i i i i i i i i C A B C A B C A B C A B C ----=+++ 3.8 A i 表示被减数，B i 表示减数，E i-1表示来自低位的借位， D i 表示差， E i 表示向高位产生的借位； 第三章门电路 1 : 下列哪个逻辑门可以双向传输数据 A:OD门 B:三态门 C:传输门 D:OC门 您选择的答案: 正确答案：C 知识点：传输门可以双向传输数据 ---------------------------------------------------------------------------- 2 : 下列哪个逻辑门可以输出并联使用 A:卤门 B:三态门 C:传输门 D:OC门 您选择的答案: 正确答案：D 知识点：OC门输出并联使用形成“线与”关系 ---------------------------------------------------------------------------- 3 : 下列哪个逻辑门有三种状态 A:OD门 B:三态门 C:传输门 D:OC门 您选择的答案: 正确答案：B 知识点：三态门有高电平、低电平、高阻态三种状态 ---------------------------------------------------------------------------- 4 : 下列哪个逻辑门可以实现吸收大负载电流功能 A:卤门 B:三态门 C:传输门 D:OD门 您选择的答案: 正确答案：D 知识点：OD门输出并联使用形成“线与”关系，可以实现吸收大负载电流功能---------------------------------------------------------------------------- 5 : VIH表示什么含义 A:输出低电平 B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：B 知识点：I即input,表示输入；H即high，表示高电平 ---------------------------------------------------------------------------- 6 : VIL表示什么含义 A:输出低电平 B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：D 知识点：I即input,表示输入；L即low，表示低电平 ---------------------------------------------------------------------------- 7 : VOH表示什么含义 A:输出低电平 B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：C 知识点：O即output,表示输出；H即high，表示高电平 ---------------------------------------------------------------------------- 8 : VOL表示什么含义 A:输出低电平 B:输入高电平 C:输出高电平 D:输入低电平 您选择的答案: 正确答案：A 知识点：O即output,表示输出；L即low，表示低电平 ---------------------------------------------------------------------------- 9 : TTL反向器输入悬空时输出是什么状态 A:低电平 B:高电平 C:高阻态 D:不确定 第三章集成逻辑门电路 一、选择题 1、三态门输出高阻状态时,( )就是正确的说法。 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 2、以下电路中可以实现“线与”功能的有( )。 A、与非门 B、三态输出门 C、集电极开路门 D、漏极开路门 3.以下电路中常用于总线应用的有( )。 A、TSL门 B、OC门 C、漏极开路门 D、CMOS与非门 4.逻辑表达式Y=AB可以用( )实现。 A、正或门 B、正非门 C、正与门 D、负或门 5.TTL电路在正逻辑系统中,以下各种输入中( )相当于输入逻辑“1”。 A、悬空 B、通过电阻2、7kΩ接电源 C、通过电阻2、7kΩ接地 D、通过电阻510Ω接地 6.对于TTL与非门闲置输入端的处理,可以( )。 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 7.要使TTL与非门工作在转折区,可使输入端对地外接电阻RI( )。 A、＞RON B、＜ROFF C、ROFF＜RI＜RON D、＞ROFF 8.三极管作为开关使用时,要提高开关速度,可( )。 A、降低饱与深度 B、增加饱与深度 C、采用有源泄放回路 D、采用抗饱与三极管 9.CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点就是( )。 A、微功耗 B、高速度 C、高抗干扰能力 D、电源范围宽 10.与CT4000系列相对应的国际通用标准型号为( )。 A、CT74S肖特基系列 B、 CT74LS低功耗肖特基系列 C、CT74L低功耗系列 D、 CT74H高速系列 11.电路如图(a),(b)所示,设开关闭合为1、断开为0;灯亮为1、灯灭为0。F 对开关A、B、C的逻辑函数表达式( )。 第四章门电路 内容提要 【熟悉】TTL与非门工作原理 【掌握】可以线与(或)的OC(集电极开路)门和三态门 【熟悉】门电路的主要特性参数及计算 【了解】COMS门电路与TTL门电路的差异及多余输入端的处理一．一．网上导学 二．二．典型例题 三．三．本章小结 四．四．习题答案 网上导学 1.1. TTL与非门 （1）（1）电路组成 二极管与门(p99图4.2.1)＋三极管非门(p100图4.2.2)→分立元件与非门(p101图4.2.3)→与非门电路(p101图4.2.4)→TTL与非门(p102图4.2.6,见下图) 图中的与非门电路由三部分组成： 第一部分由多发射极晶体管T1和电阻R1组成电路的输入级，该级实现与功能；第二部分由T2和电阻R2、R3组成中间级，从T2的集电极和发射级同时输出两个相位相反的信号(实现倒相)，并分别送到T3T4管的基极；第三部分由T3，D,T4和R4组成输出级(实现推拉式输出,具有较强的驱动能力和稳态时功耗极小)。第二部分和第三部分共同实现了非功能。 （2）（2）工作原理 当输出为高电位时T3、D导通，T4截止；输出为低电位时，T3 4 输入状态输出电 位 T1T2T3 D T4 全部为高电位U IH 低电位 U OL 反向放 大 饱和截止截止饱和 一个或多个为低电位高电位 U OH 饱和截止导通导通截止 U IL , IH1 但由于T1管的集电结和T2、T4发射结正向偏置而导通，假设每一个PN结导通压降均为0.7V,则T1管基极电位U B1为： U B1=U BC1+U BE2+U BE4=O.7+0.7+0.7=2.1V,可以计算出此时T2、T4饱和导通,而T3和D截止,输出低电平U OL； 输入一个或多个为低电位U IL时,则T1管基极电位U B1为： U B1=U IL+U BE1+0.2(0.3)+0.7=0.9V, U B2则为0.3V,故T2、T4截止,而T3和D导通,输出高电平U OH； (3)主要参数 ①①空载功耗：指TTL门静态未带负载时单位时间所消耗的 能量我们把输出为低电位时的功耗P CL定为空载功耗。当TTL 门输出为低电位时电源提供的总电流为： I EL=i R1+i R2=0.73+2.5=3.23ma 低电位的功耗P CL为P CL=R EL*U CC=3.23*5=16mw 当输出为高电位时，电源提供总电流I EH为：I EH=i R1=1ma 高电位的功耗为P CH= I EH*U CC=1*5=5mW 通常把P CL定为空载功耗(取功耗大的)。 ②传输特性:指TTL与非门的电压传输特性它描述了输入电压从 0V电位逐渐上升到高电位时，输出电压u0的变化情况 从图中可以看出：输出高电位的下限U OH(min),输出低电位的上限U OL(max)；输入高电位的下限U IH(min)输入低电位的上限U IL(max). 噪声容限：U NH= U OH(min)- U IH(min) U NL= U IL(max)- U OL(max) 通常将传输特性曲线中输出电压随输入电压改变而急剧变换的部分叫转折区，转折区中点对应的输入电压为阈值电压U TH,图中的阈值 思考题与习题与题解 3-1 填空题 1.若要实现逻辑函数BC AB F +=，可以用一个 1 与或 门；或者用 三 个与非门；或者用 四 个或非门。 2.半加器有 2 个输入端， 2 个输出端；全加器有 3 个输入端， 2 个输出端。 3. 半导体数码显示器的内部接法有两种形式：共 阴极 接法和共 阳极 接法。 4. 对于共阳接法的发光二极管数码显示器，应采用 低 电平驱动的七段显示译码器。 3-2 单项选择题 1.组合逻辑电路的输出取决于（ A ）。 A ．输入信号的现态 B ．输出信号的现态 C ．输入信号的现态和输出信号变化前的状态 2.编码器译码器电路中，（ A ）电路的输出是二进制代码。 A ．编码 B ．译码 C ．编码和译码 3.全加器是指（ C ）。 A ．两个同位的二进制数相加 B ．不带进位的两个同位的二进制数相加 C ．两个不同位的二进制数及来自低位的进位三者相加 4.二-十进制的编码器是指（ B ）。 A ．将二进制代码转换成0~9十个数字 B ．将0~9十个数字转换成二进制代码电路 C ．二进制和十进制电路 5.二进制译码器指（ A ）。 A ．将二进制代码转换成某个特定的控制信息 B ．将某个特定的控制信息转换成二进制数 C ．具有以上两种功能 6. 组合电路的竞争冒险是指（ B ）。 A ．输入信号有干扰时，在输出端产生了干扰脉冲 B ．输入信号改变状态时，输出端可能出现的虚假信号 C ．输入信号不变时，输出端可能出现的虚假信号 3-3 组合电路如图图3.45所示，分析该电路的逻辑功能。 图3.45 题3-3图 图(a) C B A ABC C B A ABC ABC C ABC B ABC A L +=++=++=)( 图(b) [][][][ ][][ ] ) )(())(()()()()(D C D C B A AB D C CD B A B A D C D C B A B A D C B A Y +++++=+⊕+=⊕⊕⊕= （2）由表达式列出真值表，见表3-1 (a)、(b)。 表3-1(a) 表3- 1(b) （3）分析逻辑功能： 由真值表(a)可知，当C B A 、、三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以该电路称为“不一致电路”。 由真值表(b) 可知，在输入D C B A 、、、四个变量中，有奇数个１时，输出Y 为“１”，否则Y 为“０”。因此该电路为四位判奇电路，又称为奇校验器。 3-4 组合电路如图图3.46所示，分析该电路的逻辑功能。 图3.46 题3-4图 数字电子技术基础第三章习题答案 3-1 如图3-63a~d所示4个TTL门电路，A、B端输入的波形如图e所示，试分别画出F1、F2、F3和F4的波形图。 略 3-2 电路如图3-64a所示，输入A、B的电压波形如图3-64b所示，试画出各个门电路输出端的电压波形。 略 3-3 在图3-7所示的正逻辑与门和图3-8所示的正逻辑或门电路中，若改用负逻辑，试列出它们的逻辑真值表，并说明F和A、B之间是什么逻辑关系。 答：（1）图3-7负逻辑真值表 F与A、B之间相当于正逻辑的“或”操作。 （2）图3-8负逻辑真值表 F与A、B之间相当于正逻辑的“与”操作。 3-4 试说明能否将与非门、或非门、异或门当做反相器使用？如果可以，各输入端应如何连接？ 答：三种门经过处理以后均可以实现反相器功能。(1)与非门: 将多余输入端接至高电平或与另一端并联；(2)或非门：将多余输入端接至低电平或与另一端并联；(3) 异或门：将另一个输入端接高电平。 3-5 为了实现图3-65所示的各TTL 门电路输出端所示的逻辑关系，请合理地将多余的输入端进行处理。 答：a ）多余输入端可以悬空，但建议接高电平或与另两个输入端的一端相连； b)多余输入端接低电平或与另两个输入端的一端相连； c) 未用与门的两个输入端至少一端接低电平，另一端可以悬空、接高电平或接低电平； d ）未用或门的两个输入端悬空或都接高电平。 3-6 如要实现图3-66所示各TTL 门电路输出端所示的逻辑关系，请分析电路输入端的连接是否正确？若不正确，请予以改正。 答：a ）不正确。输入电阻过小，相当于接低电平，因此将Ω50提高到至少2K Ω。 b) 不正确。第三脚V CC 应该接低电平。 c ）不正确。万用表一般内阻大于2K Ω，从而使输出结果0。因此多余输入端应接低电平，万用表只能测量A 或B 的输入电压。 3-7 （修改原题，图中横向电阻改为6k Ω，纵向电阻改为3.5 k Ω,β=30改为β=80） 为了提高TTL 与非门的带负载能力，可在其输出端接一个NPN 晶体管，组成如图3-67所示的开关电路。当与非门输出高电平V OH =3.6V 时，晶体管能为负载提供的最大电流是多少？ 答：如果输出高电平，则其输出电流为(3.6-0.7)/6=483u A ，而与非门输出高电平时最大负载电流是400u A ，因此最大电流L I (4000.7/3.5)8016mA =-?=。 3 逻辑门电路 3.1 MOS 逻辑门电路 3.1.2 求下列情况下TTL 逻辑门的扇出数：（1）74LS 门驱动同类门；（2）74LS 门驱动74ALS 系列TTL 门。 解：首先分别求出拉电流工作时的扇出数N OH 和灌电流工作时的扇出数N OL ，两者中的最小值即为扇出数。 从附录A 可查得74LS 系列电流参数的数值为I OH =0.4mA ，I OL =8mA ，I IH =0.02mA,I IL =0.4mA ；74ALS 系列输入电流参数的数值为I IH =0.02mA ，I IL =0.1mA ，其实省略了表示电流流向的符号。 （1） 根据（3.1.4）和式（3.1.5）计算扇出数 74LS 系列驱动同类门时，输出为高电平的扇出数 0.4200.02OH OH IH I mA N I mA === 输出为低电平的扇出数 8200.4OL OL IL I mA N I mA = == 所以，74LS 系列驱动同类门时的扇出数N O 为20。 （2） 同理可计算出74LS 系列驱动74ALS 系列时，有 0.4200.02OH OH IH I mA N I mA === 8800.1OL OL IL I mA N I mA = == 所以，74LS 系列驱动74ALS 系列时的扇出数N O 为20。 3.1.4 已知图题3.1.4所示各MOSFET 管的 T V =2V ，忽略电阻上的压降，试确定其工作状态（导通或截止）。 解：图题3.1.4（a ）和（c ）的N 沟道增强型MOS ，图题3.1.4（b ）和（d ）为P 沟道增强型MOS 。N 沟道增强型MOS 管得开启电压V T 为正。当GS V ＜V T 时，MOS 管处于截止状态；当GS V ≥V T ，且DS v ≥（GS V —V T ）时，MOS 管处于饱和导通状态。 对于图题3.1.4（a ），GS V =5V ，DS v =5V ，可以判断该MOS 管处于饱和导通状态。对于图题 电工学第三四章习题答案 电工学第三、四章习题答案 第三章三相电路 一、单相选择题 1.三相对称绕组的空间位置应相互不同（b） a、60°电角度； b、120°电角度； c、180°电角度； d、360°电角度。 2.三相对称电路是指（c）具有对称三相电源的电路；b、三相负载对称电路； c、三相电源和三相负载均对称的电路- d、三相电源对称和三相负载均不对称的电路。 3.有两个“220V，100W”和“220V，25W”白炽灯，它们串联到220V交流电源。亮度 为（b） a、100w灯泡最亮； b、25w灯泡最亮； c、两只灯泡一样亮； d、100w和25w都不亮。 4.对于三相四线制供电线路，已知在星形连接的三相负载中，u相为纯电阻，V相为 纯电感，W相为纯电容。通过三相负载的电流为10安培，因此中性线电流为（a） a、30安； b、10安； c、27.32安。 5.在对称星形连接的三相负载电路中，线路电压UAB=2Sin？那就看电视吧 C相电压相量UC的有效值为（a） a、 220？90v b、380？90v 220?? 90? vd、380？？90摄氏度 6．星型连接的三相对称负载，接于三相对称电源上，线电流与相电流之比为(c)。 a、三, b、2 c、 1 d、 三 7.额定电压为220v的照明负载接于线电压为380v的三相四线制电源时，必须接成(a)形。a、? B c、y和?都可以 d、y和?都不可以 8.当三相交流发电机的三个绕组连接成星形时，如果线电压 ubc?2sin(?t?180)v，则相电压uc?(d)。a、2sin(?t?30)vb、2sin(?t?30)vc、 2sin(?t?120)vd 、? T30) 9.有一对称三相电动势，若u相电动势为uu?311sin(314t??)v则v相和w相电动势 分别为（a）a、uv?311sin(314t?b、uv?311sin(314t?c、uv?311sin(314t?d、 uv?311sin(314t? 3 )v） v）v）v uw?311sin(314t?uw?311sin(314t?uw?311sin(314t?uw?311sin(314t? 3 )v） v）v）v 三 三 六 第3章 习 题 3.1 图3.9.1所示是时间t = 0时电压和电流的相量图。已知U = 220 V ，I 1=10A ，I 2 = 52 A ，试分别用三角函数式及相量式表示各正弦量，并指出哪个超前？哪个滞后？ 解： 根据相量图和已知条件，可直接写出三角函数式为 )u t ω=V 190)i t ω︒=+ A 210sin(45)i t ω︒ =- A 则相量式为 o o 12220/0V 10/90A 52/45A • U I I ∙ ===- 由上述可见，1I 超前U （90o ），U 超前I 2（45o ）。 3.2 已知正弦量0 305j e I —= A 和4030j U -= V ，试分别用三角函数式、正弦波形及相量图来表示。 解：三角函数式为 s i n (30) i t ω︒ =- A 53.1)u t ω︒ =-V 正弦波形图如下图（a ）所示，相量图如下图（b ）所示。 I U 30 1 .53 (a) 正弦波形 (b) 相量图 3.3 在图3.9.2所示电路中，已知通过t i L 314sin 210=A ，t u C 314sin 2220=V ，L = 70 mH ，C =64μF ，试分别计算在t =T/6，t=T/4和t=T/2瞬间的电流、电压及电动势的大 小。 (a) (b) 图3.9.1 习题3.1电路 图3.9.2 习题3.3电路 解：在图（a ）中，根据L i t =A ，则电感上的电压为 sin()m di u L LI t dt ωωϕ==+ 代入数据，则 o 31490)u t -3 =⨯70⨯10+ = 90)t ︒ + 电感上电动势的参考方向与电压参考方向相反，因此 90)L e u t ︒=-=-V 当6T t = 时，A i =≈12.2 ，V u =≈156，156V L e =- 当4T t = 时，A i =≈14.1，0u =，0=L e 当2 T t =时，0i = ，V u =-≈-311，311V L e = 在图（b ）中，c V u t = 根据 o sin(90)Cm du i C CU t dt ωω==+得到 31490)i t -6 ︒ =⨯64⨯10+ 则 o 90)A i t ≈+ 当6T t = 时，V u =≈269，2211.2=i 12A .3≈ 当4T t =时， V u =≈311，0i = 当2 T t =时， 0u =，≈-=2421.4i 6.252A L i i C u 第3章习题 一、填空题 1.逻辑电路中，电平接近0时称为电平，电平接近V CC或V DD时称为电平。 2.数字电路中最基本的逻辑门有、和门。常用的复合逻辑门有门、门、门、门和门。 3.图腾结构的TTL集成电路中，多发射极三极管可完成逻辑功能。 4.CMOS反相器是两个型的MOS管组成，且其中一个是管，另外一个是 管，由于两管特性对称，所以称为互补对称CMOS反相器。 5.TTL与非门输出高电平U OH的典型值是V，低电平U OL的典型值是V。 6.普通的TTL与非门具有结构，输出只有和两种状态；TTL三态与非门除了具有态和态，还有第三种状态态，三态门可以实现结构。 7.集电极开路的TTL与非门又称为门，几个门的输出可以并接在一起，实现功能。 8.TTL集成电路和CMOS集成电路相比较，其中集成电路的带负载能力较强，而集成电路的抗干扰能力较强。 9.用三态门构成总线连接时，依靠端的控制作用，可以实现总线的共享而不至于引起。 10. TTL集成与门多余的输入端可；TTL集成或门多余的输入端可。 二、判断下列说法的正误 1.所有的集成逻辑门，其输入端子均为两个或两个以上。（） 2.根据逻辑功能可知，异或门的反是同或门。（） 3.具有图腾结构的TTL与非门可以实现“线与”逻辑功能。（） 4.基本逻辑门电路是数字逻辑电路中的基本单元。（） 5.TTL和CMOS两种集成电路与非门，其闲置输入端都可以悬空处理。（） 6.74LS系列产品是TTL集成电路的主流产品，应用最广泛。（） 7.74LS系列集成电路属于TTL型，CC4000系列集成电路属于CMOS型。（） 8.与门多余的输出端可与有用端并联或接低电平。（） 9.OC门不仅能够实现“总线”结构，还可构成与或非逻辑。（） 10.一个四输入与非门，使其输出为0的输入变量取值组合有7个。（） 三、单项选择题 1.具有“有1出0、全0出1”功能的逻辑门是（）。 A、与非门 B、或非门 C、异或门 D、同或门 第3章 选择题 1．必须设立电路参考点后才能求解电路的方法是( C )。 A.支路电流法 B.回路电流法 C.节点电压法 D. 2b 法 2•对于一个具有n 个结点、b 条支路的电路，他的 KVL 独立方程数为(B A. n-1 B . b-n+1 C . b-n D . b-n-1 3. 对于一个具有 n 个结点、 b 条支路的电路列写结点电压方程，需要列写( C A. (n-1 )个 KVL 方程 B.( b-n+1 )个 KCL 方程 C. (n-1 )个 KCL 方程 D. ( b-n-1 )个 KCL 方程 4. 对于结点电压法中的无伴电压源，下列叙述中， ( A )是错误的。 A. 可利用电源等效变换转化为电流源后，再列写结点电压方程 B. 可选择该无伴电压源的负极性端为参考结点，则该无伴电压源正极性端对应的结点 电压为已知，可少列一个方程 C. 可添加流过该无伴电压源电流这一新的未知量，只需多列一个该无伴电压源电压与 结点电压之间关系的辅助方程即可 D. 无伴受控电压源可先当作独立电压源处理，列写结点电压方程，再添加用结点电压 表示控制量的补充方程 5．对于回路电流法中的电流源，下列叙述中， ( D )是错误的。 A. 对于有伴电流源，可利用电源等效变换转化为电压源后，再列写回路电流方程 B. 对于无伴电流源，可选择合适的回路，使只有一个回路电流流过该无伴电流源，则 该回路电流为已知，可少列一个方程 C. 对于无伴电流源，可添加该无伴电流源两端电压这一新的未知量，只需多列一个无 伴电流源电流与回路电流之间关系的辅助方程即可 D. 电流源两端的电压通常为零 6．对于含有受控源的电路，下列叙述中， ( D )是错误的。 A. 受控源可先当作独立电源处理，列写电路方程 B. 在结点电压法中，当受控源的控制量不是结点电压时，需要添加用结点电压表示控 制量的补充方程 )个。 )。 3-7 题3-7图所示电路中1210R R ==Ω，34R =Ω，458R R ==Ω，62R =Ω，320V S u =， 640V S u =，用支路电流法求解电流5i 。 解 由题中知道4n =，6b = , 独立回路数为16413l b n =-+=-+= 由KCL 列方程： 对结点① 1260i i i ++= 对结点② 2340i i i -++= 对结点③ 4660i i i -+-= 由KVL 列方程： 对回路Ⅰ 642281040i i i --=- 对回路Ⅱ 1231010420-i i i ++=- 对回路Ⅲ 45-488203i i i ++= 联立求得 0.956A 5i =- 3-8 用网孔电流法求解题3-7图中电流5i 。 解 可设三个网孔电流为11i 、2l i 、3l i ，方向如题3-7图所示。列出网孔方程为 24612243621123233341 3234533()()()l l l s l l l s l l l s R R R i R i R i u R i R R R i R i u R i R i R R R i u ++--=-⎧⎪ --++-=-⎨⎪--+++=⎩ 1231231 232010840 1024420842020 l l l l l l l l l i i i i i i i i i --=-⎧⎪ -+-=-⎨⎪--+=⎩ 行列式解方程组为 2010820104010 24410 242048808 4 20 8 4 20 ----∆=--=--=----- 所以351348800.956A 5104 i i ∆-== ==-∆ 3-11 用回路电流法求解题3-11图所示电路中的电流I 。 解 由题已知，1I 1A l = 其余两回路方程为()()123123555303030 203020305 l l l l l l I I I I I I -+++-=⎧⎪⎨--++=-⎪⎩ 代人整理得 2322334030352A 305015 1.5A l l l l l l I I I I I -==⎧⎧⇒⎨⎨-+==⎩⎩ 1 R 2 R 3R 4 R 5 R 6 R + + - - 3S u 6 S u ① ② ③ 1 i 2 i 3i 4 i 5 i 6 i Ⅰ Ⅱ Ⅲ 题3－7图 第3章组合逻辑电路习题解答 复习思考题 3-1组合逻辑电路的特点？从电路结构上看，组合电路只由逻辑门组成，不包含记忆元件，输出和输入之间无反馈。任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关，即无记忆功能。 3-2什么是半加？什么是全加？区别是什么？ 若不考虑有来自低位的进位将两个1位二进制数相加，称为半加。两个同位的加数和来自低位的进位三者相加，称为全加。半加是两个1位二进制数相加，全加是三个1位二进制数相加。 3-3编码器与译码器的工作特点？编码器的工作特点：将输入的信号编成一个对应的二进制代码，某一时刻只能给一个信号编码。译码器的工作特点：是编码器的逆操作，将每个输入的二进制代码译成对应的输出电平。 3-4用中规模组合电路实现组合逻辑函数是应注意什么问题？ 中规模组合电路的输入与输出信号之间的关系已经被固化在芯片中，不能更改，因此用中规模组合电路实现组合逻辑函数时要对所用的中规模组合电路的产品功能十分熟悉，才能合理地使用。 3-5什么是竞争-冒险？产生竞争-冒险的原因是什么？如何消除竞争-冒险？ 在组合逻辑电路中，当输入信号改变状态时，输出端可能出现虚假信号----过渡干扰脉冲的现象，叫做竞争冒险。门电路的输入只要有两个信号同时向相反方向变化，这两个信号经过的路径不同，到达输入端的时间 有差异，其输出端就可能出现干扰脉冲。消除竞争-冒险的方法有：接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑设计。 习题 3-1试分析图3.55所示各组合逻辑电路的逻辑功能。 解：(a)图(1)由逻辑图逐级写出表达式：Y(AB)(CD) (2)化简与变换： 令 Y1ABY2CD 则YY1Y2 (4)分析逻辑功能：由真值表可知，该电路所能完成的逻辑功能是：判断四个输入端输入1的情况，当输入奇数个1时，输出为1，否则输出为0。 (b)图(1)由逻辑图逐级写出表达式： BA(2)化简与变换：Y=1由此可见，无论输入是什么状态，输出均为1 3-2试分析图3.56所示各组合逻辑电路的逻辑功能，写出函数表达式。 解：(a)图ABBCCD (b)图 Y1Y2ABC 全加器 第3章 [题3.1] 分析图P3.1电路的逻辑功能，写出Y 1、、Y 2的逻辑函数式，列出真值表，指出电路完成什么逻辑功能。 [解] BC AC AB Y BC AC AB C B A ABC Y ++=+++++=21)( B 、 C 为加数、被加数和低位的进位，Y 1为“和”，Y 2为“进位”。 [题3.2] 图P3.2是对十进制数9求补的集成电路CC14561的逻辑图，写出当COMP=1、Z=0、和COMP=0、Z=0时，Y 1～Y 4的逻辑式，列出真值表。 [解] （1）COMP=1、Z=0时，TG 1、TG 3、TG 5导通，TG 2、TG 4、TG 6关断。 3232211 , ,A A Y A Y A Y ⊕===， 4324A A A Y ++= （2）COMP=0、Z=0时， Y 1=A 1， Y 2=A 2， Y 3=A 3， Y 4=A 4。 COMP =0、Z=0的真值表从略。 [题3.3] 用与非门设计四变量的 多数表决电路。当输入变量A 、B 、C 、D 有3个或3个以上为1时输出为1，输入为其他状态时输出为0。 [解] 题3.3的真值表如表A3.3所示，逻辑图如图A3.3所示。 ABCD D ABC D C AB CD B A BCD A Y ++++= BCD ACD ABC ABC +++= B C D A C D A B D A B C ⋅⋅⋅= [题3.4] 有一水箱由大、小两台泵M L 和M S 供水，如图P3.4所示。水箱中设置了3个水位检测元件A 、B 、C 。水面低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过C 点时水泵停止工作；水位低于C 点而高于B 点时M S 单独工作；水位低于B 点而高于A 点时M L 单独工作；水位低于A 点时M L 和M S 同时工作。试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求电路尽量简单。 [解] 题3.4的真值表如表A3.4所示。 真值表中的C B A 、C B A 、C B A 、C AB 为约束项，利用卡诺图图A3.4(a)化简后得到： C B A M S +=， B M L =（M S 、M L 的1状态表示工作，0状态表示停止）。 逻辑图如图A3.4(b)。第三章习题答案
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