3.1 MOS逻辑门电路解析
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第一章数字逻辑习题1.1数字电路与数字信号1.1.2 图形代表的二进制数0101101001.1.4一周期性数字波形如图题所示,试计算:(1)周期;(2)频率;(3)占空比例MSB LSB0 1 2 11 12 (ms)解:因为图题所示为周期性数字波,所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期,T=10ms 频率为周期的倒数,f=1/T=1/0.01s=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比,q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制2 1.2.2将下列十进制数转换为二进制数,八进制数和十六进制数(要求转换误差不大于4(2)127 (4)2.718解:(2)(127)D=72-1=(10000000)B-1=(1111111)B=(177)O=(7F)H(4)(2.718)D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码:(1)43 (3)254.25解:(43)D=(01000011)BCD1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表示:P28(1)+ (2)@ (3)you (4)43解:首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASCⅡ码,然后将二进制码转换为十六进制数表示。
(1)“+”的ASCⅡ码为0101011,则(00101011)B=(2B)H(2)@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表示方法1.6.1在图题1. 6.1中,已知输入信号A,B`的波形,画出各门电路输出L的波形。
解: (a)为与非, (b)为同或非,即异或第二章 逻辑代数 习题解答2.1.1 用真值表证明下列恒等式 (3)A B AB AB ⊕=+(A ⊕B )=AB+AB 解:真值表如下A B A B ⊕ABAB A B ⊕AB +AB0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 11111由最右边2栏可知,A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。
数电课后答案解析康华光第五版(完整)第⼀章数字逻辑习题1.1数字电路与数字信号1.1.2 图形代表的⼆进制数0101101001.1.4⼀周期性数字波形如图题所⽰,试计算:(1)周期;(2)频率;(3)占空⽐例MSB LSB0 1 2 11 12 (ms)解:因为图题所⽰为周期性数字波,所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期,T=10ms 频率为周期的倒数,f=1/T=1/0.01s=100HZ占空⽐为⾼电平脉冲宽度与周期的百分⽐,q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制2 1.2.2将下列⼗进制数转换为⼆进制数,⼋进制数和⼗六进制数(要求转换误差不⼤于4(2)127 (4)2.718解:(2)(127)D=72-1=(10000000)B-1=(1111111)B=(177)O=(7F)H(4)(2.718)D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4⼆进制代码1.4.1将下列⼗进制数转换为8421BCD码:(1)43 (3)254.25解:(43)D=(01000011)BCD1.4.3试⽤⼗六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表⽰:P28(1)+ (2)@ (3)you (4)43解:⾸先查出每个字符所对应的⼆进制表⽰的ASCⅡ码,然后将⼆进制码转换为⼗六进制数表⽰。
(1)“+”的ASCⅡ码为0101011,则(00101011)B=(2B)H(2)@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的⼗六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的⼗六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表⽰⽅法1.6.1在图题1. 6.1中,已知输⼊信号A,B`的波形,画出各门电路输出L的波形。
解: (a)为与⾮, (b)为同或⾮,即异或第⼆章逻辑代数习题解答2.1.1 ⽤真值表证明下列恒等式 (3)A B AB AB ⊕=+(A ⊕B )=AB+AB 解:真值表如下A B A B ⊕ABAB A B ⊕AB +AB0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 11111由最右边2栏可知,A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。
3 逻辑门电路引言在第一章我们介绍了与、或、非三种基本逻辑运算,并引出了逻辑变量与逻辑函数的关系。
在那里,逻辑符号是以黑匣的方式来表示相应的逻辑门,如与、或、非等基本逻辑门。
但是,黑匣法只能建立初步的概念,对于电子设计工作者来说是不够的。
为了正确而有效地使用集成逻辑门电路,用户必须对器件的内部电路,特别是对它的外部特性有所了解。
因此,本章将揭开黑匣的奥秘,讨论了几种通用的集成逻辑门电路,如金属-氧化物-半导体互补逻辑门电路(CMOS①)、晶体三极管逻辑门电路(TTL②)和射极耦合逻辑门电路(ECL③)等的基本原理及特性。
在分析门电路时,着重它们的逻辑功能和外特性,对其内部电路,只作一般介绍。
3.1 MOS逻辑门电路3.1.1 数字集成电路简介CMOS逻辑门电路是在TTL电路之后出现的一种广泛应用的数字集成器件。
按照器件结构的不同形式,可以分为NMOS、PMOS和CMOS三种逻辑门电路。
由于制造工艺的不断改进,CMOS电路已成为占主导地位的逻辑器件,其工作速度已经赶上甚至超过TTL电路,它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。
因此,几乎所有的超大规模存储器,以及PLD器件都采用CMOS工艺制造,且费用较低。
早期生产的CMOS门电路为4000系列,后来发展为4000B系列,其工作速度较慢,与TTL不兼容,但功耗低、工作电压范围宽、抗干扰能力强。
随后出现了高速CMOS器件74HC和74HCT系列。
与4000B 系列相比,其工作速度快、带负载能力强。
74HCT系列与TTL兼容,可与TTL器件交换使用。
另一种新型CMOS系列是74VHC和74VHCT系列,其工作速度达到了74HC和74HCT系列的两倍。
对于54系列产品,其引脚编号及逻辑功能与74系列基本相同,所不同的是54系列是军用产品,适用的温度范围更宽,测试和筛选标准更严格。
近年来,随着便携式设备(如笔记本电脑、数字相机、手机等)的发展,要求使用体积小、功耗低、电池耗电小的半导体器件,因此先后推出了低电压CMOS器件74LVC④系列,以及超低电压CMOS器件74AUC⑤系列,并且半导体制造工艺可以使它们的成本更低、速度更快,同时大多数低电压器件的输入输出电平可以与5V电源的CMOS或TTL电平兼容。
第一章数字逻辑习题1.1数字电路与数字信号1.1.2 图形代表的二进制数0101101001.1.4一周期性数字波形如图题所示,试计算:(1)周期;(2)频率;(3)占空比例MSBLSB0 1 2 11 12 (ms)解:因为图题所示为周期性数字波,所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期,T=10ms 频率为周期的倒数,f=1/T=1/0.01s=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比,q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制1.2.2将下列十进制数转换为二进制数,八进制数和十六进制数(要求转换误差不大于 42. (2)127 (4)2.718解:(2)(127)D=-1=(10000000)B-1=(1111111)B=(177)O=(7F)H 72(4)(2.718)D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码:(1)43 (3)254.25解:(43)D=(01000011)BCD1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表示:P28(1)+ (2)@ (3)you (4)43解:首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASCⅡ码,然后将二进制码转换为十六进制数表示。
(1)“+”的ASCⅡ码为0101011,则(00101011)B=(2B)H(2)@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表示方法1.6.1在图题1. 6.1中,已知输入信号A,B`的波形,画出各门电路输出L的波形。
解: (a)为与非, (b)为同或非,即异或第二章逻辑代数习题解答2.1.1 用真值表证明下列恒等式(3)ABABAB⊕=+(A⊕B)=AB+AB 解:真值表如下ABAB⊕ABABAB⊕AB+AB111111111111由最右边2栏可知,与AB+AB的真值表完全相同。
MOS与门电路1. 介绍MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)是一种常见的半导体器件,广泛应用于集成电路和逻辑门电路中。
门电路是由多个晶体管组成的电路,用于实现逻辑运算和信号处理。
本文将介绍MOS和门电路的基本原理、分类以及应用。
2. MOS基本原理MOS是由金属-氧化物-半导体构成的结构。
它由一个金属电极、一个氧化物层和一个半导体基片组成。
MOS的工作原理基于电场控制,通过在氧化物层上施加电压,控制半导体中的电荷分布,从而改变电流的流动情况。
MOS有两种基本工作模式:增强型和耗尽型。
增强型MOS(Enhancement MOS)需要在栅极上施加正电压,使得导电性增强,从而形成导通通道。
耗尽型MOS (Depletion MOS)则相反,需要在栅极上施加负电压,使得导电性减弱,从而形成导通通道。
3. 门电路分类门电路是由多个MOS晶体管组成的电路,可以实现逻辑运算和信号处理。
常见的门电路有与门、或门、非门、异或门等。
下面将介绍其中几种常见的门电路。
3.1 与门(AND Gate)与门是最简单的逻辑门之一,它有两个或多个输入信号和一个输出信号。
只有当所有输入信号都为高电平时,输出信号才为高电平;否则,输出信号为低电平。
与门可以用MOS晶体管实现,其中输入信号通过MOS的栅极控制导通通道,输出信号通过MOS的漏极输出。
3.2 或门(OR Gate)或门也是常见的逻辑门之一,它有两个或多个输入信号和一个输出信号。
只要有一个或多个输入信号为高电平,输出信号就为高电平;只有当所有输入信号都为低电平时,输出信号才为低电平。
或门可以通过将多个MOS晶体管的漏极连接在一起实现。
3.3 非门(NOT Gate)非门是最简单的逻辑门之一,它只有一个输入信号和一个输出信号。
当输入信号为高电平时,输出信号为低电平;当输入信号为低电平时,输出信号为高电平。
非门可以通过一个MOS晶体管实现,输入信号通过MOS的栅极控制导通通道,输出信号通过MOS的漏极输出。
第一章数字逻辑习题1.1数字电路与数字信号1。
1.2 图形代表的二进制数0101101001.1.4一周期性数字波形如图题所示,试计算:(1)周期;(2)频率;(3)占空比例MSB LSB0 1 2 11 12 (ms)解:因为图题所示为周期性数字波,所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期,T=10ms频率为周期的倒数,f=1/T=1/0。
01s=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比,q=1ms/10ms*100%=10%1。
2数制21.2。
2将下列十进制数转换为二进制数,八进制数和十六进制数(要求转换误差不大于4(2)127 (4)2.718解:(2)(127)D=72-1=(10000000)B-1=(1111111)B=(177)O=(7F)H(4)(2。
718)D=(10。
1011)B=(2。
54)O=(2.B)H1。
4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码:(1)43 (3)254.25解:(43)D=(01000011)BCD1。
4。
3试用十六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表示:P28(1)+ (2)@(3)you (4)43解:首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASCⅡ码,然后将二进制码转换为十六进制数表示。
(1)“+"的ASCⅡ码为0101011,则(00101011)B=(2B)H(2)@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,331。
6逻辑函数及其表示方法1。
6.1在图题1。
6。
1中,已知输入信号A,B`的波形,画出各门电路输出L的波形.解: (a)为与非, (b)为同或非,即异或第二章 逻辑代数 习题解答2.1.1 用真值表证明下列恒等式 (3)A B AB AB ⊕=+(A ⊕B )=AB+AB A B A B ⊕AB AB A B ⊕ AB +AB 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 11111由最右边2栏可知,A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。
3 逻辑门电路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 =,I OL =8mA ,I IH =,I IL =;74ALS 系列输入电流参数的数值为I IH =,I IL =,其实省略了表示电流流向的符号。
(1) 根据(3.1.4)和式()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(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3.1.4(c ),GS V =0V <V T ,所以MOS 管处于截止状态。
第一章数字逻辑习题1.1数字电路与数字信号1.1.2图形代表的二进制数0101101001.1.4一周期性数字波形如图题所示,试计算:(1)周期;(2)频率;(3)占空比例MSB LSB0121112(ms)解:因为图题所示为周期性数字波,所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期,T=10ms 频率为周期的倒数,f=1/T=1/0.01s=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比,q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制2−1.2.2将下列十进制数转换为二进制数,八进制数和十六进制数(要求转换误差不大于4(2)127(4)2.718解:(2)(127)D=72-1=(10000000)B-1=(1111111)B=(177)O=(7F)H(4)(2.718)D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码:(1)43(3)254.25解:(43)D=(01000011)BCD1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表示:P28(1)+(2)@(3)you(4)43解:首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASCⅡ码,然后将二进制码转换为十六进制数表示。
(1)“+”的ASCⅡ码为0101011,则(00101011)B=(2B)H(2)@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表示方法1.6.1在图题1.6.1中,已知输入信号A,B`的波形,画出各门电路输出L的波形。
解:(a)为与非,(b)为同或非,即异或第二章逻辑代数习题解答2.1.1用真值表证明下列恒等式(3)A B AB AB ⊕=+(A⊕B)=AB+AB 解:真值表如下A B A B⊕ABAB A B⊕AB +AB00010110110000101000011111由最右边2栏可知,A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。