集成电路设计基础作业题解答

第五次作业

、改正图题所示TTL 电路的错误。 如下图所示：

解答：

(a)、B A B A Y ••=•=0，A,B 与非输出接基极，Q 的发射极接地。从逻辑上把Q 管看作单管禁止门便可得到B A Y •=。逻辑没有错误！

若按照题干中所示接法，当TTL 与非门输出高电平时，晶体管Q 的发射结要承受高压，必然产生巨大的电流。为了不出现这种情况，可以在基极加一电阻或者在发射极加一二极管。但发射极加二极管后会抬高输出的低电平电压。所以只能在基极加一大电阻，实现分压作用。 另外一种方法是采用题（a ）图中的A 输入单元结构。

&

&

≥1

1

1

(b)、要实现由，我们可以使用线与＋得到和B A B A 。但题干中的线与功能不合理。若其中一个为高电平且另外一个为低电平时，高电平输出降会往低电平输出灌电流，从而容易引起逻辑电平混乱。为了消除这一效应，可以在各自的输出加一个二极管。 (c)、电阻不应该接地，应该接高电平 (d)、电阻不应该接VCC ，而应该接低电平

、试分析图题（a ），(b)所示电路的逻辑功能。

解答：

图（a ）中，单元1实现了A 的电平输入，B 是A 的对称单元。 功能单元2实现了A 和B 输入的或逻辑

功能单元4充当了Q8管的泄放网络，同时抬高了Q3,Q4管的输入逻辑电平，另外该单元还将或的结果传递给了Q8管

功能单元3中的Q8管实现了非逻辑，Q6和Q7复合管加强了输出级的驱动能力。 综上所述，（a ）电路实现功能为B A Y +=，即或非的功能

图(b)中，Q1,Q2管依然实现传递输入的功能，Q3,Q4管实现或非的功能 Q6管和Q5管以及R5,R7共同组成的泄放网络实现了电压的传递

Q9管实现了非功能，Q7,Q8管依然是用来驱动负载的。Q9管和Q7,Q8轮流导通 综上所述，（b ）实现的功能为B A B A Y +=+=

第六次作业：

已知一ECL 电路如图题所示，其Vcc=0V ，V EE ＝－，V BEF ＝，V BB ＝－，逻辑摆幅V L ＝且对称于参考电压，各管的I E,MAX =5mA ，并假设输入和输出的逻辑电平V i ，V o 相互匹配，且忽略基极电流的影响。 （1）试计算电阻R3,R4的数值 （2）试确定电阻R1,R2,和R E 值

解答

电路的逻辑功能如下：（1）、当A 输入为高电平V OH 时，Q1,Q2的发射极c 点电位被钳制住，Q1管放大，Q2管截止。（2）、当A 输入为低电平V OL 时，V BB 将c 点电位钳制在－，此时Q1管截止，Q2管放大。

Q3和Q4是单管禁止门射极跟随器，只是起电平传递的作用，并不会改变a 、b 点电位的输出极性和相位。 因为逻辑电平摆幅为V L ＝，且对称于参考电压，则V OH =－, V OL =－。 当时＝V V i 8.0-

e 点被钳位在－，所以Q2管截止，此时a 点输出属于低电平逻辑。V V Y 6.1-=

上的电流达最大。，此时通过大情况的＝比点的电位为这种情况下E RE i C R V V V V V V C )0.26.1(6.1-=--=mA I V V V V R MAX E RE E 59.2)5.4(6.1,==---=，而上的电压降为Ω==

580,MAX

E RE E I V R 所以

Ω==

=

-=+-=+=16058.08.08.06.18.0,1mA

V

I V R V V V Y MAX

E a e a 。所以以输出为低电平逻辑，所此时当时＝V V i 6.1-

Q1管截止， a 点为逻辑高电平。输出为高电平即Y V V V V a e ,8.08.0-=-=。此时通过R 3的电流最大。

Ω==

74057.33mA

V

R 故有 Q2管导通

Ω=====

-=-=18631.48.0,31.45805.20.28.02mA

V

R d b mA R V I V V V E RE RE BB C 点为低电平逻辑。，此时，

为了保证电平逻辑正常，当d 点电平为高逻辑电平的时Q4管的电流达到最大值I E,MAX 。故有

V V R 7.3)5.4(8.04=---=，Ω==

=

74057.3,44mA

V

I V R MAX

E R 综上所述：Ω=Ω==Ω=Ω=5807401861604321E R R R R R ，，，

、已知图题中ECL 门电路的V ＋＝3V ，V －

＝-3V ，V BEF ＝，R1=R2=500Ω，R E ＝2k Ω，假定平V i 和V o 的高低电平预地电平对称，并且当输入为低电平时的空载功耗为20mW 。 （1）、计算电阻R4和R5，忽略基极电流的影响 （2）、确定逻辑摆幅，忽略基极电流的影响

解答

若A 、B 的输入都为低电平的情况下

Q1，Q3管截止，Q2管导通。R E 两端的电压为，通过R E 的电流为mA k

R V I E RE RE 15.123

.2===

。通过电阻R 2

的电流I R2=I RE =，R 2上的电压降为V R2=R 2×I R2=，Q4管发射极电压为3－－=，此时V o 输出为低电平，便可列

出方程：

V R R R V V V OL 3)

3(725.155

4-•+--=

.....................................①

若A 、B 中有一个输入是高电平，则Q2管被截止，此时V O 输出为高逻辑电平。同样可以列出方程

V R R R V

V V OH 333.254

5-•++=

……………………………. ②