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U BE ≤0V。

三极管饱和导通的条件是I B≥I BS。

三极管饱和导通的I BS是I BS≥（V CC－U CES）/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=403）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U D = 1.7V ，参考工作电流I D = 10mA ， 某TTL 门输出的高低电平分别为U OH = 3.6V ，U OL = 0.3V ，允许的灌电流和拉电流分别为 I OL = 15mA ，I OH = 4mA 。

则电阻R 应选择 D 。

A.100 ΩB. 510 ΩC.2.2 k ΩD.300 Ω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 、0.1V1-3 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）TTL OC 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） CMOS OD 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B I 、集电极电流C I ，并求出C V 。

图1-50 题1-4图解：假设三极管集电极-发射极饱和压降V 3.0CE(sat)=V （a ）mA 104.0517.06≈-=B I ，饱和电流B BS m A 234.0507.1113.012I I >≈-⨯-=β 所以三极管处于放大状态，则m A 2.5104.050B C =⨯==I I β，V 8.62.5112C =⨯-=V(b) mA 143.0307.05≈-=B I ，饱和电流B BS m A 078.0607.433.05I I <≈=⨯-=β 所以三极管处于饱和状态，则m A 078.0BS C ==I I ，V 3.0C =V （c ）等效输入电压V 18.3155115355I =⨯++-=V ，等效输入电阻Ω=+⨯=k R 5.1151155115B ，则mA 214.07.0V B I ≈-=R I B ，饱和电流B BS mA 2454.0607.1423.015I I >≈-⨯-=β 所以三极管处于放大状态，则m A 42.6214.030B C =⨯==I I β，V 16.242.6215C =⨯-=V（d ）0B =I ，0C =I ，V 15C =V （e ）假设三极管处于放大状态mA 275.050127.0105≈⨯+-+=B I ，饱和电流B BS m A 294.0507.141103.05I I >≈=⨯+-=β所以三极管处于放大状态，则m A 75.13B E ==I I β，V 75.37.025E =--=B I V1-5 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1Y 、2Y 、3Y 、4Y 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：ABCDE Y =1，E D C B A Y ++++=2。

DEF ABCE Y ⋅=3，F E D C B A Y ++⋅++=21-7 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：A Y =，A Y =，0=Y ，A Y =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1m Ａ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mA 117.17.2=-； d 图，当输出为低电平时，流过LED 的电流大于mA 8.215.07.15=--。

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 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U OL 时，如果输出端不是接相当于8个与非门的负载电阻R L ，而是接R R L <<，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G 1能驱动多少同样的与非门电路。

要求G 1输出高、低电平满足V OH ≥3.2V ，V OL ≤0.4V 。

与非门的输入电流为I IL ≤-1.6mA , I IH ≤40μA 。

V OL ≤0.4V 时输出电流最大值为I OL(max)＝16mA , V OH ≥3.2V 时输出电流最大值为I OH(max)＝－0.4mA 。

G 1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n I IH ，而低电平电流则为I IL 。

当输出低电平时，N 个负载门灌入的电流不得超过I OL(max)，即OL(max)IL I I N ≤也就是说106.116=≤N 当输出高电平时，N 个负载门拉出的电流不得超过max)OH （I ，即max)OH IL )2(（I I N ≤也就是说54024.0=⨯≤AmAN μ，故门G 1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1-58 d)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1-59 a)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10m Ａ，ＯＣ非门7405和74LS05的输出低电平电流I OL max 分别为16m Ａ和8m Ａ。

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1-59 b)错在哪里？为什么？图1-59 题1-15图解：1）应选用7405。

2）Ω==--=k R 3.0103103.07.15，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：AB AB Y =⋅=11-17 画出图1-61所示三态门的输出波形。