习题2 组合逻辑电路 数字电子技术 含答案

习题 2

组合逻辑电路基础

数字电子技术

[题2.1] 什么是逻辑种类？一个数字电子系统中必须用同一逻辑种类的器件吗？

答：具有相同的基本门电路，以及相同的构造技术、设计方法及生产工艺等统称为一个逻辑种类。不同逻辑种类的器件由于它们可能采用不同的电源电压，或采用不同的输出电平，因此相互之间不能随意连接，所以一个数字系统中一般只用同一逻辑种类的器件。

[题2.2] 什么是图腾柱输出？它是如何产生高、低电平的？

答：图腾柱输出即输入端无论是何种情况，输出端与地相连的工作管和与电源相连的负载管总有一个导通，另外一个截止，输出级的这种电路结构称为推拉式结构，也称图腾柱结构。

在图腾柱输出电路中，当工作管截止，负载管导通时，输出端对电源通路对地开路，输出高电平；当工作管饱和，负载管截止时，输出端对电源开路对地短路，输出低电平。

[题2.3] 电平信号从前级传递到后级，电流是如何流动的？

答：在图腾柱输出电路中，当工作管截止，负载管导通时，输出端对电源通路对地开路，输出高电平，电流自电源经集电极电阻、负载管等从输出端流出。当工作管饱和，负载管截止时，输出端对电源开路对地短路，输出低电平，电流自外部流入输出端，经工作管到地。即，输出端输出高电平时供给电流，输出低电平时吸收电流。

[题2.4] 什么是OC输出？它有什么用途？

答：当电路输出高电平时，输出电流流经图腾柱上的电阻使电阻发热，而半导体器件对温度比较敏感，所以为了保证正常的逻辑功能，高电平输出电流不能太大，这样就将发热的电阻移到芯片外部，即将图腾柱输出的上半部分去掉，只保留工作管，显然，工作管集电极是开路的。这种输出称为集电极开路输出（即OC输出）。

因为导致发热的电阻在外部，因此OC输出能提供较大的高电平驱动电流。另外，多个OC门可以共用一个输出上拉电阻，在逻辑上实现“线与”功能。

[题2.5] 什么是3S输出？它有什么用途？

答：3S输出即三态输出，也即输出除了低电平状态和高电平状态外，还有第三种状态—高阻态。具有三态输出的门电路，当控制信号有效时，门电路实现正常逻辑功能；当控制信号无效时，门电路输出呈现高阻态。

当电路呈现高阻态时，输出端在电气上与后级断开，逻辑门输出无效电平也不影响后级，所以三态门的若干输出端可以接在一起，通过控制信号作用使得某一时刻只有指定的逻辑门与总线相连，这样就可以将各路数据轮流送到总线上，各路数据互不干扰。

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2 另外，利用三态门还可以实现数据双向传送。

[题2.6] 什么是OD 输出？它有什么用途？

答：OD 门即指输出端漏级开路输出门电路，OD 门应用时需要外接上拉电阻，有较大的驱动能力，能实现“线与”连接。

[题2.7] 什么是Schmitt 输入？它有什么用途？

答：施密特触发输入结构采用两个不同的阈值电平：正阈值电平和负阈值电平。施密特触发输入结构的逻辑门当输入信号高于正阈值电平和输入信号低于负阈值电平时和普通结构逻辑门情况一样，不同的是普通逻辑门在输入介于开门电平和关门电平之间时不能确认电平的属性，而施密特触发输入信号电平介于正阈值电平和负阈值电平之间时是可以确定电平属性的，输入信号从高电平往低电平变化时，介于正负阈值电平之间的输入信号被认为高电平，输入信号从低电平往高电平变化时，介于正负阈值电平之间的输入信号被认为低电平。

施密特触发输入特性主要用于波形变换，将较差的波形变换为标准数字信号波形。

[题2.8] 试分析图题2.8中各电路，写出输出函数逻辑表达式。

A

Y

B

C

A

B

C Y

解：（1）Y ABC =

（1）Y A B C =++

图题2.8

3 [题 2.9] 已知74LS04有如下参数：V CC(nom)=+5V ，U IH(min)=2V ，U IL(max)=0.8V ，U OH(min)=2.4V ，U OL(max)=0.4V 。试求它的高电平噪声容限U NH 和低电平噪声容限U NL 。

解：（1）(min)(min)NH OH IH U U U =-

2.42V V =-

0.4V =

（2）(max)(max)NL IL OL U U U =-

0.80.4V V =-

0.4V =

[题2.10] 必须满足什么样的条件，两个门电路才可以直接连接？

答：输出端集电极或漏级开路的门电路，应用时外接上拉电阻；以及三态输出门可以直接相连。

[题2.11] 优先编码器74LS148的编码输出端在什么情况下输出“111”？ 答：74LS148的编码输出端在下列情况下输出“111”：

1、使能输入端EI 为1时；

2、编码输入端0I 为有效0时；

3、编码输入端07I I 全无效输入时。

[题2.12] 试用2-4译码器设计三变量译码电路。

解：

[题2.13] 用数码管显示数字“5”，请问共阴极七段码是什么？共阳极七段码又是什么？

答：共阴极七段码是1011011，共阳极七段码是0100100。

[题2.14] 用74LS85设计电路实现两个10位二进制数比较。

解：

A

A A

A 3A 0A 2A 1

B 3B 0B 2 B 1

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[题2.15] 简述74LS244的功能和用途。

答：74LS244是总线缓冲/驱动器，功能是同相单向传输，对信号的波形进行恢复。

[题2.16] 简述74LS245的功能和用途。

答：74LS245是总线收发器，功能是同相双向传输，对信号质量起增强作用。

[题2.17] 简述74LS151和CD4051在功能上的异同点。

答：74LS151是8选1数据选择器，传输的是数字信号，CD4051是8选1多路选择器，是用数字信号控制模拟信号的传输。

[题2.18] 简述组合型PLD 的主要特点。

答：可通过编程设置逻辑功能。

[题2.19] 图题2.19为某PAL 器件编程后的局部电路，要求写出输出逻辑表达式。。

解：0Y ABC ABC ABC ABC =+++

1Y AB BC AC =++

[题2.20] 分析图题2.20所示电路输出与输入之间的逻辑关系。

图题2.19

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