第3章_门电路 课后答案要点

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、动态功耗、总功耗和电源平均电流。 【解】

静态功耗 6

21050.01S D D D D

P I V m W m W -==⨯⨯= 动态功耗

()()2125220020102105 1.10D L pd DD P C C fV mW mW -=+=+⨯⨯⨯⨯=

总功耗 0.01 1.10 1.11T O T S D P P P m W

=+=+= 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 --⎛⎫⨯=

-=-⨯≈ ⎪⨯⨯⎝⎭

【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。

A

B C

DD Y

V DD

Y

（b）

A

A B

D

C INH

V DD

Y

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？

-10V +10V

图P3.11

o

v I

v

【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。

图A3.11(a)

b

e

V E

b

e

5.1K Ω

I

v E

R

【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

0.7BE v ≈V ，电路参数如图中所注。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。

-8V 图

P3.12

v O

v

【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E V 和E R 串联的单回路，如图A3.12(b)所示。 其中

5818(3 4.7)

5(3 4.7) 1.1, 5.43 4.71818 4.73

E E V V V R K K +⨯+=-

⨯+==Ω=Ω

++++。所以 1.10.70.0745.4

B i mA mA -==。而

()()()

()50.1

0.04

95020.02CC CE sat BS C CE sat V v I mA R R β--===⨯++ 故 ,B BS i I 〉三极管

处于饱和导通状态，00.1CES V V V =≈。

图A3.12(a)

b

e

V E

b

e

E

R 3K

当输入端接有1V 时，仍将接至基极与发射极间的外电路简化为E V 与E R 串联的形式，如图A3.1(c)所示。其中

8 4.718

4.7, 3.74.718 4.718

I E I E v V v R K K +⨯=-

⨯=Ω=Ω++。

若10,V V =则 1.66,E V V =-三极管截止，05V V =。

若15V V =，则2.30.7

2

.3,0.43

3.7

E B V V i mA mA -

===。可见 ,B BS i I 〉 三

极管饱和导通，00.1CES V V V =≈。

图A3.12(c)

b

e

V E

b

e

E

R v

【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。