第二章门电路习题全解

(2) 临界饱和时 I B I BS 有
VIH 0.7 I CS Rb
，得
Rb 6.5K
题2-5 为什么说TTL反相器的输入端在以下4种接法下都属于逻辑0？ (1)输入端接地。 (2)输入端接低于0.8V的电源。 (3)输入端接同类门的输出低电压0.2V。 (4)输入端接200 的电阻到地。 解： （2）因为TTL 反相器VIL(max)=0.8V,相当于输入低电平。 （4）因为TTL反相器接的输入端负载
I OL max)
考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数 N=5
题2-13 如上题，其他条件相同，在图2-70所示的由74系列 TTL或非门组成的电路中，或非门每个输入端的输入电流 为 I ≤－ 1.6mA I IH ≤ 40A 计算门 G M 能驱动 IL 多少同样的或非门。 解：分两种情况讨论：
门能驱动多少同样的与非门。要求 G M 输出的高、低电平满足 VOH ≥ IH 3.2V, VOL ≤0.4V。与非门的输入电流为 I IL ≤－1.6mA， I ≤ 40uA。 VOL ≤0.4V时输出电流最大值为 IOL(max) = 16mA ， VOH ≥3.2V 时输出电 流最大值为 IOH (max) －0.4mA。 G M 的输出电阻可忽略不计。
题2-19 计算图2-74所示电路中接口电路输出端的高、低电平，并说明 接口电路参数的选择是否合理.三极管的电流放大系数 40 ,饱和导 通压降 VCE ( sat ) 0.1V .CMOS或非门的电源电压VDD =5V，空载输出的 VOL 0.05V ，门电路的输出电阻小于 高、低电平分别为VOH 4.95V 、 200 ，高电平输出电流的最大值和低电平输出电流的最大值均为4mA。 I IL 16mA TTL或非门的高电平输入电流，低电平输入电流
V CC
√
Y1
A B
C
A B
C
Y3
D
( a )
（ c ）
解：原图(a)(c)有错误： （a）图的普通TTL 门不可输出端“线与”连接， TTL门只有OC门可输出端线与连接； （b）能实现； （c）图原来不能实现；原图需作如下修改：
V CC
A B
C
Y1
D
( a )
A B
C
Y3
（ c ）
题2-12 在图2-69所示的由74系列TTL与非门组成的电路中，计算 G M
因此 V I 2.6V 时，三极管T截止。
(2) 根据三极管T饱和条件： I B I BS V I 0.7 0.7 VBB VCC 0.7 代人已知数值得：V I 4.7V R1 R2 RC 因此 V I 4.7V 时，三极管T饱和。
题2-4 电路如图2-64所示：
每个或非门消耗的电流和该门的输入端个数相关） 考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数 N=5
题2-14 设发光二极管的正向导通电流为10mA，与非门的 电 源电压为5V，输出低电平为0.2V，输出低电平电流为 16mA，试画出与非门驱动发光二极管的电路，并计算出 发光二极管支路中的限流电阻阻值。 解：二极管驱动电路如下图，设光电二极管导通电压为 0.7V,为了满足电流要求，则限流电阻R应满足下面不等式：
200 <
ROFF (700)
则TTL反相器输出为高电平，所以输入端接200 的电阻到地相当于接低电平。
题2-6 为什么说TTL反相器的输入端在以下4种接法下都属于逻辑1？ (1)输入端悬空。 (2)输入端接高于2V的电源。 (3)输入端接同类门的输出高电压3.6V。 (4)输入端接10k 的电阻到地。 解：(1) 如果输入端A悬空，由下图TTL反相器电路可见，反相器 各点的电位将和A端接高电平的情况相同，输出也为低电 平。所以说TTL反相器的输入端悬空相当于接高电平。
Y (( A B C )) A B C
题2-18 计算图2-73电路中上拉电阻RL的阻值范围。其中 G1 、 G 2 、G 3 是74LS 系列的OC门，输出管截止时的漏电流 ICEO ≤100 A，输出低电平 VOL ≤ 0.4V 时 G6为74LS系列与非门，它们的输入 G4 、 G5、 允许的最大负载电流IOL(max) 8mA 。 电流为 I IL ≤ 0.4mA 、I IH ≤20 A。给定 VCC 5V ，要求OC门的输出高、低电平 应满足 VOH≥ 3.2V, VOL ≤0.4V。
图 2-73 解： RL (max)
VCC VOL 5 0.4 RL (min) 0.7 K I OL (max) 3 I Il 8 3 0.4
VCC VOH 5 3.2 4.3 K 3 3 I CEO 6 I IH (3 100 6 20) 10
I1
51 (VCC VBE ) R1 51
求得 I1 =0.05V,则 I2 =0.05V I1 经10k电阻接地：则 I2 =1.4V（此时 I1 也为1.4V， （5） 只是10k电阻上和20k电阻上各自的电流值不同）。
题2-16 若将图2-71中的门电路改为CMOS与非门，试说 明当为题2-15给出的五种状态时测得 的各等于多少?
解：分两种情况讨论：
G M 输出的高电平 VOH 时：
N1
I OH max) 2 I IH
0.4 5 2 0.04
G M 输出的低电平 VOL 时：
16 N2 10 图2- 69 I IL 1.6 （注释：G M 输出的低电平 VOL 时，后面驱动的与非门就输入了 低电平,每个门只消耗一倍的 I IL ,与后面每个门的输入端个数无关）
（2）因为TTL反相器 VIH min =2.0V，输入端接高于2V的电
源相当于输入高电平。(此时反相器输出低电平） （4）因为TTL反相器接的输入端负载 10 K > RON (2 K) 则TTL反相器输出低电平。所以输入端接 10 K 的电阻到地相当于接高电平。
题2-7 指出图2-65中各门电路的输出是什么状态（高电平、低 电平或高阻态）。已知这些门电路都是74系列的TTL电路。 解：根据TTL反相器电路输入端负载特性：关门电阻 Roff =0.7kΩ 开门电阻 Ron =2.0kΩ 同时考虑图中各逻辑门的功能特点:
51
V
3
1
T2 R3 1K
Y
20K
2Biblioteka BaiduK
（ a）
( b)
解：根据TTL 门电路输入端负载特性和TTL 与非门的逻 辑功能解题。 I1悬空时：图2-71的等效电路如图(a)所示， I1悬空的 （1） 端连接的发射结不导通，只有 I 2端的发射结导通，总电路 等同一个反相器。万用表相当一个20k 以上的大电阻接 在 和地之间。因为20k >（2.0kΩ），根据反相器输入端 I 2 负载特性，则 =1.4V。
Y1 1
Y2 1
Y3 0
图2-66
Y4 0
题2-9 用OC门实现逻辑函数 Y ( AB) ( BC ) D 画出逻辑电路图。 解：逻辑图如下：
V CC
RL A B Y
C
D
题2-10 分析题图2-67所示电路，求输入S1 、S0各种取值下的输 出Y，填入 题表 2-10中。
图中的与非门为74系列的TTL电路，万用表使用5V量程， 内阻为20 k/V.
图2-71
R1
4K
1
iB1
T1
R2 1.6K
1
3 T 24
R4 VCC 130 D2 T5
R1
4K
iB1
T1
R2 1.6K
1
3 T 24
R4 VCC 130 D2 T5
VI1 V I2
V
3
T2 R3 1K
Y
VI1 V I2
习题与思考题
题2-1 三极管的开关特性指的是什么？什么是三极管的 开通时间和关断时间？若希望提高三极管的开关速度， 应采取哪些措施？
解：三极管在快速变化的脉冲信号的作用下，其状态在截止与饱和导 通之间转换，三极管输出信号随输入信号变化的动态过程称开关特性。 ton 开通时间是指三极管由反向截止转为正向导通所需时间，即开启时间 （是三极管发射结由宽变窄及基区建立电荷所需时间）
解：
表2-10 输 入
S1 0 S0 0
输出
Y
注 释
EN1 EN2 0 1 EN3 1
0
1 1
1
0 1
B A
1
0 1
0
0 0
1
0 1
C A
2.11 在题图2-68所示的TTL门电路中，要实现下列规定的逻辑 功能时，其连接有无错误？如有错误请改正。 (a) Y1 ( AB)(CD) (b) Y2 ( AB) (c) Y3 ( AB C )
Y1 0
Y2 1
Y3 1
Y4 0
Y5 0
Y6 Z
Y7 1
Y8 0
题2-8 说明图2-66中各门电路的输出是高电平还是低电 平。已知它们都是74HC系列的CMOS电路。
解：根据CMOS门在输入正常工作电压0~VDD时，输入端 的电流为“0”的特点，则接输入端电阻时，电阻两端几 乎没有压降值。答案如下：
5 0.2 0.7 10 16 R
得到： 0.27 K R 0.41 K
A B Y
5V R D
题2-15 试说明在下列情况下，用万用表测量图2-71中的端得 到的电压各 I 2 为多少： （1） I1 悬空； （2） I1 接低电平（0.2V）； （3） I1 接高电平（3.2V）； I1 经51电阻接地； （4） I1 经10k电阻接地。 （5）
解：因为CMOS门在输入工作电压（0~VDD）时， 输入端电流为0，所以万用表的等效内阻（20K ） 压降为0，则给出的五种状态时测得的 I 2 均为0V。
题2-17 试分析图2-72中各电路的逻辑功能，写出输出的 逻辑函数式。
（a ） 解：(a) (b)
(b)
Y (( ABC )) ( A B C )
G M 输出的高电平 VOH 时：
。
GM
0.4 5 2 I IH 2 0.04 I OL max) 输出的低电平 VOL 时： N 2 N1
I OH max)
2 I IL
16 5 2 1.6
（注释：G M
输出的低电平 VOL 时,后面驱动的或非门就输入 了低电平，每个门的每个输入端都消耗一倍的 I IL
VCES =0.2V， I CS =10mA，求电阻 RC 的值。 （1）已知 VCC=6V，
VBE =0.7V，输入高电平 VIH =2V （2）已知三极管的 =50，
当电路处于 临界饱和时， Rb （1） I
CS
的值应是多少。
VCC VCES 10 RC
代人已知数值得
RC 0.58 K
toff 关断时间是指三极管由正向导通转为反向截止所需的时间，即关闭时间
（主要是清除三极管内存储电荷的时间） 三级管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，提高开关速 度就是减小开关时间。因为有
因此 t S 的大小是决定三极管开关时间的主要参数。所以为提 高开关速度通常要减轻三极管饱和深度。
toff ton t s t f
题2-2 试写出三极管的饱和条件，并说明对于题图2-62的电 路，下列方法中，哪些能使未达到饱和的三极管饱和.
解：三极管的饱和判断条件为
iB I BS
6 VBE iB Rb
R b
iBS
VCC VCES RC
所以，能使未达到饱和的三极管饱和的方法：

题2-3 电路如图2-63所示，其三极管为硅管，
I1 接低电平（0.2V）时：连接 I1端的发射结导通，VB1 （2） 被箝位在0.9V,此时接端 I2的发射结也导通，发射结压降 0.7V，因此 I2 =0.2V。 I1 接高电平（3.2V）：情况同（1），则 I2 =1.4V。 （3） I1 经51 电阻接地：图2-71的等效电路如图(b)所示,由图 （4） 可由下式求得的 I1 电压值：

=20，试求：
I 小于何值时，三极管T截止； （1） I 大于何值时，三极管T饱和； （2）
解： (1) 设三极管T的开启电压VBE=0.5V， 则VB<0.5V三极管截止，有： VI VBB V I 2.6V VB VI R1 <0.5V ,代人已知数值得： R1 R2