工学]数字电子技术基础夏路易_课后习题

工学]数字电子技术基础夏路易_课后习题内容摘要：

延迟时间，是输入信号变化到输出信号变化之间需要的时间。 【题 315】 某 CMOS 开漏输出门驱动发光二极管，若电源电压为 5V，发光二极管电流为 5mA，发光管压降为 ，试计算上拉电阻值。 解：忽略开漏输出门的管压降，上拉电阻 R≈（ ） /5= 【题 316】 试判断图题 316 中哪个三极管是导通或是截止的。 18 图题 316 解：（ a）导通；（ b）截止；（ c）导通；（ d）截止 【题 317】 请查阅 74LS00 手册，确定该门的高电平与低电平噪声容限。 解：查手册 74LS00， VCC=5V 时： VIHmin=2V， VILmax= 400μ A拉电流时 ： VOHmin=； 8mA 灌电流时， VOLmax= 低电平噪声容限： VNL= VILmax－ VOLmax=－ = 高电平噪声容限： VNH= VOHmin－ VIHmin==－ 2V= 【题 318】 请回答 TTL 电路的灌电流能力强还是拉电流能力强。 解：灌电流能力为 8mA，拉电流能力为 ，因此灌电流能力强。 【题 319】 试计算 74LS 系列门驱动 74LS 系列门时的扇出系数。 解：查手册可知， IIH=20μ A； IIL=－ 因此有 NH=IOHmax/IIHmax=400/20=20 NL=IOLmax/IILmax=8/=20 【题 320】 当 74LS 系列门电路采用拉电流方式驱动流过 5mA 电流的发光二极管时，出现什么情况。 若是采用 74HC 系列电路驱动，有什么不同吗。 解： 74LS 下列电路的拉电流能力只有 ，因此驱动发光二极管时，二极管亮度很小；而采用 74HC 系列电路时，有足够的驱动能力使发光二极管发光。 【题 321】 连接 5V 电压的上拉电阻要保持 15 个 74LS00 输入为高电平，上拉电阻的最大阻值是 多少。 若按照计算的最大阻值，高电平噪声容限为多少。 解：若使上拉高电平与 74LS 输出高电平 VOHmin 相同，则有 Rmax=（ Vcc－ VOHmin） /（ 15 IIHmax） =（ 5－ ） /（ 15 20μ A） = 选为。 对于所选 ，有上拉高电平 =5－（ （ 15 20μ A）） =，因此有噪声容限为。 【题 322】 有源输出（图腾柱）与集电极开路（ OC）输出之间有什么区别。 解： OC 门输出端只能输出低电平和开路状态，其输出级需要上拉电阻才能输出高 电平，且上拉电源可以与芯片电源不同，因此常用于不同电源电压芯片之间实现信号电平变换， OC 门输出端可以并联实现线与； 19 有源输出可以输出低电平与高电平，两个有源输出端连接在一起时，若是一个输出端输出高电平，另外一个输出端输出低电平时，可引起较大电流损坏输出级。 【题 323】 查阅商业温度范围的 74LS00 芯片手册，回答如下问题： （ 1）电源电压范围； （ 2）输出高电平电压范围； （ 3）输出低电平电压范围； （ 4）输入高电平电压范围； （ 5）输入低电平电压范围； （ 6）该芯片的电源电流； （ 7）典型传播延迟时 间； （ 8）扇出系数。 解：（ 1）电源电压范围 ~ （ 2）输出高电平范围：当 |IOH|≤ 时： ~5V （ 3）输出低电平范围：当 IOL≤ 8mA 时： 0~ （ 4）输入高电平电压范围： 2V~5V （ 5）输入低电平电压范围； 0~ （ 6）该芯片的静态电源电流； ： ICCH= 时： ICCL=（ 7）典型传播延迟时间； tPHL =10ns； tPLH=9ns； （ 8）扇出系数。 高电平输入电流 IIH=20μ A，输出 IOH为 400μ A，因此高电平扇出系数为 20。 低电平输入电流 IIL=，输出 IOL为 8mA，因此低电平输出心事为 20。 【题 324】 试确定图题 324 所示 74LS 门电路的输出状态（设电源 VCC 为 5 V）。 图题 324 20 解： Y1=高电平； Y2=开路； Y3=高电平； Y4=高阻； Y5=高电平； Y6=高电平 Y7=高电平； Y8=高阻； Y9=高电平； Y10=高电平 【题 325】 试确定图题 325 所示 74HC 门电路的输出状态（设电源 VCC 为 5 V）。 图题 325 解： Y1=高电平； Y2=低电平； Y3=低电平 【题 326】 试确定图题 326 所示 74LS 门电路的输出负载是灌电流还是拉电流，并确定最大电流值。 图题 326 解：（ 1）输出低电平，因此是灌电流负载，保证输出为 时的最大电流值为 8mA。 （ 2）输出高电平，因此是拉电流负载，保证输出为 时的最大电流值为。 【题 327】 写出图题 327 所示电路的逻辑函数式。 若是每个门的 IOL（ max） =20mA， VOL（ max）=，假设 Y 端连接 10 个 TTL 负载。 试 求电源电压是 5V情况下的最小上拉电阻值。 图题 327 解：逻辑函数式： EFCDABY  若假设每个 LS TTL 低电平输入电流为 ，则有： Rmin=（ VccVOLmax） /（ IOLmax－ 10 ） =（ 5V－ ） /（ 20mA4mA）≈ 【题 328】 图题 328 所示的 74LS 电路中，若是 VI1为下列情况时， VI2 为多少。 （这里假设电压表内阻为 50k）。 21 （ 1） VI1 悬空。 （ 2） VI1 接低电平（ ）。 （ 3） VI1 接 高电平（ ）。 （ 4） VI1 经过 68电阻接地。 （ 5） VI1 经过 10k电阻接地。 图题 328 解：设肖特基二极管压降为 ，晶体管发射结压降 ，则有 （ 1） V12≈ 1V；（ 2） V12≈ ；（ 3） V12≈ 1V；（ 4） V12≈ 0V；（ 5） V12≈ 1V； 【题 329】 试说明如下各种门电路中哪些输出端可以直接并联使用。 （ 1）具有推拉输出（图腾柱）的 TTL 电路。 （ 2） TTL 电路 OC 门。 （ 3） TTL 电路三态门。 （ 4）具有互补输出（非门）结构的 CMOS 电路。 （ 5） CMOS 电路 OD 门。 （ 6） CMOS 电路三态门。 解：（ 2）（ 3）（ 5）（ 6）可以。 第 4 章 习题与参考答案 【题 41】 写出图题 41 的输出逻辑函数式。 图题 41 解：（ 1） CAAACBAY 1 （ 2） DBCBACDBACDBADBDCDABAY  ）（2 【题 42】 使用与门、或门实现如下的逻辑函数式。 （ 1） 1Y ABC D （ 2） 2Y A CD B（ ） （ 3） 3Y AB C 解： 22 amp。 1≥ABCD Y11≥amp。 amp。 ABCDY2amp。 AB 1≥ Y3C.... 【题 43】 使用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合实现如下的逻辑函数式。 （ 1） 1Y AB BC （ 2） 2Y A C B（ ） （ 3） 3Y AB C B EF G  （ ） amp。 amp。 1≥ Y1.1ABC.amp。 1≥ Y2.1ABCamp。 1≥1≥amp。 amp。 1ABC.EFG.Y3... 【题 44】 试写出图题 44 所示电路的逻辑函数式，列出真 值表，并分析该电路的逻辑功能。 图题 44 解： BCACABY 1 A B C Y1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 23 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 此电路是三人表决电路，只要有两个人输入 1，输出就是 1。 DA B CDCABCDBAB C DADA B CDCABCDBAB C DAY 2 A B C D Y2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 该电路在 4 个输入中有 3 个为 1 时，输出 Y2 为 1。 【题 45】 逻辑电路与其输入端的波形如图题 45 所示，试画出逻辑电路输出端 Y 的波形。 图题 45 解： BAY  BA.Y.. 【题 46】 图题 46 所示的逻辑电路中，与非门为 74LS00，或非门是 74LS02，非门是 74LS04。 试分析该电路的最大传输延迟时间。 图题 46 24 解： 74LS00、 74LS02 和 74LS04 的最大 tPHL 和 tPLH 都是 15ns，因为 A 信号经过 4 级门达到输出端 X，因此最大传输延迟时间为 4 15ns=60ns。 【题 47】 图题 47 所示的是家用报警器装置，该装置具有 6 个开关，各开关动作如下： amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 amp。 11111≥1≥1≥MENR S TWDGA L A R M7 4 H C 0 4 7 4 L S 0 87 4 H C T 3 2+ 5 V+ 5 V1k Ω1k ΩR RR 12 6~....+ 5 V.2 . 2 k ΩR 6S P K9 0 1 3. 图题 47 人工报警开关 M，该开关闭合时，报警信号 ALARM=1，开始报警。 报警使能开关 EN，该开关闭合时，窗户、门和车库信号才能使 ALARM=1。 复位 开关 RST，该开关断开时，取消报警。 窗户开关 W，该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1，开始报警。 门开关 D，该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1，开始报警。 车库开关 G，该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1，开始报警。 （ 1）试写出图示电路的逻辑函数式。 （ 2） 该报警装置采用了 HC、 LS 和 HCT系列的门电路，试计算电路接口之间的噪声容限。 （ 3） 确定开关与 74HC04 之间、 74HCT32 与 9013 晶体管之间的接口电路是否可以正确动作。 （ 4）试计算该电路的最大静态 功耗，若用 5V 电压、 800mA h 的电池供电，可以工作多长时间。 各芯片静态电源电流如下： 四 2输入或门 74HCT32 的静态电源电流 ICC=20A，每个引脚附加电源电流Δ ICC=；六非门 74HC04 的电源电流 ICC=2A；四 2 输入与门 74LS08 的电源电流 ICCH=，ICCL=。 解： （ 1） 图示电路的逻辑函数式为： ）（ GDWRS TENMA L A RM  （ 2）三种逻辑电路之间的噪声容限 74HC04 驱动 74LS08，高电平噪声容限为 － 2V=；低电平噪 声容限 －=。 74HCT 的输入信号兼容 TTL，因此 LS08 电路可以驱动 HCT32 电路，因此噪声容限计算如下： 高电平噪声容限 ==；低电平噪声容限为 =。 （ 3）输入开关与逻辑电路之间、逻辑电路与 9013 晶体管之间是否正常动作 25 输入开关信号 RST、 D、 G、 W 的与 74HC04 连接，由于 HC 系列电路的输入电阻很大，只需要 1μ A电流，因此开关信号的高电平近似为 5V，低电平近似为 0，因此高电平噪声容限为 ，低电平噪声容限为 ； 输入 开关信号 EN 与 74LS08 连接， 74LS08 低电平输入电流为 ，因下拉电阻为1kΩ，因此输入低电平 VIL 为 ，因此低电平噪声容限为 － =，高电平噪声容限为 5V2V=3V。 输入开关信号 M 与 74HCT32 连接，由于 74HCT32 的输入电流为 1μ A，因此开关输入信号的高电平接近于 5V，低电平接近于 0V，因此高电平噪声容限为 5V－ 2V=3V，低电平噪声容限为 － 1=； HCT32 的高电平驱动能力在 4mA 时，可保。