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1、第2章 逻辑门电路2.1解题指导R(5V)ABVCCF图2-1例2-1 OC门驱动发光二极管&【例2-1】 试用74LS系列逻辑门，驱动一只VD=1.5V，ID=6mA的发光二极管。解：74LS系列与之对应的是T4000系列。与非门74LS00的IOL为4mA，不能驱动ID=6mA的发光二极管。集电极开路与非门74LS01的IOL为6mA，故可选用74LS01来驱动发光二极管，其电路如图所示。限流电阻R为【例2-2】 试分析图2-2所示电路的逻辑功能。TGFA图2-2 例2-2 模拟开关200kVDD1解：由模拟开关的功能知：当A=1时，开关接通。传输门导通时，其导通电阻小于1k，1k与200
2、k电阻分压，输出电平近似为0V。而A=0时，开关断开，呈高阻态。109以上的电阻与200k电阻分压，输出电平近似为VDD。故电路实现了非逻辑功能。【例2-3】 试写出由TTL门构成的逻辑图如图2-3所示的输出F。 解：由TTL门输入端悬空逻辑上认为是1可写出【例2-4】 试分别写出由TTL门和CMOS门构成的如图2-4所示逻辑图的表达式或逻辑值。解：由TTL门组成上面逻辑门由于10k大于开门电阻RON，所以，无论 A、B为何值 。由CMOS门组成上面逻辑门由于CMOS无开门电阻和关门电阻之说，所以， 。 2.2 例题补充2-1 一个电路如图2-5所示，其三极管为硅管，=20，试求：1小于何值时
3、，三极管T截止，1大于何值时，三极管T饱和。 VCCvIvORCR1R2T=2010k2k10k+10V-10V-VBB图2-5三极管电路解：设vBE=0V时，三极管T截止。T截止时，IB=0。此时 vI=2VT临界饱和时，vCE=0.7V。此时vI=4.2V上述计算说明vI4.2V时，T饱和。2-2 一个电路如图2-6所示。 已知VCC=6V，VCES=0.2V，ICS=10mA，求集电极电阻RC的值。TRCRbVCCvIvO图2-6 三极管电路 已知三极管的=50、VBE =0.7V、输入高电平VIH=2V，当电路处于临界饱和时，Rb值应是多少？解： 临界饱和时，IB=IBS。2-3 在图
4、2-6所示电路中，当电路其他参数不变，仅Rb减小时，三极管的饱和程度是减轻还是加深？仅RC减小时，三极管的饱和程度是减轻还是加深？解：Rb减少时，IB增加，在IC不变的前提下，三极管的饱和程度加深了。RC减小时，ICS增加，在IB不变的前提下，三极管随着IC增加，饱和程度将减轻。2-4 为什么说TTL与非门输入端在以下三种接法时，在逻辑上都属于输入为0？ 输入端接地； 输入端接低于0.8V的电源； 输入端接同类与非门的输入低电平0.4V.解：因为四种系列的TTL与非门的VIL(max)都等于0.8V，所以小于、等于0.8V的输入在逻辑上都为0。2-5 为什么说TTL与非门输入端在以下三种接法时
5、，在逻辑上都属于输入为1？ 输入端接同类与非门的输出高电平3.6V; 输入端接高于2V电源； 输入端悬空。解：四种系列的TTL与非门的VIH(min)=2V，当vI2V时，逻辑上为1。此时，发射极电流不会从发射极流出。当输入端悬空时，因没有发射极电流的通路，也不会有发射极电流从发射极流出，与输入端接高电平等效，故TTL门输入端悬空，逻辑上认为是1。2-6 在挑选TTL门电路时，都希望选用输入低电平电流比较小的与非门，为什么？解：负载门的输入端电流小，驱动门的负载电流才小，才可能带更多的门。2-7 在实际应用中，为避免外界干扰的影响，有时将与非门多余的输入端与输入信号输入端并联使用，这时对前级和
6、与非门有无影响？解：有影响。将使前级拉电流负载随并联输入端数成正比例增加。2-8在用或非门时，对多余输入端的处理方法同与非门的处理方法有什么区别？解：对于或非门，其多余输入端必须接低电平，否则输出端将永远固定为低电平。而与非门的多余输入端必须接高电平。2-9异或门能作为非门使用吗？为什么？解：异或门可以作为非门使用。因为根据，若使，必须一端接A，另一端接高电平。此时2-10 根据图2-7(a)TTL与非门的电压传输特性、输入特性、输出特性和输入端负载特性，求图中(b)中的vo1v o7的各个值。解：已知所求电路、电压传输特性、输入特性、输出特性和输入端负载特性如图2-7所示。3.60.2012
7、3vI(V)vO(V)vO(V)iL(mA)00.40.20.60.85101520vI(V)iI(mA)-1.41.40123vI(V)RI(k)1.40123(a)TTL与非门的电压传输特性、输入特性、输出特性和输入端负载特性由电压传输特性看出：VOH=3.6V，VOL=0.2V；阈值电压VT=1.4V。从输入特性看出：IIL1.4mA。从输入负载特性看出：RI=1.4k时，VI=1.4V。从输出特性看出vO=0.8V时，IL=20mA；vO=0.6V时，IL=15mA。据此，可写出：vO1=0.2V；vO2=3.6V；vO3=0.2V；vO4=3.6V；vO5=3.6V；vO6=0.2V
8、；vO7=0.6V（101.4=14mA）。图2-7 TTL与非门的特性及门电路vO12V&vO4&vO53.6V300&vO23V0.3V&vO3悬空&vO64V4.7k&vO73.6VG1G2G10&111(b) TTL与非门的门电路2-11已知两个相同的TTL非门连接如图2-8 (a)所示，非门的传输特性曲线如图(b)所示，其输入电压波形如图(c)所示，试画出 vo1和vo2的波形图，从画出的波形图你能得出什么结论？vO2vO1vI(a)电路vO(V)vI(V)12213(b)传输特性0vO(V)vI(V)213(c)输入电压波形0图2-8 TTL与非门电路、传输特性和输入电压波形11解
9、：已知所求电路、电压传输特性、和输入电压波形如图2-8所示。vO(V)vI(V)2130vO1(V)vI(V)2130vO2(V)vI(V)2130图2-9 题2-11的输出波形图非门的输出电压vO必须遵循电压传输特性随输入电压vI变化。vI1V时vO=3V，vI2V时vO=0.3V，1VvI2V期间vO随vI线性减少。据此，画出vI1V时vO=3V，vO1和vO2的波形如图2-9所示。2-12 在图2-10电路中，G1、G2是两个集电极开路与非门，每个门在输出低电平时允许灌入的最大电流为IOLmax=16mA，输入高电平电流IOH250A。G3G6是四个TTL与非门，它们的输入低电平电流II
10、L=1.6mA，输入高电平电流IIH5，计算外接负载电阻为RL的取值范围，即RLmax 和RLmin之值。解：7400系列与非门的IIL=1.6mA，IIH=40A。两个OC门中只要有一个输出为低电平，线与的结果就为低电平。此时的低电平不得大于VIL(max)=0.8V。故两个OC门的输出全为1时，线与的结果才为1。输出高电平不得低于VIH(min)=2V。TTL与非门有一个输入端接高电平就有一个倒置三极管时的Ie电流，为此VCC（5V）G1G2G3G4G5G6图2-10集电极开路门电路RL1&1&故RL应在0.444.55k之间选取某一标称值。2-13图2-11中的(a)、(b)、(c)三个
11、逻辑电路的功能是否一样，并分别写出F1、F2、F3的逻辑表达式。解：根据逻辑门的功能和OC门线与的特点，可以写出因为F1=F2=F3，说明三个电路的逻辑功能是一样的。2-14 写出图2-12中的各逻辑电路的输出F1、F2的逻辑表达式。VDDT4(P)T2(N)FBA图2-13 CMOS与非门T1(N)T3(P)解：E=0时，；E=1时，。将二者合并起来，可写成因有5k的存在，所以。2-15用CMOS实现逻辑表达式，并画出电路图。解：即为与非门，参见图2-13。2-16 写出图2-14中的各个逻辑电路的输出F1、F2、F3的逻辑表达式或真值表。解：图(a)的C=1时，最上面的PMOS管和最下面的
12、NMOS管都导通, 。C=0时，最上面的PMOS管和最下面的NMOS管都不导通，输出F呈现高阻态。图(b)的A=1时，传输门导通，MOS管不导通，。A=0时，传输门截止，MOS管导通，构成CMOS非门，此时。图(c)的传输门始终导通,。2-17 已知几种门电路及其输入A、B的波形如图2-15(a)、(b)所示，试分别写出F1F5的逻辑函数表达式，并画出它们的波形图。ABF1F3F2F4F5图2-16 题2-17 波形图解： 有0为1，全1为0 有1为0，全0为1 有0为0，全1为1 有1为1，全0为0 相同为0，不同为1 2-18 试说明能否将与非门、或非门、异或门当做反相器使用？如果可以，各输入端应如何连接？图2-17 题2-18解图解：能。将与非门的输入端并接或将其中一端接高电平、或非门的输入端并接或将其中一端接低电平、异或门的其中一端接高电平，如图2-17所示。2-19 试说明下列各种门电路中哪些可以将输出端并联使用（输入端的状态不一定相同） 具有推拉式输出级的TTL电路； TTL电路的OC门； TTL电
