第三章集成门电路与触发器习题解答

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1、3.1 3.1 根据所采用的半根据所采用的半导导体器件不同，集成体器件不同，集成电电路可路可分分为为哪两大哪两大类类？各自的主要？各自的主要优优缺点是什么缺点是什么 ? ?答答: : 根据所采用的半根据所采用的半导导体器件不同，集成体器件不同，集成电电路可分路可分为为双极型（如双极型（如TTLTTL）和）和单单极型（如极型（如CMOSCMOS）两大）两大类类。 双极型集成双极型集成电电路的主要特点是速度快、路的主要特点是速度快、负载负载能力能力强强，但功耗但功耗较较大、集成度大、集成度较较低；双极型集成低；双极型集成电电路的主要路的主要特点是特点是结结构构简单简单、制造方便、集成度高、功耗低、

2、制造方便、集成度高、功耗低、但速度但速度较较慢。慢。 3.2 3.2 简简述晶体二极管的静述晶体二极管的静态态特性？特性？ 答：答：晶体二极管的静晶体二极管的静态态特性是指二极管在特性是指二极管在导导通和通和截止两种截止两种稳稳定状定状态态下的特性。当正向下的特性。当正向电压电压 小于小于门门槛电压槛电压 时时，管子，管子处处于截止状于截止状态态；当；当 时时，管，管子子处处于正向于正向导导通状通状态态；二极管在反向；二极管在反向电压电压 作用下作用下处处于截止状于截止状态态，当，当 （反向（反向击击穿穿电压电压）时时，管子被，管子被击击穿。穿。 3.3 3.3 晶体二极管的开关速度主要取决于

3、什么？晶体二极管的开关速度主要取决于什么？ 答答: : 二极管从正向二极管从正向导导通到反向截止有一个反向恢复通到反向截止有一个反向恢复过过程，程，实质实质上是由于上是由于电电荷存荷存储储效效应应所引起的，反向所引起的，反向恢复恢复时间时间 （ 称称为为存存储时间储时间， 称称为为渡越渡越时间时间）就是存就是存储电储电荷消失所需要的荷消失所需要的时间时间。从反向截止到正。从反向截止到正向向导导通所需的通所需的时间时间（称（称为为开通开通时间时间）与）与 相比很短，相比很短，一般可以忽略不一般可以忽略不计计。因此，晶体二极管的开关速度。因此，晶体二极管的开关速度主要取决于主要取决于 。 3.4

4、3.4 数字数字电电路中，晶体三极管一般工作在什么状路中，晶体三极管一般工作在什么状态态？ 答答: : 数字数字电电路中，晶体三极管一般工作在开关（路中，晶体三极管一般工作在开关（饱饱和、截止）状和、截止）状态态。 3.5 3.5 晶体三极管的开关速度取决于哪些因数？晶体三极管的开关速度取决于哪些因数？为为什什么么MOSMOS管的开关速度比晶体三极管慢管的开关速度比晶体三极管慢 ? ?答答: :晶体三极管晶体三极管饱饱和与截止两种状和与截止两种状态态的相互的相互转换转换需要一定需要一定时间时间，开通开通时间时间 （ 称称为为延延迟时间迟时间， 称称为为上升上升时间时间）就是建立）就是建立基区基

5、区电电荷的荷的时间时间；关；关闭时间闭时间 （ 称称为为存存储时间储时间， 称称为为下下降降时间时间）就是存）就是存储电储电荷消散的荷消散的时间时间。 和和 的大小反映了三极管由截止到的大小反映了三极管由截止到饱饱和与从和与从饱饱和到截止的开和到截止的开关速度，它关速度，它们们是影响是影响电电路工作速度的主要因数。路工作速度的主要因数。 MOSMOS管内部管内部电电荷荷“建立建立”和和“消散消散”的的时间时间很短，其很短，其动态动态特性主要特性主要取决于与取决于与电电路有关的路有关的杂杂散散电电容充、放容充、放电电所需的所需的时间时间。由于。由于MOSMOS管管导导通通时时的漏源的漏源电电阻阻

6、 比晶体三极管的比晶体三极管的饱饱和和电电阻阻 要大得多，要大得多，漏极外接漏极外接电电阻阻 也比晶体管集也比晶体管集电电极极电电阻阻 大，所以，大，所以，MOSMOS管的管的充、放充、放电时间较长电时间较长，使，使MOSMOS管的开关速度比晶体管的开关速度管的开关速度比晶体管的开关速度低。低。 3.6 TTL3.6 TTL与非与非门门有哪些主要性能参数？有哪些主要性能参数？ 答：答：TTLTTL与非与非门门的主要外部特性参数有的主要外部特性参数有输输出出逻辑电逻辑电平（平（ ， ）、开）、开门电门电平（平（ ）、关）、关门电门电平（平（ ）、）、扇入系数（扇入系数（ ）、扇出系数（）、扇出系

7、数（ ）、平均）、平均传输时传输时延延（ ）和空）和空载载功耗（功耗（ ）等。）等。 P P3.7 OC3.7 OC门门和和TSTS门门的的结结构与一般构与一般TTLTTL与非与非门门有何不同？有何不同？各有何主要各有何主要应应用？用？ 答答: : OC OC门门把一般把一般TTLTTL与非与非门电门电路的推拉式路的推拉式输输出出级级改改为为三极管集三极管集电电极开路极开路输输出。出。TSTS门门是在一般是在一般TTLTTL与非与非门门的的基基础础上，附加使能控制端和控制上，附加使能控制端和控制电电路构成。路构成。 OCOC门门可可实现电实现电平平转换转换和直接和直接驱动发驱动发光二极管、干簧

8、光二极管、干簧继电继电器等，多个器等，多个OCOC门门的的输输出端可以直接出端可以直接连连接接实现线实现线与。与。TSTS门门主要用于主要用于总线传总线传送。多个送。多个TSTS门门的的输输出端可出端可以直接以直接连连接，分接，分时传时传送数据。送数据。 3.8 3.8 有两个相同型号的有两个相同型号的TTLTTL与非与非门门，对对它它们进们进行行测测试试的的结结果如下：果如下： （1 1）甲的开）甲的开门电门电平平为为1.4V1.4V，乙的开，乙的开门电门电平平为为1.5V1.5V； （2 2）甲的关）甲的关门电门电平平为为1.0V1.0V，乙的关，乙的关门电门电平平为为0.9V0.9V。

9、试问试问在在输输入相同高入相同高电电平平时时，哪个抗干，哪个抗干扰扰能力能力强强？在？在输输入相同低入相同低电电平平时时，哪个抗干，哪个抗干扰扰能力能力强强？ 解：解：（1 1）对）对TTLTTL与非门而言，开门电平与非门而言，开门电平 越小，越小，在输入高电平时的抗干扰能力越强。本题中，在输在输入高电平时的抗干扰能力越强。本题中，在输入相同高电平时，甲的抗干扰能力强。入相同高电平时，甲的抗干扰能力强。 （2 2）对）对TTLTTL与非门而言，关门电平与非门而言，关门电平 越大，在输越大，在输入低电平时的抗干扰能力越强。本题中，在输入相入低电平时的抗干扰能力越强。本题中，在输入相同低电平时，甲

10、的抗干扰能力强。同低电平时，甲的抗干扰能力强。 3.9 3.9 图3.523.52（a a）所示）所示为为三三态门组态门组成的成的总线换总线换向开关向开关电电路，其中，路，其中，A A、B B为为信号信号输输入端，分入端，分别别送两个送两个频频率率不同的信号；不同的信号；ENEN为换为换向控制端，控制向控制端，控制电电平波形如平波形如图图3.523.52（b b）所示。）所示。试试画出画出 的波形。的波形。 解：解：EN=0EN=0时时， EN=1EN=1时时， 波形如波形如图图3.523.52（c c）所示。）所示。3.10 3.10 试试画出画出实现实现如下功能的如下功能的CMOSCMOS

11、电电路路图图。 （1 1） （2 2） （3 3） 解：解：（1 1）用）用图图T3.10(1)T3.10(1)所示的三所示的三输输入端的入端的CMOSCMOS与非与非门门电电路路实现实现 的的逻辑逻辑功能。功能。 （2 2）用）用图图T3.10(2)T3.10(2)所示或非所示或非门门和非和非门实现门实现 的的逻辑逻辑功能。功能。 （3 3）用）用图图T3.10(3)T3.10(3)所示的两所示的两级级与非与非门门和一和一级级非非门实现门实现 的的逻辑逻辑功能。功能。 3.11 3.11 试试指出下列五种指出下列五种逻辑门逻辑门中那几种的中那几种的输输出可以出可以并并联联使用。使用。 （1

12、1）TTLTTL集集电电极开路极开路门门；（2 2）具有推拉式）具有推拉式输输出的出的TTLTTL与非与非门门； （3 3）TTLTTL三三态输态输出出门门； （4 4）普通的）普通的CMOSCMOS门门；（5 5）CMOSCMOS三三态输态输出出门门。 解：解：TTLTTL集集电电极开路极开路门门，三，三态输态输出出门门及及CMOSCMOS三三态输态输出出门门的的输输出可以并出可以并联联使用。使用。 3.12 3.12 用与非用与非门组门组成的基本成的基本R-SR-S触触发发器和用或非器和用或非门组门组成的基本成的基本R-SR-S触触发发器在器在逻辑逻辑功能上有什么不同？功能上有什么不同？

13、解：解：基本基本R-SR-S触触发发器的功能表、状器的功能表、状态态方程和方程和约约束方程束方程如下：如下： （a a）用与非）用与非门组门组成的基本成的基本R-S R-S （b b）用或非）用或非门组门组成的基本成的基本R-S R-S 3.13 3.13 在在图图3.533.53（a a）所示的）所示的D D触触发发器器电电路中，若路中，若输输入入端端D D的波形如的波形如图图3.533.53（b b）所示，）所示，试试画出画出输输出端出端Q Q的波的波形（形（设设触触发发器初器初态为态为0 0）。）。 根据根据该该方程及方程及图图3.533.53（b b）所）所给给的信号波形，可画出的信号

14、波形，可画出输输出端出端Q Q的波形如的波形如图图3.533.53（c c）所示。）所示。 解：解：D D触触发发器的次器的次态态方程方程为为 3.14 3.14 已知已知输输入信号入信号A A和和B B的波形如的波形如图图3.543.54（a a）所示，）所示，试试画出画出图图3.543.54（b b）、（）、（c c）中两个触）中两个触发发器器Q Q端的端的输输出波形，出波形，设设触触发发器初器初态为态为0 0。解：解：D D触触发发器的次器的次态态 T T触触发发器的次器的次态态 D D触触发发器器 端和端和T T触触发发器器 的的输输出波形如出波形如图图3.543.54（d d）所示。

15、）所示。 解：解：由由图图3.553.55（a a）所示）所示电电路知：路知： 3.15 3.15 设图设图3.553.55（a a）所示）所示电电路的初始状路的初始状态态、输入信输入信号及号及CPCP端的波形如端的波形如图图3.553.55（b b）所示，）所示，试试画出画出 的波形的波形图图。 的波形的波形图图如如图图3.553.55（c c）所示。）所示。 3.16 3.16 试试用用T T触触发发器和器和门电门电路分路分别别构成构成D D触触发发器和器和J-KJ-K触触发发器。器。 解解1 1：用表格法求解用表格法求解 先填写新触先填写新触发发器的次器的次态态真真值值表，再由表，再由

16、和和 得到原触得到原触发发器的器的输输入。原触入。原触发发器的器的输输入是新触入是新触发发器的器的输输入及入及现现态态的函数。的函数。（1 1）T D T D 新触新触发发器器D D的次的次态态真真值值表和原表和原触触发发器器T T的的输输入如表入如表T3.16aT3.16a所所示。示。用用T T触触发发器和器和门电门电路构成的路构成的D D触触发发器器见图见图T3.16T3.16（a a）（2 2）TJK TJK 新触新触发发器器J-KJ-K的次的次态态真真值值表和原触表和原触发发器器T T的的输输入如表入如表T3.16bT3.16b所示，要求确定的函数关系是所示，要求确定的函数关系是 ，

17、经经卡卡诺图诺图化化简简得得用用 T T触触发发器和器和门电门电路构成的路构成的J-J-K K触触发发器器见图见图T3.16T3.16（b b）。）。 解解2 2：采用次采用次态态方程方程联联立法立法 用用T T触触发发器和器和门电门电路分路分别别构成构成D D触触发发器和器和J-KJ-K触触发发器，器，要求确定的函数关系分要求确定的函数关系分别别是：是： T T触触发发器的次器的次态态方程方程 D D触触发发器的次器的次态态方程方程 JKJK触触发发器的次器的次态态方程方程 比比较较T T和和D D、JKJK触触发发器的次器的次态态方程可得方程可得 据此可画出用据此可画出用T T触触发发器和器和逻辑门逻辑门构成构成D D触触发发器、器、JKJK触触发发器的器的电电路路图图如如图图T3.16T3.16（a a）、（）、（b b）所示。）所示。