第三章《數(shù)字邏輯》(第二版)習題答案

1、第 三 章1根據(jù)所采用的半導體器件不同，集成電路可分為哪兩大類? 各自的主要優(yōu)缺點是什么?解答雙極型集成電路：采用雙極型半導體器件作為元件. 主要特點是速度快、負載能力強，但功耗較大、集成度較低。單極型集成電路：指MOS 集成電路，采用金屬-氧化物半導體場效應管(Metel Oxide Semi- conductor Field EffectTransister, 簡寫為MOSFET 作為元件.MOS 型集成電路的特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度較慢。2. 簡述晶體二極管的靜態(tài)特性?解答“正向?qū)ǎㄏ喈斢陂_關(guān)閉合），反向截止（相當于開關(guān)斷開）”, 硅管正向壓降約0.7伏，鍺管

2、正向壓降約0.3伏。3晶體二極管的開關(guān)速度主要取決于什么?解答晶體二極管的開關(guān)速度主要取決于反向恢復時間（二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂顾枰臅r間）和開通時間（二極管從反向截止到正向?qū)ㄋ枰臅r間）。相比之下，開通時間很短，一般可以忽略不計。因此，影響二極管開關(guān)速度的主要因素是反向恢復時間。4. 數(shù)字電路中，晶體三極管一般工作在什么狀態(tài)?解答數(shù)字電路中，晶體三極管一般工作在 “截止狀態(tài)”（相當于開關(guān)斷開）和“飽和導通狀態(tài)”（相當于開關(guān)閉合）。5晶體三極管的開關(guān)速度取決于哪些因素?解答晶體三極管的開關(guān)速度主要取決于開通時間t on （三極管從截止狀態(tài)到飽和狀態(tài)所需要的時間）和關(guān)閉時間t off

3、（三極管從飽和狀態(tài)到截止狀態(tài)所需要的時間），它們是影響電路工作速度的主要因素。6. TTL與非門有哪些主要性能參數(shù)?解答TTL與非門的主要外部特性參數(shù)有輸出邏輯電平、開門電平、關(guān)門電平、扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、平均傳輸時延、輸入短路電流和空載功耗等8項。7.OC 門和TS 門的結(jié)構(gòu)與一般TTL 與非門有何不同? 各有何主要應用?解答OC 門: 該電路在結(jié)構(gòu)上把一般TTL 與非門電路中的T 3、D 4去掉，令T 4的集電極懸空，從而把一般TTL 與非門電路的推拉式輸出級改為三極管集電極開路輸出。OC 門可以用來實現(xiàn)“線與”邏輯、電平轉(zhuǎn)換以及直接驅(qū)動發(fā)光二極管、干簧繼電器等。TS 門: 該電路是在一般

4、與非門的基礎(chǔ)上，附加使能控制端EN 和控制電路構(gòu)成的。在EN 有效時為正常工作狀態(tài)，在EN 無效時輸出端被懸空，即處于高阻狀態(tài)。TS 門主要應用于數(shù)據(jù)與總線的連接，以實現(xiàn)總線傳送控制，它既可用于單向數(shù)據(jù)傳送，也可用于雙向數(shù)據(jù)傳送。8. 有兩個相同型號的TTL 與非門，對它們進行測試的結(jié)果如下：(1 甲的開門電平為1.4V ，乙的開門電平為1.5V ；(2 甲的關(guān)門電平為1.0V ，乙的關(guān)門電平為0.9V 。試問在輸入相同高電平時，哪個抗干擾能力強? 在輸入相同低電平時，哪個抗干擾能力強?解答在輸入相同高電平時，甲的抗干擾能力強。因為開門電平愈小，在輸入高電平時的抗干擾能力愈強。在輸入相同低電平

5、時，甲的抗干擾能力強。因為關(guān)門電平越大，在輸入低電平時的抗干擾能力越強。9. 圖1(a所示為三態(tài)門組成的總線換向開關(guān)電路，其中，A 、B 為信號輸入端，分別送兩個頻率不同的信號；EN 為換向控制端，控制電平波形如圖(b所示 。試畫出Y 1、Y 2的波形。 圖1 電路圖及有關(guān)信號波形解答圖中， EN=0： Y 1 = A , Y 2 = B ； EN=1： Y1 =B , Y2 = A 。據(jù)此，可做出Y 1、Y 2的波形圖如圖2所示。 圖 210. 試畫出實現(xiàn)如下功能的CMOS 電路圖。 (1 C B A F =(2 B A F += (3 D C B A F +=解答（1）實現(xiàn)C B A F

6、= 的CMOS 電路圖如圖3所示。 圖3（2）實現(xiàn)B A F +=的CMOS 電路圖如圖4所示。 圖4（3）實現(xiàn)D C B A F +=的CMOS 電路圖如圖5所示。 圖511. 出下列五種邏輯門中哪幾種的輸出可以并聯(lián)使用。(1 TTL集電極開路門；(2 普通具有推拉式輸出的TTL 與非門；(3 TTL三態(tài)輸出門； (4 普通CMOS 門； (5 CMOS三態(tài)輸出門。 解答上述五種邏輯門中，TTL 集電極開路門、TTL 三態(tài)輸出門和C M OS 三態(tài)輸出門的輸出可以并聯(lián)使用。12用與非門組成的基本R-S 觸發(fā)器和用或非門組成的基本R-S觸發(fā)器在邏輯功能上有什么區(qū)別? 解答與非門組成的基本R-S

7、 觸發(fā)器功能為：R=0,S=0，狀態(tài)不定（不允許出現(xiàn)）； R=0,S=1, 置為0狀態(tài)； R=1,S=0, 置為1狀態(tài)； R=1,S=1，狀態(tài)不變 。或非門組成的基本R-S 觸發(fā)器功能為：R=0,S=0，狀態(tài)不變 ； R=0,S=1, 置為1狀態(tài)； R=1,S=0, 置為0狀態(tài)；R=1,S=1，狀態(tài)不定（不允許出現(xiàn)）。13在圖6(a所示的D 觸發(fā)器電路中，若輸入端D 的波形如圖6(b所示，試畫出輸出端Q 的波形(設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為0 。 圖6 電路圖及有關(guān)波形解答根據(jù)D 觸發(fā)器功能和給定輸入波形，可畫出輸出端Q 的波形如圖7所示。 圖714. 已知輸入信號A 和B 的波形如圖8(a所示，試畫出圖8

8、 (b、( c中兩個觸發(fā)器Q 端的輸出波形，設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為0。 圖8 信號波形及電路解答根據(jù)給定輸入波形和電路圖，可畫出兩個觸發(fā)器Q 端的輸出波形Q D 、Q T 如圖9所示。 圖9 輸出波形圖15. 設(shè)圖10 (a所示電路的初始狀態(tài)Q 1 = Q 2 = 0，輸入信號及CP 端的波形如圖10(b所示，試畫出Q 1、Q 2的波形圖。 圖10 電路及有關(guān)波形解答根據(jù)給定輸入波形和電路圖，可畫出兩個觸發(fā)器輸出端Q 1、Q 2的波形如圖11所示。 圖1116 試用T 觸發(fā)器和門電路分別構(gòu)成D 觸發(fā)器和J-K 觸發(fā)器。解答（1） 采用次態(tài)方程聯(lián)立法，分別寫出T 觸發(fā)器和D 觸發(fā)器的次態(tài)方程如下：T 觸發(fā)器的次態(tài)方程： D觸發(fā)器的次態(tài)方程： 比較上述兩個方程可得Q D T = ，據(jù)此可畫出用T 觸發(fā)器和一個異或門構(gòu)成