數(shù)字電子技術(shù)基礎第三版答案

..其次章 規(guī)律門電路第一節(jié)重點與難點一、重點：TTL與非門外特性電壓傳輸特性及輸入噪聲容限：由電壓傳輸特性曲線可以得出與非門的輸出信號隨輸入信號的變化狀況，同時還可以得出反映與非門抗干擾力量的參數(shù)Uon、Uoff、UNH和UNL。開門電平UONUOFF是保證輸出電平為最小高電尋常，所允許的輸入低電平的最大值。IHIL 輸入特性：描述與非門對信號源的負載效應。依據(jù)輸入端電平的凹凸，與非門呈現(xiàn)出不同的負載效應，當輸入端為低電平UIL時，與非門對信號源是灌電流負載，輸入低電I1～1.4mAU時，與非門對信號源呈現(xiàn)拉電流負載，I50μAIHIL 輸入負載特性：實際應用中，往往遇到在與非門輸入端與地或信號源之間接入電R≤關門電阻ROFF時，相R≥開門電阻RON其它類型的TTL門電路集電極開路與非門〔OC門〕多個TTL與非門輸出端不能直接并聯(lián)使用，實現(xiàn)線與功能。而集電極開路與非門〔OC門〕輸出端可以直接相連，實現(xiàn)線與的功能，它與一般的TTL與非門的差異在于用外接電阻代替復合管。三態(tài)門TSL的兩種狀態(tài)外，還具有高輸出阻抗的第三個狀態(tài)，稱為高阻態(tài)，又稱制止態(tài)。處于何種狀態(tài)由使能端掌握。CMOS規(guī)律門電路和CMOS反相器和CMOS傳輸門是CMOS規(guī)律門電路的最根本單元電路，由此可以構(gòu)成各種CMOS規(guī)律電路。當CMOS反相器處于穩(wěn)態(tài)時，無論輸出高電平還是低電平，兩管中總有一管導通，一管截止，電源僅向反相器供給nACMOS器件門和DDUTH1/2UDD

，可獲得最大限度的輸入端噪聲容限UNH

U =1/2UNL

DD。二、難點：依據(jù)TTL與非門特性，正確分析和設計電路；ECL門電路的規(guī)律功能分析；CMOS電路的分析與設計；正確使用規(guī)律門。三、考核題型與考核重點1題型為填空、推斷和選擇。2～4分。其次節(jié)思考題題解2.1TTL標準與非門電路由哪幾局部組成？答：輸入級；中間級；輸出級。2.2TTL與非門的電壓傳輸特性說明什么問題？從特性曲線上可以得到UOH、UOL、UIHUIL等參數(shù)，這些參數(shù)代表什么意義？答：與非門的電壓傳輸特性指的是與非門輸入電壓UIUO之間的關系曲線。UOHUOL是電壓傳輸特性曲線導通區(qū)的輸出電壓，稱作輸出低電平。UIHUIL分別是輸入高電平和輸入低電平。2.3TTL電路實現(xiàn)線與規(guī)律功能可以承受集電極開路門和三態(tài)門，試說明其原理。答：線與是指在實際應用中，把輸出端直接并聯(lián)使用，實現(xiàn)與規(guī)律功能。為了實現(xiàn)線與功能，將集電極開路門或三態(tài)門的輸出端直接并聯(lián)，外接公共負載電阻和電源。每個門實現(xiàn)與非規(guī)律，兩個輸出只要有一個是低電平，總的輸出就是低電平，只有兩個輸出都是高電平，總的輸出才是高電平。因此實現(xiàn)了線與規(guī)律。2.4抗飽和TTL電路為什么可以提高開關速度？答：晶體管工作在飽和狀態(tài)時基區(qū)存儲大量的載流子，當晶體管由飽和轉(zhuǎn)向截止時，存儲的載流子來不及消散，晶體管不能快速脫離飽和狀態(tài)，因此影響與非門的開關速度。加速飽和管存儲電荷的集中速度，減小對負載電容充電的時間常數(shù)，就可以提高開關速度。2.5ECL電路為什么具有很高的開關速度？該類電路有什么特點？答：ECL電路中的三極管工作在放大區(qū)或截止區(qū)，所以消退了由于三極管飽和帶來的存儲時間。ECL電路中的電阻取值小，高、低電平之差小，因此大大縮短了電路節(jié)點的上升時間和下降時間。ECL電路的輸出方式承受射級輸出器，其輸出電阻小，使負載電容充電的時間常數(shù)減小，因此開關速度高。2.6CMOS與非門和CMOS或非門從電路構(gòu)造上看有哪些不同？答：與非門是負載局部為并聯(lián)PMOS管，驅(qū)動為串聯(lián)NMOS管；或非門負載為串聯(lián)PMOS管，驅(qū)動為并聯(lián)NMOS管。2.7CMOS門電路與TTL門電路相比有哪些優(yōu)點？答：優(yōu)點主要有以下幾點：靜態(tài)功耗低集成度高，溫度穩(wěn)定性好抗輻射力量強電源利用率高扇出系數(shù)大電源取值范圍寬2.8CMOS門電路不使用的輸入端不允許懸空，為什么？答：由于CMOS電路輸入阻抗高，簡潔受靜電感應消滅擊穿，輸入端不能懸空。與非門多余的輸入端接電源正極，或非門接地，低速場合將多余的輸入端和有用的信號端并聯(lián)使用。2.9當TTL門電路驅(qū)動CMOS門電路時，是否需要增加接口電路？為什么？答：假設TTL和CMOSTTL74LS系列，CMOS74HCT系列。2.10為什么說電壓、電流參數(shù)是門電路之間實現(xiàn)正確連接的主要參數(shù)？答：由于電壓和電流參數(shù)是門電路實現(xiàn)正常功能的主要參數(shù)，所以它們是門電路之間建立正確連接的主要參數(shù)。第三節(jié)習題題解2.12.1圖所示。試寫出電路的功能表、真值表和規(guī)律表達式。A、BF才亮。由此可寫出電路功能表如習題表2.1A、BF01來代表相應的狀態(tài)。然而選用的表示方式不同，所得到的真值表和規(guī)律表達式也不同。UCURCUCURC01RCF1UCR1F3TR02R2F2-UbAAB24F BF BU F BCCDCD習題2.1圖 D〔a〕 〔b〕2.2圖如開關上扳用規(guī)律1表示，下扳則用規(guī)律0表示；燈亮用A BF亮滅滅亮1A BF亮滅滅亮FABAB=A⊙B如開關上扳用規(guī)律0表示，下扳則用規(guī)律1表示；燈亮用10表示。依據(jù)功能表可寫出電路的真值2.3所示，由真值表寫出電路的規(guī)律表達式為：FABAB=A⊙B

2.1100表示，燈滅則用1表示。依據(jù)功能表可寫出電路的真值表如習題表2.4所示，由真值表寫出電路的規(guī)律表達式為：FABABAB2.32.52.4012.32.52.4ABF11ABF111100010001ABFABFABF0011100000101010111000111011110001101表示。依據(jù)功能表可寫出電路的真值表如習題表2.5所示，由真值表寫出電路的規(guī)律表達式為：FABABAB習題2.2 電路如習題2.2圖〔a〕所示。F1、F2、F3F與輸入之間的規(guī)律表達式；32.2圖〔b〕F1、F2、FF的波形圖。〔〕電路是由分立元件組成，可分為三局部：3A & ≥1第一局部，是由二極管組成的兩個與門電路， B輸入變量分別為A、B和C、D，輸出變量分別為 C FF1和F2，其規(guī)律關系表達式為： DFAB F1

CD其次局部，是由二極管組成的或門電路，輸入F1F2F3，其規(guī)律關系表達式為：A

2.2圖〔c〕F ABCD3第三局部，是由三極管組成的非門B 電路，輸入變量為F3，輸出變量是F，其規(guī)律關系表達式為：3FF ABCD3C由上可知，該分立電路實現(xiàn)的是與或非的規(guī)律功能。D通過上面分析，分立電路所實現(xiàn)的是與或非的規(guī)律功能F1 為與或非門，其等效圖如習題2.2圖〔c〕所示。2F2F1、3F F2、F33F2.2圖〔d〕所示。F2.2圖〔d〕2.32.3TTL電路的工作原理和規(guī)律功能，并說明D的作用，UOL、UOH、UIL、UN等。

U+V2.3圖可看出，電路是由輸入級、中間級和輸出級三局部組成。輸入級由多放射級三極管T1和R1組成。中

R4R2 130ΩR1 16kΩ4kΩ T31T D1間級由T2

2、R3

構(gòu)成，起分相作用。T4、

ABC T

2 F〔U〕4T、R和D構(gòu)成為圖騰柱式構(gòu)造，具有靜態(tài)功 T O45 4 R3耗小、輸出電阻小、帶負載力量強等優(yōu)點。

1kΩA、B、C中有一個為低電尋常，U

=0.3V，IL，B1 2此時，T1管的基極電位被鉗制在U =1.0V，T和 習題2.3B1 22 T4均截止，T的集電極電位U 2 B4 T3和D 導通，輸出為高電平。由于I 電流很小，故可近似認為U =5VB4 。U =5-U -U=5-0.7-0.7=3.6V。OH BE3 D.B12 4 C2 3E2 3 4 4A、B、C全為高電尋常，T1的集電極、TT的放射極導通，使T管的UB12.1V。此時T1管集電極正偏，放射極反偏，故電流I將流入T2的基極，使T2導通。IR分流外，其余局部將流入T的基極，使T管導通。假設T2U≈0.8VTB12 4 C2 3E2 3 4 4OL極電路上半局部截止，下半局部導通，輸出呈低電平，U =UOL

CE3

≈0.3V。由上面分析可知，電路實現(xiàn)的是與非的規(guī)律功能，規(guī)律表達式為：FABC電路中的二極管D起到電平移位的作用。輸出的凹凸電平值：U

=3.6V UOH

=0.3V。OL。輸入的凹凸電平值：U

=3.6V UIH

=0.3V.IL輸入端的短路電流：I

50.7

1.075mA。IL 4習題2.4 用內(nèi)阻足夠大的萬用表測量習題2.4圖TTL與非門電路的一個懸空輸入端的電壓UI，在以下狀況下，表的讀數(shù)各為多少？UCC時；0.3V時；UR CCR4R2 130ΩR1 16kΩ

U+C

R21D

R 14Ω82ΩT3T4kΩ T 13 AT D

4D R3 44ΩF1ABC T 21

F B T D〔U〕 1 44T O4R31kΩ

D2RΩ1.5kBΩ

TR 536ΩT22.4圖2.5圖be U=0.7V，用內(nèi)阻足夠大的萬用表測量與非門的一個懸空輸入端的電壓Ube be其余輸入端全部懸空時,相當于在相應的輸入端接高電平，此時T2、T5均導通，T1的基極電位值為2.1V,因此，用內(nèi)阻足夠大的萬用表測量與非門的一個懸空輸入端的電UI=2.1-U=2.1-0.7=1.4V。beCC 2 5 1其余輸入端全部接U 時,此時T、T均導通，T的基極電位值為2.1CC 2 5 1用內(nèi)阻足夠大的萬用表測量與非門的一個懸空輸入端的電壓UI=2.1-Ube=2.1-0.7=1.4V。其余輸入端全部接地時，此時，T1的基極電位被鉗制在0.7V,用內(nèi)阻足夠大的萬用表測量與非門的一個懸空輸入端的電壓UI=0.7-0.7=0V。10.3V時，此時，T1V,用內(nèi)阻足夠大的萬用表測量與非門的一個懸空輸入端的電壓UI=1-0.7=0.3V。1T1的基極電位被鉗制在0.7V，用內(nèi)阻足夠大的萬用表測量與非門的一個懸空輸入端的電壓UI=0.7-0.7=0V。2.102.10TTL門電路輸出端所示的規(guī)律功能，各電路的連接是否正確？假設不正確，試說明理由。...&A&B F=AB1

A&F=AB B&2

≥1F=A+≥13懸空 懸空〔a〕

〔b〕 〔c〕&&U&&Ucc& ≥1≥1≥1100ΩAB F=A+B A4 F=ABCD F=AB+CD5 B 6C CDD〔d〕 〔e〕 〔f〕2.10圖解：此題目涉及