習題課一門電路教材

1、習題課一習題課一 門電路門電路一、下圖中的(a)、(b)、(c) 三個邏輯電路的功能是否一樣，并分別寫出F1、F2、F3的邏輯表達式CAABCAABFCAABFCAABCAABF二、二、 下圖中，已知下圖中，已知 ROFF 800 ，RON 3 k ，試對應，試對應 輸入波形定性畫出輸入波形定性畫出TTL與非門的輸出波形。與非門的輸出波形。( (a) )( (b) )tA0.3 V3.6 VO不同不同 TTL 系列，系列， RON、 ROFF 不同。不同。相應輸入端相當于輸入低電平，相應輸入端相當于輸入低電平，也即相當于輸入邏輯也即相當于輸入邏輯 0 。邏輯邏輯0因此因此 Ya 輸出恒為高電平

2、輸出恒為高電平 UOH 。相應輸入端相當于輸入高電平，相應輸入端相當于輸入高電平，也即相當于輸入邏輯也即相當于輸入邏輯 1 。邏輯邏輯1AAYb 1因此，可畫出波形如圖所示。因此，可畫出波形如圖所示。YbtOYatUOHO解：圖解：圖( (a) )中，中，RI = 300 RON 3 k 多余輸入端的處理多余輸入端的處理 與門和與非門的多余輸入端接邏輯與門和與非門的多余輸入端接邏輯 1 或者與有用輸入端并接?；蛘吲c有用輸入端并接。接接 VCC通過通過 1 10 k 電阻接電阻接 VCC與有用輸入端并接與有用輸入端并接TTL 電路輸入端懸空時相當于輸入高電平，電路輸入端懸空時相當于輸入高電平，做

3、實驗時與門和與非門等的做實驗時與門和與非門等的多余輸入端可懸空，多余輸入端可懸空，但使用中多余輸入端一般不懸空，以防止干擾。但使用中多余輸入端一般不懸空，以防止干擾?；蜷T和或非門的多余輸入端接邏輯或門和或非門的多余輸入端接邏輯 0或者與有用輸入端并接或者與有用輸入端并接三、三、 欲用下列電路實現(xiàn)非運算，試改錯。欲用下列電路實現(xiàn)非運算，試改錯。( (ROFF 700 ，RON 2.1 k )解：解：OC 門輸出門輸出端需外接端需外接上拉電阻上拉電阻RC5.1kY = 1Y = 0 RI RON ，相應輸入，相應輸入端為高電平。端為高電平。510 RI ROFF ，相應，相應輸入端為低電平。輸入端

4、為低電平。四、寫出下圖中的各邏輯電路的輸出F1、F2的邏輯表達式。CDEABEFCDFEABFGE11112G10高阻，高阻，G1G2四、寫出下圖中的邏輯電路的輸出F2的邏輯表達式。BCF 2五、 指出下圖中個門電路的輸出是什么狀態(tài)? 已知門電路是74系列TTL電路。五、 指出下圖中個門電路的輸出是什么狀態(tài)?已知門電路是74系列TTL電路。與非門的三個輸入端接高電平，輸出為Y1=0 五、 指出下圖中個門電路的輸出是什么狀態(tài)?已知門電路是74系列TTL 電路?；蚍情T的輸入一高一低，輸出為Y4=0與非門的輸入端一接高電平，一接地電平，輸出為Y3=1 五、 指出下圖中個門電路的輸出是什么狀態(tài)?已知門

5、電路是74系列TTL電路 。三態(tài)門的使能端輸入無效電平，輸出Y5為高阻態(tài)。 n三態(tài)門的使能端輸入依然是無效電平，輸出Y6為高阻態(tài)。 五、 指出下圖中個門電路的輸出是什么狀態(tài) ?已知門電路是74系列TTL電路。異或門的輸入端一為高電平，一為低電平，輸出Y7=1。n與或非門的三個輸入端接高電平，一個輸入為低電平，輸出為Y8=0 1. 注意不同系列注意不同系列 CMOS 電路允許的電源電壓范圍不同，電路允許的電源電壓范圍不同， 一般多用一般多用 + + 5 V。電源電壓越高，抗干擾能力也越強。電源電壓越高，抗干擾能力也越強。 CMOS CMOS 集成邏輯門使用要點集成邏輯門使用要點 2. 閑置輸入端

6、的處理閑置輸入端的處理 不允許懸空。不允許懸空。 可與使用輸入端并聯(lián)使用。但這樣會增大輸入電容，可與使用輸入端并聯(lián)使用。但這樣會增大輸入電容，使速度下降，因此工作頻率高時不宜這樣用。使速度下降，因此工作頻率高時不宜這樣用。 與門和與非門的閑置輸入端可接正電源或高電平；與門和與非門的閑置輸入端可接正電源或高電平；或門和或非門的閑置輸入端可接地或低電平?；蜷T和或非門的閑置輸入端可接地或低電平。 CMOS 門門電路比之電路比之 TTL 的主要特點的主要特點 注意：注意：CMOS 電路的扇出系數(shù)大是由于其負載門電路的扇出系數(shù)大是由于其負載門的輸入阻抗很高，所需驅(qū)動功率極小，的輸入阻抗很高，所需驅(qū)動功率

7、極小，并非并非 CMOS 電電路的驅(qū)動能力比路的驅(qū)動能力比 TTL 強。強。實際上實際上 CMOS4000 系列驅(qū)動系列驅(qū)動能力遠小于能力遠小于 TTL，HCMOS 驅(qū)動能力與驅(qū)動能力與 TTL 相近。相近。 功耗極低功耗極低 抗干擾能力強抗干擾能力強 電源電壓范圍寬電源電壓范圍寬 輸出信號擺幅大輸出信號擺幅大( (UOH VDD，UOL 0 V) ) 輸入阻抗高輸入阻抗高 扇出系數(shù)大扇出系數(shù)大 六、下圖中所示門電路均為CMOS電路，寫出各電路輸出的表達式。六、下圖中所示門電路均為CMOS電路，寫出各電路輸出的表達式。EDCBAF1六、下圖中所示門電路均為CMOS電路，寫出各電路輸出的表達式。

8、EDCBAF2a、b兩圖常用于擴展輸入端。能否用于擴展TTL電路？為什么？六、下圖中所示門電路均為CMOS電路，寫出各電路輸出的表達式。不能用于擴展TTL電路。在a圖中，當C、D、E中有低電平輸入時，分立元件與門輸入到TTL電路的電平已大于其VILmax，在邏輯上可能相當于1，這樣分立元件與門已實現(xiàn)不了“與”功能了。在b圖中，當C、D、E均為低電平時，三個二極管均截止，100k電阻會使TTL或非門輸入相當于邏輯1，因而，分立元件或非門實現(xiàn)不了“或”運算。六、下圖中所示門電路均為CMOS電路，寫出各電路輸出的表達式。FEDCBAF3六、下圖中所示門電路均為CMOS電路，寫出各電路輸出的表達式。F

9、EDCBAF4c、d兩圖也常用于擴展輸入端。能否用于擴展TTL電路？為什么？可以用于擴展TTL電路。只要滿足F后接負載電路對c圖輸出高電平VO比TTL電路輸出高電平低一個二極管導通壓降，即VO=VOH-VD；d圖輸出低電平VO比TTL電路輸出低電平高一個二極管導通壓降，即VO=VOL+VD；如果F的負載仍然是TTL電路。則不可以。因為在c圖中輸出高電平可能低于VIHmin；而在d圖中輸出低電平可能高于VILmax。解：解：集成邏輯門電路應用舉例集成邏輯門電路應用舉例 七、七、 試改正下圖電路的錯誤，使其正常工作。試改正下圖電路的錯誤，使其正常工作。CMOS 門門TTL 門門OD 門門(a)(b

10、)(c)(d)VDDCMOS 門門Ya = ABVDDYb = A + BTTL 門門OD 門門Yc = AVDDENYd=ABEN = 1 時時EN = 0 時時OD 門門&TTL 門門懸空懸空CMOS 門門懸空懸空可用兩級電路可用兩級電路 2 個與非門實現(xiàn)之個與非門實現(xiàn)之八、八、 試分別采用與非門和或非門實現(xiàn)與門和或門。試分別采用與非門和或非門實現(xiàn)與門和或門。解：解：( (1) ) 用與非門實現(xiàn)與門用與非門實現(xiàn)與門設法將設法將 Y = AB 用與非式表示用與非式表示因為因為 Y = AB = AB因此，用與非門實現(xiàn)的與門電路為因此，用與非門實現(xiàn)的與門電路為Y = AB將與非門多余輸

11、入端與有用端并聯(lián)使用構(gòu)成非門將與非門多余輸入端與有用端并聯(lián)使用構(gòu)成非門可用兩級電路可用兩級電路 3 個與非門實現(xiàn)個與非門實現(xiàn)( (2) ) 用與非門實現(xiàn)或門用與非門實現(xiàn)或門因此，用與非門實現(xiàn)的或門電路為因此，用與非門實現(xiàn)的或門電路為Y = A + B因為因為 Y = A + B = A + B = A B設法將設法將 Y = A + B 用與非式表示用與非式表示實現(xiàn)實現(xiàn) A實現(xiàn)實現(xiàn) B可用兩級電路可用兩級電路 3 個或非門實現(xiàn)之。個或非門實現(xiàn)之。( (3) ) 用或非門實現(xiàn)與門用或非門實現(xiàn)與門設法將設法將 Y = AB 用或非式表示用或非式表示因此，用或非門實現(xiàn)的與門電路為因此，用或非門實現(xiàn)的

12、與門電路為因為因為 Y = AB = A B = A + B將或非門多余輸入端與將或非門多余輸入端與有用端并聯(lián)使用構(gòu)成非門有用端并聯(lián)使用構(gòu)成非門Y = AB可用兩級電路可用兩級電路 2 個或非門實現(xiàn)之個或非門實現(xiàn)之( (4) ) 用或非門實現(xiàn)或門用或非門實現(xiàn)或門設法將設法將 Y = A + B 用或非式表示用或非式表示因為因為 Y = A + B = A + B因此，用或非門實現(xiàn)的或門電路為因此，用或非門實現(xiàn)的或門電路為Y = A + B九、九、 有一個火災報警系統(tǒng)，設有煙感、溫感和紫外光有一個火災報警系統(tǒng)，設有煙感、溫感和紫外光感三種不同類型的火災探測器。為了防止誤報警，只有感三種不同類型的

13、火災探測器。為了防止誤報警，只有當其中兩種或三種探測器發(fā)出探測信號時，報警系統(tǒng)才當其中兩種或三種探測器發(fā)出探測信號時，報警系統(tǒng)才產(chǎn)生報警信號，試用與非門設計產(chǎn)生報警信號的電路。產(chǎn)生報警信號，試用與非門設計產(chǎn)生報警信號的電路。輸輸 入入輸輸 出出A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1解：解：( (1) ) 分析設計要求，建立真值表分析設計要求，建立真值表感三種不同類型的火災探測器感三種不同類型的火災探測器有煙感、溫感和紫外光有煙感、溫感和紫外光產(chǎn)生報警信號產(chǎn)生報警信號兩種或三種探測器發(fā)出探測信號時，報警系統(tǒng)才兩種或三種探測器發(fā)出探測信號時，報

14、警系統(tǒng)才與非門設計與非門設計 報警電路的輸入信號為煙感、溫感報警電路的輸入信號為煙感、溫感和紫外光感三種探測器的輸出信號，設和紫外光感三種探測器的輸出信號，設用用 A、B、C 表示，且規(guī)定有火災探測信表示，且規(guī)定有火災探測信號時用號時用 1 表示，否則用表示，否則用 0 表示。表示。 報警電路的輸出用報警電路的輸出用 Y 表示，且規(guī)表示，且規(guī)定需報警時定需報警時Y 為為 1 ，否則，否則 Y 為為 0。由此可列出真值表如右圖所示由此可列出真值表如右圖所示11110000( (2) ) 根據(jù)根據(jù)真值表畫函數(shù)卡諾圖真值表畫函數(shù)卡諾圖 1 1ABC0100 0111 10 1 1( (3) ) 用卡

15、諾圖化簡法求用卡諾圖化簡法求出輸出邏輯函數(shù)的最出輸出邏輯函數(shù)的最簡與或表達式，再變簡與或表達式，再變換為與非表達式。換為與非表達式。Y = AB + AC + BC( (4) ) 畫邏輯圖畫邏輯圖根據(jù)根據(jù) Y 的與非表達式畫邏輯圖的與非表達式畫邏輯圖=AB AC BCABCY=AB AC BC門電路是組成數(shù)字電路的基本單元之一，最基門電路是組成數(shù)字電路的基本單元之一，最基本的邏輯門電路有與門、或門和非門。實用中本的邏輯門電路有與門、或門和非門。實用中通常采用集成門電路，常用的有與非門、或非通常采用集成門電路，常用的有與非門、或非門、與或非門、異或門、輸出開路門、三態(tài)門門、與或非門、異或門、輸出

16、開路門、三態(tài)門和和 CMOS 傳輸門等。門電路的傳輸門等。門電路的學習重點是常學習重點是常用集成門的邏輯功能、外特性和應用方法。用集成門的邏輯功能、外特性和應用方法。 小結(jié)小結(jié)應用集成門電路時，應注意：應用集成門電路時，應注意： TTL電路只能用電路只能用5 V( (74系列允許誤差系列允許誤差5%) )；CMOS4000 系列可用系列可用 3 15 V；HCMOS系列可用系列可用 2 6 V；CTMOS 系列用系列用 4.5 5.5 V。一般情況下，。一般情況下，CMOS 門多門多用用 5 V，以便與以便與 TTL 電路兼容電路兼容。 ( (1) )電源電壓的正確使用電源電壓的正確使用 (

17、(2) )輸出端的連接輸出端的連接 開路門的輸出端可并聯(lián)使用實現(xiàn)線與開路門的輸出端可并聯(lián)使用實現(xiàn)線與，還可用來驅(qū)動需，還可用來驅(qū)動需要一定功率的負載。要一定功率的負載。 三態(tài)輸出門的輸出端也可并聯(lián)，用來實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)，三態(tài)輸出門的輸出端也可并聯(lián)，用來實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)，但三態(tài)輸出門必須分時使能。但三態(tài)輸出門必須分時使能。使用三態(tài)門時，需注使用三態(tài)門時，需注意使能端的有效電平。意使能端的有效電平。 普通門普通門( (具有推拉式輸出結(jié)構(gòu)具有推拉式輸出結(jié)構(gòu)) )的輸出端不的輸出端不允許直接并聯(lián)實現(xiàn)線與允許直接并聯(lián)實現(xiàn)線與。( (3) ) 閑置輸入端的處理閑置輸入端的處理 ( (4) )信號信號的正確使用的正

18、確使用 TTL 電路輸入端懸空時相當于輸入高電平，電路輸入端懸空時相當于輸入高電平，CMOS 電路多余輸入端不允許懸空。電路多余輸入端不允許懸空。 CMOS電路多余輸電路多余輸入端與有用入端與有用輸入端的并輸入端的并接僅適用于接僅適用于工作頻率很工作頻率很低的場合。低的場合。數(shù)字電路中的信號有高電平和低電平兩數(shù)字電路中的信號有高電平和低電平兩種取值，高電平和低電平為某規(guī)定范圍的電種取值，高電平和低電平為某規(guī)定范圍的電位值，而非一固定值。門電路種類不同，高位值，而非一固定值。門電路種類不同，高電平和低電平的允許范圍也不同。電平和低電平的允許范圍也不同。 或門和或非門或門和或非門與門和與非門與門和與非門多余輸入端接地或多余輸入端接地或與有用輸入端并接與有用輸入端并接多余輸入端接正電源多余輸入端接正電源或與有用輸入端并接或與有用輸入端并接UILUOFFUIHUONUILUSLUIHUSH通常通常以保證有較大的以保證有較大的噪聲容限噪聲容限噪聲容限越大，則電路抗干擾能力越強