数字电子技术部分章节习题与参考答案

1数字电子技术基础教程习题与参考答案（20101）2第 1 章 习题与参考答案【题 1-1】 将下列十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数。（1）25；（2）43；（3）56；（4）78解：（1）25=（11001） 2=（31） 8=（19） 16（2）43=（101011） 2=（53） 8=（2B ） 16（3）56=（111000） 2=（70） 8=（38） 16（4） （1001110） 2、 （116） 8、 （4E） 16【题 1-2】 将下列二进制数转换为十进制数。（1）10110001；（2）10101010；（3）11110001；（4）10001000解：（1）10110001=177 （2）10101010=170 （3）11110001=241 （4）10001000=136【题 1-3】 将下列十六进制数转换为十进制数。（1）FF；（2）3FF；（3）AB；（4）13FF解：（1） （FF） 16=255 （2） （3FF） 16=1023 （3） （AB） 16=171 （4） （13FF） 16=5119【题 1-4】 将下列十六进制数转换为二进制数。（1）11；（2）9C；（3）B1；（4）AF解：（1） （11） 16=（00010001） 2 （2） （9C） 16=（10011100） 2 （3） （B1） 16=（1011 0001） 2 （4） （AF） 16=（10101111） 2【题 1-5】 将下列二进制数转换为十进制数。（1）1110.01；（2）1010.11；（3）1100.101；（4）1001.0101解：（1） （1110.01） 2=14.25（2） （1010.11） 2=10.75（3） （1001.0101） 2=9.3125【题 1-6】 将下列十进制数转换为二进制数。（1）20.7；（2）10.2；（3）5.8；（4）101.71解：（1）20.7=（10100.1011） 2（2）10.2=（1010.0011） 23（3）5.8=（101.1100） 2（4）101.71=（1100101.1011） 2【题 1-7】 写出下列二进制数的反码与补码（最高位为符号位）。（1）01101100；（2）11001100；（3）11101110；（4）11110001解：（1）01101100 是正数，所以其反码、补码与原码相同，为 01101100（2）11001100 反码为 10110011，补码为 10110100（3）11101110 反码为 10010001，补码为 10010010（4）11110001 反码为 10001110，补码为 10001111【题 1-8】 将下列自然二进制码转换成格雷码。000；001；010；011；100；101；110；111解：格雷码：000、001、011、010、110、111、101、100【题 1-9】 将下列十进制数转换成 BCD 码。（1） 25；（2）34；（3）78；（4）152解：（1）25=（0010 0101） BCD（2）34=（0011 0100） BCD（3）78=（0111 1000） BCD（4）152=（0001 0101 0010） BCD【题 1-10】 试写出 3 位和 4 位二进制数的格雷码。解：4 位数格雷码；0000、0001、0011、0010、0110、0111、0101、0100、1100、1101、1111、1010、1011、1001、1000、4第 2 章习题与参考答案【 题 2-1】 试 画 出 图 题 2-1（ a） 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2-1（ b） 波 形 时 的 输 出 端 B、 C 的 波形 。图题 2-1解：A. .BC【 题 2-2】 试 画 出 图 题 2-2（ a） 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2-2（ b） 波 形 时 的 输 出 端 X、 Y 的 波形 。图题 2-2解：AB .XY.【 题 2-3】 试 画 出 图 题 2-3（ a） 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2-3（ b） 波 形 时 的 输 出 端 X、 Y 的 波形 。图题 2-3解： .AB .YX .5【 题 2-4】 试 画 出 图 题 2-4（ a） 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2-4（ b） 波 形 时 的 输 出 端 X、 Y 的 波形 。图题 2-4解：.AB .YX .【题 2-5】 试设计一逻辑电路，其信号 A 可以控制信号 B，使输出 Y 根据需要为 Y=B 或Y= 。B解：可采用异或门实现， ，逻辑电路如下：BY=1AB Y.【题 2-6】 某温度与压力检测装置在压力信号 A 或温度信号 B 中有一个出现高电平时，输出低电平的报警信号，试用门电路实现该检测装置。解：压力信号、温度信号与报警信号之间的关系为： ，有如下逻辑图。Y1AB. Y.【题 2-7】 某印刷裁纸机，只有操作工人的左右手同时按下开关 A 与 B 时，才能进行裁纸操作，试用逻辑门实现该控制。解：开关 A、B 与裁纸操作之间的关系为 ，逻辑图如下：AY&AB. Y.【题 2-8】 某生产设备上有水压信号 A 与重量信号 B，当两信号同时为低电平时，检测电路输出高电平信号报警，试用逻辑门实现该报警装置。解：水压信号 A、重量信号 B 与报警信号之间的关系为 ，逻辑图如下：AY1AB. Y.【题 2-9】 如果如下乘积项的值为 1，试写出该乘积项中每个逻辑变量的取值。（1）AB；（2） ；（3） ；（4）ABCAC6解：（1）A=1，B=1（2）A=1、B=1、C=0（3）A=0，B=1，C=0（4）A=1，B=0 或 C=1【题 2-10】 如果如下和项的值为 0，试写出该和项中每个逻辑变量的取值。（1） ；（2） ；（3） ；（4）ABCABCABC解：（1）A=0，B=0（2）A=0，B=1 或 C=1（3）A=1，B=0，C=1（4）A=0，B=1 或 C=0【题 2-11】 对于如下逻辑函数式中变量的所有取值，写出对应 Y 的值。（1） ；（2）YABC()YAB解：（1） ）（ CA B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 0 01 1 1 1（2） ()YABA当 A 取 1 时，输出 Y 为 1，其他情况 Y=0。【题 2-12】 试证明如下逻辑函数等式。（1） ；（2） ；BCABCABC（3） ()()A解：（1）左边 右边）（ 1（2）左边= 右边）（3）左边= 右 边）（）（ ACBABC【题 2-13】 对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。（1） ；（2） ；（3） ；（4）YA2Y3YD（4YABCD（解：（1） （2）BBA7（3） DCBABDCAY）（）（4） BCABCA）（）（【题 2-14】 试用代数法化简如下逻辑函数式。（1） ；（2） ；（3）()YAB2YBC3()Y解：（1） =A()（2） =CYBC（3） =A()A【题 2-15】 试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。（1） ；（2） ； YBDABCE2YABC（3） （解：（1） AC（2） =YBA（3） =B（ C【题 2-16】 试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。（1） ；（2） ； ()YACAD2YABCDABC（3）解：（1） = 1()BBC（2） =YACDA（3） =ABC()【题 2-17】 将如下逻辑函数式转换成最小项之和形式。（1） ；（2） ；（3） ；()YAB2()YABC3YABCD()（4） CD解：（1） =1()），（ 651m8（2） =()YABC），（ 75m（3） =D( ），（ 15432（4） )Y），（ 153【题 2-18】 试用卡诺图化简如下逻辑函数式。（1） ； （2） ；ABCYABC（3） ； （4）Y 解：（1）BCA0100 01 11 10.111.111. . BAY（2） ；YABCBCA0100 01 11 10111. 1 . . AY2（3） YACBBCA0100 01 11 10111. 1 . . AY3（4） YABCBCA0100 01 11 10.111.111. . CAY49【题 2-19】 试用卡诺图化简如下逻辑函数式。解：（1） ；(,)(0,1289,13,45)FABCDmABCD0001111000 01 11 10.11 11 1 1111.1. CBDAY（2） ；(,)(2,4567,24,5)FABCDm.ABCD0001111000 01 11 10.111 1 1111.1. ACDBAY2（3） (,)(,2467,8,5)FABCDmABCD0001111000 01 11 10.1 1111111 .1. BCDAY3【题 2-20】 试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式。解：（1） ；(,)(3,58910,2)(,123)FABCDmdABCD0001111000 01 11 10.XX X1111 1.1X. DCABY10（2） ；(,)(4,5613,)(8,9102)FABCDmdABCD0001111000 01 11 10.11 1X 1 1X1X.X. ABDCY2（3） (,)(,29,3)(4,805)FABCDmdABCD0001111000 01 11 10. 11 11 XXX1.X. DBAY3【题 2-21】 将如下逻辑函数式画成真值表。解：（1） ；YABCA B C Y10 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 01 1 0 11 1 1 1（2） ；()YABCA B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 1111 1 0 01 1 1 1（3） ()YABCA B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 11 0 1 11 1 0 01 1 1 1【题 2-22】 将如下逻辑函数式画成真值表。解：（1） ；FABCA B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 01 1 1 1（2） FABCDABCDA B C D Y0 0 0 0 10 0 0 1 00 0 1 0 00 0 1 1 00 1 0 0 00 1 0 1 10 1 1 0 10 1 1 1 01 0 0 0 01 0 0 1 11 0 1 0 01 0 1 1 01 1 0 0 01 1 0 1 01 1 1 0 01 1 1 1 012【题 2-23】 写出图题 2-23 所示逻辑电路的逻辑函数式。图题 2-23解：（1） BAY（2） C）（【题 2-24】 画出如下逻辑函数式的逻辑电路图。（1） ； AB&111ABY1.（2） ； ABC.11 &1ABCY2.（3） ；()ABCD11&1&ABCDY3.（4） ()ABC1 1& &1ABCD1 Y4.13【题 2-25】 写出表题 2-25 的与或逻辑函数式。 ABCCBAY【题 2-26】 用与非门实现如下逻辑函数。（1） =FABC.ABC. F. .& &（2） =FABCDD&ABCD. F .（3） =()FABC BDACBADC &ABCD. F .表题 2-25 A B C Y0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 0 01 1 1 114【题 2-27】 用或非门实现题 2-26 中的逻辑函数。（1） =FABCCB1111ABCF .（2） =FABCDDA111ABC.1D.1 1F.（3） =()FAB BDACBADCBA ）（）（）（）（） （） （） （ DC 111ABC.1D.1F.1111.15第 3 章习题与参考答案【题 3-1】 试画出 74HC 与 74LS 系列逻辑门电路的输出逻辑电平与输入逻辑电平示意图。解：74HC 系列（5V）： 74LS 系列：0.5V1.5V3.5V2.5 V4.44 V0VVOLVILVIHVtVOHGND5V VCC5V CMOS. 0.5V VOL0.8V VIL2.0V VIH1.1 V Vt2.7V VOH0V GND5V VCC5V LS.【题 3-2】 某逻辑门的输入低电平信号范围为 312 V，输入高电平范围为312 V。若该逻辑门的输入电压值为 5 V、8 V、+5 V、+8 V，对于正逻辑约定，这些电压值各代表什么逻辑值？若是采用负逻辑约定，这些电压值各代表什么逻辑值？解：5V、8V 代表逻辑 0；+5V、+8V 代表逻辑 1若是复逻辑：5V、8V 代表逻辑 1；+5V、+8V 代表逻辑 0【题 3-3】 CMOS 非门电路采用什么类型的 MOS 管？解：采用一个 PMOS 管和一个 NMOS 管。【题 3-4】 试确定图题 3-4 所示的 MOS 管中，哪些是导通的？哪些是截止的？16图题 3-4解：（a）通；（b）通；（c）通；（d）通【 题 3-5】 试 分 析 图 题 3-5 所 示 MOS 电 路 的 逻 辑 功 能 ， 写 出 Y 端 的 逻 辑 函 数 式 ， 并 画出 逻 辑 图。图题 3-5解：A B C D Y0 0 0 0 10 0 0 1 00 0 1 0 00 0 1 1 00 1 0 0 10 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 01 0 0 0 11 0 0 1 01 0 1 0 01 0 1 1 01 1 0 0 01 1 0 1 01 1 1 0 01 1 1 1 0DCBAY 17A B C D Y0 0 0 0 10 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 10 1 0 0 10 1 0 1 10 1 1 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 0 1 11 0 1 0 11 0 1 1 01 1 0 0 11 1 0 1 11 1 1 0 11 1 1 1 0DCBAY【题 3-6】 请查阅 74HC04 手册，确定该器件在 4.5 V 电源时的高电平与低电平噪声容限。解：查手册 74HC04，V CC=4.5V 时：VIHmin=3.15V，V ILmax=1.35V20A 负载电流时：V OHmin=4.4V，V OLmax=0.1VVNL= VILmaxV OLmax=1.35V0.1V=1.25VVNH= VOHminV IHmin=4.4V3.15V=1.25V4mA 负载电流时：V OHmin=4.18V，V OLmax=0.26VVNL= VILmaxV OLmax=1.35V0.26V=1.09VVNH= VOHminV IHmin=4.18V3.15V=1.03V【题 3-7】 某门电路的输出电流值为负数，请确定该电流是拉电流还是灌电流。解：流出芯片的电流为负数，因此为拉电流。【题 3-8】 请查阅 74HC04 手册，确定该器件在拉电流 4 mA 负载时，可否保持 VOHmin 4V（V CC=4.5V） 。解：可以保持 VOH4V，因为 VOHmin=4.18V【题 3-9】 请查阅 74HC04 手册，确定该器件在灌电流 4 mA 负载时，可否保持 VOLmax 0.4V（V CC=4.5V） 。解：可以保持 VOL0.4V，因为 VOLmax=0.26V。【 题 3-10】 请 查 阅 74HC04 手 册 ， 确 定 该 器 件 在 驱 动 74HC00 时 的 高 电 平 与 低 电 平 扇 出 系数 。18解：若输出高电平为 VCC-0.1V 时，高电平扇出系数 NH=IOHmax/IIH=0.02mA/1A=20若扇出低电平为 0.1V 时，低电平扇出系数 NL=IOLmax/IIL=0.02mA/1A =20【题 3-11】 查阅商业温度范围的 74HC00 芯片手册，回答如下问题：（1）电源电压范围；（2）输出高电平电压范围；（3）输出低电平电压范围；（4）输入高电平电压范围（5）输入低电平电压范围；（6）该芯片的静态电源电流；（7）典型传播延迟时间；（8）扇出系数。解：（1）电源电压范围 26V（2）输出高电平范围：当 IOH20A 时：（Vcc0.1V）Vcc当 Vcc=3V、|I OH|2.4mA 时：2.34V3V当 Vcc=4.5V、 |IOH|4mA 时：3.84V4.5V当 Vcc=6V、|I OH|5.2mA 时：5.34V6V（3）输出低电平范围：当 IOL20A 时：GND+0.1V当 Vcc=3V、|I OL|2.4mA 时：0V0.33V当 Vcc=4.5V、 |IOL|4mA 时：0V0.33V当 Vcc=6V、|I OL|5.2mA 时：0V0.33V（4）输入高电平电压范围当 Vcc=2V 时， 1.5V2V当 Vcc=3V 时， 2.1V3V当 Vcc=4.5V 时， 3.15V4.5V当 Vcc=6V 时， 4.2V6V（5）输入低电平电压范围；当 Vcc=2V 时， 0V0.5V当 Vcc=3V 时， 0V0.9V当 Vcc=4.5V 时， 0V1.35V当 Vcc=6V 时， 0V1.8V（6）该芯片的静态电源电流；6V 时：2A/每封装（7）典型传播延迟时间；Vcc=2V 时，t PHL= tPLH=75ns；Vcc=3V 时，t PHL= tPLH=30ns；Vcc=4.5V 时， tPHL= tPLH=15ns；Vcc=2V 时，t PHL= tPLH=13ns；（8）扇出系数。如果保证输出电流小于 20A 时输出高低电平，则由于输入漏电流为1A ，因此有扇出系数为 20。19【题 3-12】 请叙述 CMOS 数字电路输入端不能悬空的原因。解：因为 CMOS 电路的输入端具有非常高的输入阻抗，容易受到干扰，一旦受到干扰后，会使输出电平发生转换，产生功耗，因此输入端不能悬空，应该连接确定的逻辑电平。【题 3-13】 去耦电容的安装位置与芯片电源引脚之间的距离有何关系？解：去耦电容的作用是消除芯片动作对电源电流的影响，或是消除电源电压波动对芯片的影响，因此越接近芯片的电源引脚越好。【题 3-14】 门电路有哪两个重要时间参数？各有何意义？解：一个是输出瞬变时间，门电路的输出从一个状态向另外一个状态转换需要的过渡时间。另外一个是传输延迟时间，是输入信号变化到输出信号变化之间需要的时间。【题 3-15】 某 CMOS 开漏输出门驱动发光二极管，若电源电压为 5V，发光二极管电流为 5mA，发光管压降为 1.8V，试计算上拉电阻值。解：忽略开漏输出门的管压降，上拉电阻 R（5-1.8）/5=0.64k【题 3-16】 试判断图题 3-16 中哪个三极管是导通或是截止的。图题 3-16解：（a）导通；（b）截止；（c）导通；（d）截止【题 3-17】 请查阅 74LS00 手册，确定该门的高电平与低电平噪声容限。解：查手册 74LS00，VCC=5V 时：VIHmin=2V，V ILmax=0.8V-400A 拉电流时：V OHmin=2.7V；8mA 灌电流时，V OLmax=0.5V低电平噪声容限：V NL= VILmaxV OLmax=0.8V0.5V=0.3V高电平噪声容限：V NH= VOHminV IHmin=2.7V2V=0.7V【题 3-18】 请回答 TTL 电路的灌电流能力强还是拉电流能力强？解：灌电流能力为 8mA，拉电流能力为 0.4mA，因此灌电流能力强。【题 3-19】 试计算 74LS 系列门驱动 74LS 系列门时的扇出系数。解：查手册可知，I IH=20A；I IL=0.4mA20因此有 NH=IOHmax/IIHmax=400/20=20NL=IOLmax/IILmax=8/0.4=20【题 3-20】 当 74LS 系列门电路采用拉电流方式驱动流过 5mA 电流的发光二极管时，出现什么情况？若是采用 74HC 系列电路驱动，有什么不同吗？ 解：74LS 下列电路的拉电流能力只有 0.4mA，因此驱动发光二极管时，二极管亮度很小；而采用 74HC 系列电路时，有足够的驱动能力使发光二极管发光。【题 3-21】 连接 5V 电压的上拉电阻要保持 15 个 74LS00 输入为高电平，上拉电阻的最大阻值是多少？若按照计算的最大阻值，高电平噪声容限为多少？解：若使上拉高电平与 74LS 输出高电平 VOHmin 相同，则有Rmax=（ VccV OHmin）/（15I IHmax）= （52.7）/ （1520A）=7.66k选为 7.5k。对于所选 7.5k 电阻，有上拉高电平=5（7.5k（1520A） ）=2.75V，因此有噪声容限为 0.75V。【题 3-22】 有源输出（图腾柱）与集电极开路（OC）输出之间有什么区别？解：OC 门输出端只能输出低电平和开路状态，其输出级需要上拉电阻才能输出高电平，且上拉电源可以与芯片电源不同，因此常用于不同电源电压芯片之间实现信号电平变换，OC 门输出端可以并联实现线与；有源输出可以输出低电平与高电平，两个有源输出端连接在一起时，若是一个输出端输出高电平，另外一个输出端输出低电平时，可引起较大电流损坏输出级。【题 3-23】 查阅商业温度范围的 74LS00 芯片手册，回答如下问题：（1）电源电压范围；（2）输出高电平电压范围；（3）输出低电平电压范围；（4）输入高电平电压范围；（5）输入低电平电压范围；（6）该芯片的电源电流；（7）典型传播延迟时间；（8）扇出系数。解：（1）电源电压范围 4.755.25V（2）输出高电平范围：当|I OH|0.4mA 时：2.7V5V（3）输出低电平范围：当 IOL8mA 时：00.5V（4）输入高电平电压范围：2V5V（5）输入低电平电压范围；00.8V（6）该芯片的静态电源电流；5.5V 时：I CCH=1.6mA/每封装5.5V 时：I CCL=4.4mA/每封装（7）典型传播延迟时间；21tPHL =10ns；tPLH=9ns；（8）扇出系数。高电平输入电流 IIH=20A，输出 IOH 为 400A，因此高电平扇出系数为 20。低电平输入电流 IIL=0.4mA，输出 IOL 为 8mA，因此低电平输出心事为 20。【题 3-24】 试确定图题 3-24 所示 74LS 门电路的输出状态（设电源 VCC 为 5 V） 。图题 3-24解：Y1=高电平；Y2=开路；Y3=高电平； Y4=高阻；Y5=高电平；Y6=高电平Y7=高电平；Y8=高阻；Y9= 高电平；Y10=高电平【题 3-25】 试确定图题 3-25 所示 74HC 门电路的输出状态（设电源 VCC 为 5 V） 。图题 3-25解：Y1=高电平；Y2= 低电平；Y3=低电平【题 3-26】 试确定图题 3-26 所示 74LS 门电路的输出负载是灌电流还是拉电流，并确定最大电流值。图题 3-2622解：（1）输出低电平，因此是灌电流负载，保证输出为 0.5V 时的最大电流值为 8mA。（2）输出高电平，因此是拉电流负载，保证输出为 2.7V 时的最大电流值为 0.4mA。【题 3-27】 写出图题 3-27 所示电路的逻辑函数式。若是每个门的 IOL（max）=20mA，V OL（max） =0.25V，假设 Y 端连接 10 个 TTL 负载。试求电源电压是 5V 情况下的最小上拉电阻值。图题 3-27解：逻辑函数式： EFCDABY若假设每个 LS TTL 低电平输入电流为 0.4mA，则有：Rmin=（ Vcc-VOLmax）/（I OLmax100.4）=（5V 0.25V）/（20mA-4mA）0.3k【题 3-28】 图题 3-28 所示的 74LS 电路中，若是 VI1 为下列情况时，V I2 为多少？（这里假设电压表内阻为 50k） 。（1）V I1 悬空。（2）V I1 接低电平（ 0.3V） 。（3）V I1 接高电平（ 3.6V） 。（4）V I1 经过 68电阻接地。（5）V I1 经过 10k电阻接地。图题 3-28解：设肖特基二极管压降为 0.25V，晶体管发射结压降 0.6V，则有（1）V 121V；（2）V 120.3V；（3）V 121V；（4）V 120V；（5）V 121V；【题 3-29】 试说明如下各种门电路中哪些输出端可以直接并联使用？（1）具有推拉输出（图腾柱）的 TTL 电路。（2）TTL 电路 OC 门。（3）TTL 电路三态门。（4）具有互补输出（非门）结构的 CMOS 电路。（5）CMOS 电路 OD 门。23（6）CMOS 电路三态门。解：（2） （3） （5） （6）可以。第 4 章 习题与参考答案【题 4-1】 写出图题 4-1 的输出逻辑函数式。图题 4-1解：（1） CABY1（2） DBCABDD）（【题 4-2】 使用与门、或门实现如下的逻辑函数式。（1） （2） （3）YABCYA（ ） Y解：&1ABCD Y11&ABCDY2&AB 1 Y3C.【题 4-3】 使 用 与 门 、 或 门 和 非 门 ， 或 者 与 门 、 或 门 和 非 门 的 组 合 实 现 如 下 的 逻 辑 函 数 式 。（1） （2） （3）YACB（ ） YABCEFG（ ）& 1 Y1.1ABC.&1 Y2.1ABC&11&1ABC.EFG.Y3.24【题 4-4】 试 写 出 图 题 4-4 所 示 电 路 的 逻 辑 函 数 式 ， 列 出 真 值 表 ， 并 分 析 该 电 路 的 逻辑 功 能 。图题 4-4解： BCAY1A B C Y10 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1此电路是三人表决电路，只要有两个人输入 1，输出就是 1。 DABCCBADABCDBACY 2A B C D Y20 0 0 0 00 0 0 1 00 0 1 0 00 0 1 1 00 1 0 0 00 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 11 0 0 0 01 0 0 1 01 0 1 0 01 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 1 1251 1 1 0 11 1 1 1 0该电路在 4 个输入中有 3 个为 1 时，输出 Y2 为 1。【题 4-5】 逻辑电路与其输入端的波形如图题 4-5 所示，试画出逻辑电路输出端 Y 的波形。图题 4-5解： BAYBA.Y.【题 4-6】 图题 4-6 所示的逻辑电路中，与非门为 74LS00，或非门是 74LS02，非门是 74LS04。试分析该电路的最大传输延迟时间。图题 4-6解：74LS00、74LS02 和 74LS04 的最大 tPHL 和 tPLH 都是 15ns，因为 A 信号经过 4 级门达到输出端 X，因此最大传输延迟时间为 415ns=60ns。【题 4-7】 图题 4-7 所示的是家用报警器装置，该装置具有 6 个开关，各开关动作如下：& & & &11111 11MENRSTWDGALARM74HC04 74LS0874HCT32+5V+5V1k1kR RR12 6.+5V.2.2kR6SPK9013.图题 4-726人工报警开关 M，该开关闭合时，报警信号 ALARM=1，开始报警。报警使能开关 EN，该开关闭合时，窗户、门和车库信号才能使 ALARM=1。复位开关 RST，该开关断开时，取消报警。窗户开关 W，该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1，开始报警。门开关 D，该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1，开始报警。车库开关 G，该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1，开始报警。（1）试写出图示电路的逻辑函数式。（2）该 报 警 装 置 采 用 了 HC、 LS 和 HCT 系 列 的 门 电 路 ， 试 计 算 电 路 接 口 之 间 的 噪 声 容 限 。（3）确 定 开 关 与 74HC04 之 间 、 74HCT32 与 9013 晶 体 管 之 间 的 接 口 电 路 是 否 可 以 正 确 动 作 。（4）试计算该电路的最大静态功耗，若用 5V 电压、800mAh 的电池供电，可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如下：四 2 输 入 或 门 74HCT32 的 静 态 电 源 电 流 ICC=20A， 每 个 引 脚 附 加 电 源 电 流 ICC=0.5mA； 六非门 74HC04 的电源电流 ICC=2A；四 2 输入与门 74LS08 的电源电流ICCH=4.8mA，I CCL=8.8mA。解：（1）图示电路的逻辑函数式为： ）（ GDWRSTENML（2）三种逻辑电路之间的噪声容限74HC04 驱动 74LS08，高电平噪声容限为 4.9V2V=2.9V；低电平噪声容限0.8V0.26V=0.54V。74HCT 的输入信号兼容 TTL，因此 LS08 电路可以驱动 HCT32 电路，因此噪声容限计算如下：高电平噪声容限=2.4V-2V=0.4V；低电平噪声容限为 0.8V-0.5V=0.3V。（3）输入开关与逻辑电路之间、逻辑电路与 9013 晶体管之间是否正常动作输入开关信号 RST、D 、G、W 的与 74HC04 连接，由于 HC 系列电路的输入电阻很大，只需要 1A 电流，因此开关信号的高电平近似为 5V，低电平近似为 0，因此高电平噪声容限为 1.5V，低电平噪声容限为 1.5V；输入开关信号 EN 与 74LS08 连接，74LS08 低电平输入电流为 0.4mA，因下拉电阻为 1k，因此输入低电平 VIL 为 0.4V，因此低电平噪声容限为 0.8V0.4V=0.4V，高电平噪声容限为 5V-2V=3V。输入开关信号 M 与 74HCT32 连接，由于 74HCT32 的输入电流为 1A，因此开关输入信号的高电平接近于 5V，低电平接近于 0V，因此高电平噪声容限为 5V2V=3V，低电平噪声容限为 0.81=0.8V；HCT32 的高电平驱动能力在 4mA 时，可保证输出高电平为 4V，因此有 9013 三极管的基极电流为 IB=（V OHmax-VBE）/R 6=（4V-0.7V）/2.2k =1.5mA。若 9013 的电流放大倍数为 180 倍，因此有临界饱和集电极电流 IC=1.5mA180=270mA，也就是 IC 小于270mA 时，9013 处于饱和区，大于 270mA 时 9013 处于放大区。若蜂鸣器 SPK 的工作电流为 20mA，因此 9013 可以可靠饱和导通。（4）试计算该电路的最大静态功耗，若用 5V 电压、800mAh 的电池供电，可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如下：2774HC04 的静态电流为 2A。若是 4 个门都输出高电平，每个驱动 74LS08 的高电平输入电流为 20A，共 80A。 ICC04=2A+420A =82A。74HCT32 的静态电流为 20A；每个引脚附加电源电流 0.5mA，则附加电源电流60.5mA=3.02mA；报警时，74HCT32 在输出高电平时，驱动三极管的基极电流为1.5mA。不报警时的电流：I CC32=20A+60.5mA=3.02mA报警时的电流：I CC32=20A+60.5mA+1.5mA=4.52mA74LS08 的平均静态电流 ICC08=（I CCH+ ICCL）/2=（4.8mA+8.8mA）/2=6.8mA。报警动作时流过上下拉电阻的最大电流 IR=6（5V/1k）=6mA。不报警动作时，3 个上下拉电阻的电流 IR=3（5V/1k）=3mA。报警动作时的蜂鸣器工作电流 ISPK=20mA。蜂鸣器不报警动作时的电源电流 ICC 为：ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR =0.082mA+3.02mA+6.8mA+3mA12.9 mA若是采用若用 5V 电压、800mA h 的电池供电，可以工作时间 t=800/15.961.5h。蜂鸣器动作时的电源电流 ICC 为：ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR+ISPK=0.082mA+4.52mA+6.8mA+6mA+20mA37.4 mA若是蜂鸣器一直报警，5V 电压、 800mAh 的电池只能工作约 800/37.420h。若要增加运行时间，需要全部使用 HC 系列芯片，同时将上下拉电阻阻值增加到400k，则蜂鸣器不动作时的电源电流为：ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR=6A+8A +14A+12.5A3=0.066mA这里所用的 HC 电路的静态电流都是 2A，每用一个引脚增加 1A。3 个上下拉电阻的电流为 12.5A3=37.5A。因此 800mAh 的电池供电，可以工作时间t=800/0.06612121h，约为 505 天。【题 4-8】 试用 74LS147、74LS04 和 74LS21 组成一个 09 按键编码器，要求输出