《门电路习题》PPT课件.ppt

1 第三章习题课 TTL电路输入级采用多发射极晶体管 输出级采用推拉式结构 所以工作速度较快 负载能力较强 是目前使用最广泛的一种集成逻辑门 应掌握好TTL门电气特性和参数 MOS电路属于单极型电路 CMOS电路具有高速度 功耗低 扇出大 电源电压范围宽 抗干扰能力强 集成度高等一系列特点 使之在整个数字集成电路中占据主导地位的趋势日益明显 小结 本章总的要求 熟练掌握TTL和CMOS集成门电路输出与输入间的逻辑关系 外部电气特性 包括电压传输特性 输入特性 输出特性和动态特性等 了解和掌握各类集成电子器件正确的使用方法 重点 TTL电路与CMOS电路的结构与特点 附 门电路的常见逻辑符号 7 当输入为0V 5V时 基极回路等效电路如图 解 知识点1 三极管开关电路 其戴维宁等效电路如图 RB 5 1 20k 4 1k 8 1 vI 0V时 此时发射结反偏 T截止 vO 10V 等效电路如图 2 vI 5V时 此时发射结正偏 T饱和 vO VCE sat 0 1V 等效电路如图 9 3 输入端悬空时 基极回路等效电路如图 此时发射结反偏 T截止 vO 10V 10 3 12图示电路 试计算当输入端分别接0V 5V和悬空时输出电压vO的数值 并指出三极管工作在什么状态 三极管导通后vBE 0 7V 解 当输入为0V 5V时 基极回路等效电路如图 其戴维宁等效电路如图 RB 4 7k 18k 3 7k 11 1 vI 0V时 此时发射结反偏 T截止 vO 5V 2 vI 5V时 此时发射结正偏 T饱和 vO VCE sat 0 1V 12 3 输入端悬空时 基极回路等效电路如图示 其戴维宁等效电路如图示 RB 4 7 3 18 5 4k T饱和 vO VCE sat 0 1V 此时发射结正偏 题知识点2 二极管与门 或门的应用p131图2 18 四版 在CMOS电路中有时采用下图 a b 所示的扩展功能用法 试分析各图的逻辑功能 写出Y1Y2的逻辑式 已知电源电压VDD 10V 二极管的正向导通压降为0 7V a 二极管构成与门 C D E只要有一个为低电平 则vI1为低电平 b 二极管构成或门 C D E只要有一个为高电平 则vI2为高电平 题知识点2 二极管与门 或门的应用 在CMOS电路中有时采用下图 c d 所示的扩展功能用法 试分析各图的逻辑功能 写出Y3Y4的逻辑式 已知电源电压VDD 10V 二极管的正向导通压降为0 7V c 二极管构成或门 Y1 Y2只要有一个为高电平 则Y3为高电平 d 二极管构成与门 Y1 Y2只要有一个为低电平 则Y4为低电平 15 3 14指出图示各门电路的输出是什么状态 已知这些门电路都是74系列TTL门电路 知识点3 TTL门电路的输入端负载特性 见P156图P3 14 因控制端无效Y6处于高阻态 18 3 15指出图示各门电路的输出是什么状态 已知这些门电路都是CC4000系列CMOS门电路 知识点3 COMS门电路的输入端负载特性 P156图P3 15 20 3 16图示电路中 与非门GM最多可驱动多少个同样的与非门 要求GM的高低电平满足VOH 3 2V VOL 0 4V 与非门的输入电流为IIL 1 6mA IIH 40 A VOL 0 4V时输出电流最大值为IOL max 16mA VOH 3 2V时输出电流最大值为IOH max 0 4mA IOL max 16mA IIL 1 6mA 因输入低电平时每个与非门输入端总电流为IIL 知识点4 扇出系数 与非门输入特性 21 IOH max 0 4mA IIH 40 A 因输入高电平时每个与非门输入端总电流为2IIH 综合 N 5 知识点4 扇出系数 或非门输入特性 3 17 解 当时 可以求得当时 又可求得故能驱动5个同样的或非门 已知 23 3 18 试说明在下列情况下 用万用表测量图中vI2得到的电压各为多少 与非门为74系列TTL电路 万用表使用5V量程 内阻为20K V 解 等效电路 3 vI1 3 2V vB1 2 1V vI2 1 4V 1 vI1悬空 vB1 2 1V vI2 1 4V 2 vI1 0 2V vB1 0 9V vI2 0 2V 知识点5 与非门输入端电平互相影响 24 4 vI1经51 电阻接地 vB1 0 75V vI2 0 05V 5 vI1经10k 电阻接地 vB1 2 1V vI2 1 4V 举例见P122例3 5 3 计算图中电阻RP取值范围 已知 VOH 3 4V VOL 0 2V VIH min 2 0V VIL max 0 8V IIH 0 04mA 解 当 VOH时 要求VIH min VOH IIHRPVIH min 当 VOL时 要求VIL max RP0 69K RP35K 对于74系列 当RP 2K时 就达到1 4V 综合两种情况RP应按此式选取 牢记 RP大于2K欧姆时 输入等效为高电平 小于0 7K欧姆时 输入等效为低电平 26 3 23计算图中RL阻值范围 其中G1 G2 G3是74LS系列OC门 输出管截止时的漏电流为IOH 100 A 输出低电平VOL 0 4V时允许的最大负载电流为ILM 8mA G4 G5 G6是74LS与非门 它们的输入电流为IIL 0 4mA IIH 20 A V CC 5V 要求OC门的输出高电平VOH 3 2V 输出低电平VOL 0 4V 解 RL V CC G2 G1 G4 G5 G6 G3 1 输出高电平时 RL不能太大 应满足 知识点6 上拉电阻计算 27 RL V CC G2 G1 G4 G5 G6 G3 2 只有一个门输出低电平时 RL不能太小 应满足 28 3 25图示是一个继电器线圈驱动电路 要求在vI VIH时三极管截止 而vI 0时三极管饱和导通 已知门输出管截止时的漏电流IOH 100 A 导通时允许流过的最大电流ILM 10mA 管压降小于0 1V 三极管 50 继电器线圈内阻240 电源电压VCC 12V VEE 8V R2 3 2k R3 18k 试求R1的阻值范围 解 知识点6 OC门上拉电阻的计算 29 2 vI 0时 VP为高电平 R1不能太大 否则 三极管基极电流小 不饱和 30 5V RB G1 RC 即 IL I ILM 3 26 1 求RB的取值范围 2 若将OC门换成推拉式输出的TTL电路 会发生什么情况 解 1 31 G1输出高电平时 输出管截止 三极管应饱和 RB不能太大 否则 三极管基极电流小 不饱和 5V RB G1 RC 32 2 若将OC门换成推拉式输出的TTL电路 则TTL门电路输出高电平时为低内阻 而且三极管的发射结导通时也是低内阻 因此可能因电流过大而使TTL电路和三极管受损 等效电路如图示 判断题 正确打 错误的打 1 TTL与非门的多余输入端可以接固定高电平 2 当TTL与非门的输入端悬空时相当于输入为逻辑1 3 普通的逻辑门电路的输出端不可以并联在一起 否则可能会损坏器件 4 两输入端四与非门器件74LS00与7400的逻辑功能完全相同 5 CMOS或非门与TTL或非门的逻辑功能完全相同 6 三态门的三种状态分别为 高电平 低电平 不高不低的电压 7 TTL集电极开路门输出为 时由外接电源和电阻提供输出电流 8 一般TTL门电路的输出端可以直接相连 实现线与 9 CMOSOD门 漏极开路门 的输出端可以直接相连 实现线与 10 TTLOC门 集电极开路门 的输出端可以直接相连 实现线与 填空题 2 OC门称为门 多个OC门输出端并联到一起可实现功能 OC 电源 负载 集电极开路 线与 3 三态输出门其输出端有三种可能出现的状态 高阻 高电平 低电平 选择题 1 三态门输出高阻状态时 是正确的说法 A 用电压表测量指针不动B 相当于悬空C 电压不高不低D 测量电阻指针不动 2 以下电路中可以实现 线与 功能的有 A 与非门B 三态输出门C 集电极开路门D 漏极开路门 3 以下电路中常用于总线应用的有 A TSL门B OC门C 漏极开路门D CMOS与非门 4 逻辑表达式Y AB可以用实现 A 正或门B 正非门C 正与门D 负或门 A B D C D A C D 5 TTL电路在正逻辑系统中 以下各种输入中相当于输入逻辑 1 A 悬空B 通过电阻2 7k 接电源C 通过电阻2 7k 接地D 通过电阻510 接地 A B C 6 对于TTL与非门闲置输入端的处理 可以 A 接电源B 通过电阻3k 接电源C 接地D 与有用输入端并联 A B D 7 CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是 A 微功耗B 高速度C 高抗干扰能力D 电源范围宽 A C D 9 下图TTL电路中 实现下图所示各输出逻辑的正确电路是 8 某TTL与非门的三个输入分别为A B C 现只需用A