数字电子技术- 例题解析-123章

第二章例题解析【例1】用代数法化简下列各式解答本题要求读者应用逻辑代数公式和定理进行逻辑运算，以便消去多余的乘积项和多余的因子，从而得到逻辑函数的最简式。【例2】用卡诺图法化简下列各式例3分析图237各电路的逻辑关系，写出相应的逻辑表达式。EDCBA12VF111ABCDEF2ABCDEFRF33ABCDEFR411F412图P23712212例4试计算图239中各小题的电流及VA电平，其中二极管D1,D2为锗管，D3，D4为硅管，他们的反相电流可忽略不计。（A）1010KVA10K20I2D1IDI11010KVA10K5I2D2IDI1ID（B）1010KVAI2D3I1ID3（C）0V3VD4I210K2VID4图239例5试分析图240所示电路中的T，D两管在输入高电平和低电平下的工作状态及相应的输出V02010K2KRCIBR2BTV0DVD4VVCC（10VVCIC1K4V1VV1R1VB10VIE图240例6在图242所示电路中，输入信号的高，低电平分别为55V和03V。已知R151K，R243K，R316K，RC15K，EC12V，EB8V，E05V，试问（1）当三极管的30时，三极管能否可靠的截止和饱和导通（2）为了保证三极管在输入高电平时导通，的下限值应为多少（3）为了保证三极管在输入低电平时能可靠的截止，EB的上限值（EB绝对值的最小值）时多少RCIBTV0D4E0ECVCICEB图242R3I3R2I2I1R1V1VDD1D2D3P例7反相器电路如图243所示。图中EC为12V，EB12V,R115K，R218K，设T管VCES，VBE07V。试问（1）当V1为何值时，T管饱和（2）若V130V，V0端灌入电流为多大时，T管脱离饱和ECRCV0IRCILEBV1R1I1VBTIBI2R2图243【例8】在图244所示的各个电路中，试问晶体管工作于何种状态解答（1）图244（A）所示电路的工作状态令VBESAT07V，由欧姆定律可知MAIB106576则集电极电流为MAIBC35106由KVL定律可得到VRIVVCE7612由此可知，该晶体管处于放大状态。（2）图244（B）所示电路的工作状态令VBESAT07V，由欧姆定律可知MAIB24071则集电极电流为MAIBC69240由KVL定律得到VRVVCE04251显然不合理。若晶体管处于饱和状态，则管压降为VCES，由KVL定律得到MARVVICESS8512若IB0440由此可见，该晶体管处于饱和状态。（3）图244（C）所示电路的工作状态。由图可知，0BEV，显然该晶体管处于截止状态。【例9】判断图245各小题中硅三极管处在什么工作状态分别求出它们的基极电流IB、集电极电流IC、发射极电流IE，并求出相应的VC值。解答（A）由图VBVE，发射结正向偏置，08157MAIB而临界饱和值为260531,31702MAIMAICSBCS有BSI，所以三极管处于放大工作状态。由此，084,4085MAIIMAICBEBC121VV（B）由图VBVE，发射结正向偏置3075IB而临界饱和值为0715243,431705AIAICSBCS有BSI，所以三极管处于饱和状态。由此3VEC714057157130,MAIIMIBCEC（C）设图中三极管的B极断开，如图246所示，则B的电位为83VVB所以当B与B连接时，发射结正向偏置。2140571021AIIB而临界饱和值为357,5MIMAICSBCS有B，所以三极管处于放大工作状态。由此，426103I15216340VIVAICCBE（D）解法同上述（C）小题VBBI端接高电平，表示允许有Y信号输出。另外，最高级只需要进行两位数比较，所以多余的两位全部接0【例16】试分析图333电路中当A、B、C、D单独一个改变状态时是否存在竞争冒险现象。如果存在，那么都发生在其他变量为何种取值的情况下分析本题电路中，当A、B、C、D仅有一个输入端变化时，变量都将分为两路进入输入端的与非门，故将出现竞争冒险。解答由输入端写出Y的逻辑表达式YACDB分析如下当CD1、BD1、0、（即C1、D1、B0）时，A，将出现竞争冒险现象。当CD0、AD1、1、（即C0、D1、A1）时，Y,将出现竞争冒险现象。当1、B1即B1、AD1时，YC,将出现竞争冒险现象。当B、BC0、C1（即C1、A与B不全为1时），将出现竞争冒险现象。【例17】当CMOS和TTL两种门电路相互连接时，要考虑哪几个电压和电流参数这些参数应该满足怎样的关系解答当CMOS和TTL两种门电路相互连接时，需要考虑驱动门输出的电压和电流值VOH（MIN）、VOL（MAX）、IOH（MAX）、IOL（MAX），负载门输入端的电压和电流值VIH（MIN）、VIL（MAX）、IIH（MAX）、IIL（MAX）。驱动门和负载门是否匹配需要考虑两个因素。一个是逻辑门电路的扇出问题，即驱动门必须能对负载门提供足够的灌电流或者拉电流。灌电流情况下应该满足IOL（MAX）IIL（TOTAL）拉电流情况下应该满足IOH（MAX）IIH（TOTAL）另一个是逻辑电平兼容性问题，驱动门的输出电压必须满足负载门所要求的高电平或者低电平输入电压的范围。即VOH（MIN）VIH（MIN）VOL（MAX）VIL（MAX）如果上述条件均满足，则两种门电路可以直接相互连接；如果不满足，则需要通过上拉电阻或电平移动器等接口电路进行连接。【例18】当用74LS系列TTL电路去驱动74HC系列CMOS时，试简述其设计思路，是否需要接口电路计算扇出系数，并对接口电路就开关速度和功耗两方面做出评价（设用一个74LS逻辑门作为驱动器件，并且它的高电平输出时的漏电流为02MA）。解答（1）因为74LS系列TTL电路的输入为低电平时，输出高电平电压值为VOH（MIN）27V，而74HC系列的VIH（MIN）35V，两种电路的电压不兼容，当用74LS系列TTL电路去驱动CMOS电路时，需要另加接口电路，如图题解362所示。由于CMOS门的IIL（MAX）和IIH（MAX）均很小，远满足条件IOL（MAX）IIL（TOTAL）和IOH（MAX）IIH（TOTAL），理论上扇出数可以很大。但CMOS门电路的输入电容较大，负载门过多会影响电路的开关速度。取扇出数N020。RP式（316）和式（317）来计算。（2）RP（MIN）的值按（316）计算，VOL（MAX）05V，IOL（MAX）8MA，IIL（MAX）0001MA，得RP（MIN）KMAVITOALLOL56020185MAXX（C（3）RP（MAX）的值按式（317）计算，VOH（MIN）27V