全数字电子技术基础课后答案夏路易

1、数字电子技术基础教程习题与参考答案( 2010 1第 1 章 习题与参考答案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：( 125=( 110012=( 318= ( 1916(243=( 1010112= (53 8= ( 2b16(356=( 1110002= (70 8= (3816(4 ( 1001110 2、 ( 116 8、 (4e 161- 2 】 将下列二进制数转换为十进制数。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(

2、ff 16=255(2 (3ff 16=1023( 3 ( ab 16=171(4 (13ff 16=51191- 4 】 将下列十六进制数转换为二进制数。111 ；( 2 9c；( 3 b1 ；( 4 af解： ( 1 ( 1116= ( 00010001 2( 2 ( 9c 162(3 (b1 16= (1011 0001 2( 4 ( af 1621- 5 】 将下列二进制数转换为十进制数。11110.01 ；( 2 1010.11 ；( 3 1100.101 ；( 4 1001.0101解： ( 1 ( 1110.01 2=14.25(2 (1010.11 2=10.75(3 ( 10

3、01.0101 2=9.31251- 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 2(3 5.8=(101.1100 2(4 101.71= (1100101.1011 21- 7 】 写出下列二进制数的反码与补码(最高位为符号位。解： ( 1 01101100 是正数，所以其反码、补码与原码相同，为 011011002- 8 】 将下列自然二进制码转换成格雷码。000； 001； 010； 011； 100； 101 ； 110； 111

4、解：格雷码： 000、 001、 011、 010、 110、 111、 101、 1001- 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、

5、1010、 1011、 1001、 1000、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图题2-12-1 (b)波形时的输出端b、c的波形解：【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：【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：【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：【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

6、需要为y=b或y=b。解：可采用异或门实现，y ab ab,逻辑电路如下：【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：y a-b,有如下逻辑图。【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 y a b,逻辑图如下：【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

7、信号b与报警信号之间的关系为 y a-b,逻辑图如下：【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) abc ; (3) abc ; (4) abc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) a b; (2) a b c ; (3) a b c ; (4) a b c解：(1) a=0 , b=0(2) a=0 , b=1 或 c=1(3) a=1, b=0, c=1(4) a

8、=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) y abc ab; (2) y (a b)(a b)解：(1) y abc ab a (c b)abcy00000010010001101001101111001111(2) y (a b)(a b) a当a取1时，输出丫为1,其他情况y=0。【题2-12 试证明如下逻辑函数等式。(1) ababc ab; (2)ab(ccacab ac;(3) a(bc bc) ac a(bc) ac解：(1)左边 ab abcab(1c)ab右边(2)左边二 ab(c c) ac ab ac 右边(3)左

9、边=a (bc bc) ac a (bc) ac 右边【题2-13 对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。(1)y1ab ; (2) y2ab； (3)y3ab(c d)； (4) 丫4(a bc cd)bc解：(1)y1ab ab(2) y2aba b(3) y3 abc d) ab (c d) a b cd(4)【题2-14 试用代数法化简如下逻辑函数式。(1) y1 a(a b) ; (2) y2 bc bc ; (3) y3 a(a ab) 解：(1)y a(a b) =a y2 bc bc =c(3) y3 a(a ab) =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

10、。(1) x ab abc abcd abc de ; (2) y2 ab abc a;(3) y3 ab (a b c ab解：(1) y1 ab abc abcd abc de ab(2) y2 ab abc a = a c(3) y3 ab (a b c ab = ab 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) yiabc(a b c) abcd ; (2)y2abcd abcd 丽cd;(3) y3 abc (ab c(bc ac)解：(1)y,abc(a b c) abcd = ab(2) y2 abcd abcd abcd = ab cd(3) y3 ab

11、c (ab c(bc ac) =abc【题2-17 将如下逻辑函数式转换成最小项之和形式。(1) y1 (a b)(c b) ; (2) y2 (a bc)c ; (3) y3 ab cd (ab cd);(4) y4 ab(bc bd)解：(1) y1 (a b)(c b) = m (1,5,6,7)(2) y2 (a bc)c = m (5,7)(3) y3 ab cd (ab cd)= m (3,7,11,12,13,14,15)(4) y4 ab(bc bd) m (13,15)【题2-18 试用卡诺图化简如下逻辑函数式。(1) y1abc abc b;(2)y2a abc ab;(3

12、)y3ac ab ab ;(4)y4ab c ac c解：(1) y1 abc abc b(2) y2 a abc ab;(3) y3 ac ab ab(4) y4 ab c ac c解：(1) f(a,b,c, d)(2) f(a,b,c,d)(3) f(a,b,c, d)【题2-19 试用卡诺图化简如下逻辑函数式。m(0,1,2,8,9,10,12,13,14,15)； m(2,4,5,6,7,11,12,14,15);m(0, 2,4,6,7,8,12,14,15)【题2-20 试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式。解:解:(1)将如下逻辑函数式画成真值表(2)(3)【题(1) f(

13、a,b,c, d)(2) f(a,b,c, d)(3) f(a,b,c, d)【题2-21m(3,5,8,9,10,12)m(4,5,6,13,14,15) m(0,2,9,11,13)d(0,1,2,13);d(8,9,10,12);d(4,8,10,15)解：(1) fi abc abc abc ;abcy00000010010101101000101111001111(2) f2 abcd abcd ab cd abc dabcdy0000100010001000011001000010110110101r 1101000010011101001011011000110101110011

14、110解：(1) y ab a b(2) y (a b)c ac bc【题2-24 画出如下逻辑函数式的逻辑电路图。(1) ab ab;(2) ab ab abc;(3) ab(c d);(4) a b(c d(b c)【题2-25 写出表题2-25的与或逻辑函数式。【题2-26 用与非门实现如下逻辑函数。(1) f abc = abc(2) f ab cd = ab cd abcd(3) f (a b)(c d) = ac bc ad bd【题2-27用或非门实现题 2- 26中的逻辑函数(1) f abc = abc abcac bc ad bd表题2- 25ad bd【题2-23 写出图

15、题2-23所示逻辑电路的逻辑函数式图题2- 23(2) f ab cd = ab cd a b c dac bc ad bdac bc ad bd(3) f (a b)(c d) = ac bc ad bd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：【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：

16、正逻辑：5v、- 8v代表逻辑0; +5v、+8v代表逻辑1若是负逻辑：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？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：abcdy000010001100101001110.100101011011010111010001100111010110110110011

17、10111110111110abcdy000010001000100001100100101010011000111010 100110010101001011011000110101110011110【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, vcc=4.5v 时：vihmin=3.15v , vilmax = 1.35v201a 负载电流时: vohmin =4.4v , volmax=0.1vvnl= vilmax volmax=1.35v 0.1v=1.25vvnh= vohmin v ihmin =4.4v

18、 3.15v=1.25v4ma 负载电流时：v ohmin =4.18v ， v olmax =0.26vvnl= vilmax volmax=1.35v 0.26v=1.09vvnh= vohmin vihmin=4.18v 3.15v=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（vcc=4.5v） 。解：可以保持v oh4v ，因为vohmin =4.18v【题 3-9】 请查阅 74hc04 手册

19、，确定该器件在灌电流4 ma 负载时，可否保持volmax 0.4vvcc=4.5v ） 。解：可以保持v ol0.4v ，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。解：若输出高电平为 vcc-0.1v时，高电平扇出系数nh=iohmax/ilh=0.02ma/1（1 a=20若扇出低电平为 0.1v时，低电平扇出系数nl = iolmax/ill=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

20、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iohw 20 da时：（vcc0.1v） vcc当 vcc=3v、|ioh|w 2.4ma 时：2.34v3v当 vcc=4.5v、|ioh|w 4ma 时：3.84v4.5v当 vcc=6v、|ioh|w 5.2ma 时：5.34v6v（3）输出低电平范围：当iolw20da时：gnd+0.1v当 vcc=3v、|iol|w 2.4ma 时：0v0.33v当

21、 vcc=4.5v、|iol|w 4ma 时：0v0.33v当 vcc=6v、|bl|w5.2ma 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：2aa/每封装7）典型传播延迟时间；vcc=2v 时， tphl= t plh =7

22、5ns；vcc=3v 时， tphl= t plh =30ns；vcc=4.5v 时，tphl= tplh=15ns；vcc=2v 时， tphl= t plh =13ns；( 8)扇出系数。如果保证输出电流小于20da时输出高低电平，则由于输入漏电流为土1a,因此有扇出系数为20。【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

23、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 q【题 3- 16】 试判断图题 3- 16 中哪个三极管是导

24、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：v ih min=2v ， vilmax=0.8v-400 科 a 拉电流时：v0hmin=2.7v； 8ma 灌电流时，volmax=0.5v低电平噪声容限： vnl= vilmaxvolmax=0.8v 0.5v=0.3v高电平噪声容限：vnh= v ohmin v ihmin =2.7v 2v=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

25、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，iih=20a; iil= 0.4ma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

26、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= (vcc vohmin) / (15xllhmax) = (5-2.7) / (15 x 20 科 a ) =7.66k q选为7.5k q。对于所选7.5kq电阻，有上拉高电平 =5 (7.5kqx (15x20a) =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： o

27、c 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

28、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 110hg 0.4ma时：2.7v5v（3）输出低电平范围：当iolw8ma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；tphl =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,

29、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

30、 3- 26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 ， vol （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：y ab cd ef若假设每个ls ttl低电平输入电流为 0.4ma,则有：rmin= ( vcc-v olmax) / ( lolmax 10

31、 x 0.4)=(5v 0.25v) / (20ma-4ma)0.3k q【题3-28 图题3-28所示的74ls电路中，若是 vii为下列情况时，vi2为多少？(这里假设电压 表内阻为50k )。(1) vii 悬空。(2) vii 接低电平(0.3v)。(3) vii 接高电平(3.6v)。(4) vi1经过68 电阻接地。(5) vi1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) v12-1v; (2) v12=0.3v; (3) v12-1v; (4) v12 = 0v; (5) v12 = 1v;【题3-29 试说明如下

32、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。(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)y1 ab ac a a c(2) y2 ab acd bd d a( b cd) a b cd a bc bd【题4-2】 使用与门、或门实现如下的逻辑函数式。(1) 丫 abc d (2) y2 a (cd b)(3)

33、y3 ab c解：【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) x ab bc (2) 丫2 a(c b)(3) y3 abc b( ef g)【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：abcy100000010010001111000【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：y a b【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

34、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4x15ns=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：图题4-7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

35、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、800ma h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=20 a,每个引脚附加电源电流a icc=0.5ma;六非门 74hc04的电源电流icc=2 a;四2输入与门74ls08的电源电

36、流icch=4.8ma , iccl=8.8ma。(1)图示电路的逻辑函数式为：alarm m enrstw d g)( 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 4.9v 2v=2.9v ； 低 电 平 噪声 容 限 0.8v 0.26v=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

37、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1 a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 0.8v 0.4v=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

38、5v 2v=3v ,低电平噪声容限为 0.8 1=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= (vohmax-vbe) /r6= (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=1.5ma x180=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、800

39、ma h的电池供电，可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如下：74hc04 的静态电流为 2 a 。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 20 a,共 80 a。icco4=2 a+4x20 a =82 a。74hct32的静态电流为20 a ;每个引脚附加电源电流0.5ma ,则附加电源电流6x0.5ma=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 。不报警时白电流：icc32=20 a+6 x 0.5ma=3.02ma报警时的电流：icc32=20 a+6 x 0.5ma+1.5ma=4.52ma74ls08

40、的平均静态电流icc08= ( icch+ 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=6x ( 5v/1k q) =6ma。不报警动作时，3个上下拉电阻的电流ir=3x (5v/1kq) =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i cc 为：icc=i cc04+icc32 + icc08+i r =0.082ma+3.02ma+6.8ma+3ma % 12.9 ma若是采用若用5v电压、800ma h的电池供电，可以工作时间t=800/15.9弋61.5h。蜂鸣器动作时的电源电

41、流icc 为：icc=i cc04+icc32 + icc08 + i r+ispk=0.082ma+4.52ma+6.8ma+6ma+20ma 弋 37.4 ma若是蜂鸣器一直报警，5v电压、800ma - h的电池只能工作约 800/37.4弋20h。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=i cc04+icc32+icc08+i r=6 a+8 a +14 a+12.5 a x 3=0.066ma这里所用的 hc 电路的静态电流都是2 a ，每用一个引脚增加1 a 。 3 个上下拉电阻的电流为12.5 ax 3

42、=37.5 a。因此 800ma - h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，要求输出任一按键按下信号en,并输出高电平有效的编码a3a0。解：【题4-9】 试用门电总设计 4线-2线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，gs为1,否则gs=0;还要求没有按键按下时，eo信号为1,否则为0。解：dcbaa1a0gseo0000000100010010001x011001xx10101xxx1110得到：逻辑电路如下图所示。【题4-10】 用3线-

43、8线译码器74ls138和与非门实现如下多输出函数。解：fi(a, b, c) ab bc ac =abc abc abc abc m (3,5,6,7) m3 m5 m6 m7【题4-11 试用3线-8线译码器74ls138和门电路实现一位二进制全减器(输入为被减数、减数 与来自低位的借位；输出为差和向高位的借位)。要求用按键输入减数、被减数和进位，发光二极管显 不减法结果。解：被减数减数借位差借位mnbsubc0000000111010110110110010101001100011111【题4-12】 试用74ls147、74ls46、74ls04与共阳数码管等元件设计一个09按键输入，

44、数码管显示按键数字值的电路。 解：【题4-13 试用门电路设计一个 2选1数据选择器。解：若是输入信号为 a、b,选择信号为s,输出信号为 y,则有： 用门电路实现如下：【题4-14 试用8选1数据选择器74ls151实现如下函数。 解：=m 5(a) m4(a) m6(a m7(1) m 3(1) m 1(1)【题4-15 试用8选1数据选择器74ls151实现一个代码转换电路，输入为3位二进制代码，输出为3位格雷码。解：abcxyz000000001001010011011010100110101111110101111100【题4-16 试用8选1数据选择器74ls151实现4个开关控制

45、一个灯的逻辑电路，要求改变任何 一个开关的状态都能控制灯的状态（由灭到亮，或反之）解：设d、c、b、a为四个开关，开关断开输出1,闭合输出0; 丫表示灯，1表示亮dcba丫00：0000001100101001100100101010011000111110p 00110010101001011111000110111110111110【题4-17 试分析图题4-17所示电路在&、&信号控制下，其输入 a、b与输出丫之间的关系图题4-17解：由图得至u：【题4-18 试采用门电路设计一个 解：根据题意，有如下函数式：就是用3-6译码器、与门和或门组成因此可以化简译码器逻辑函数。因此有下图：6线

46、-1线数据选择器。要求电路最简单。6-1选择器，由于为不完全译码器，任意项m6和m7不出现,解:【题4-19 试写出图题4-19所示加法器的输出解：cosc0=11oo【题4-20】 对于图题4-20所示波形作为输入的图题4- 1974ls85电路，试画出其输出端的波形。图题4- 20【题4-21】 对于图题4-21所示波形作为输入的电路，试画出其输出端的波形s1s0丫00ab01a+b1011图题4-21【题4-22 试设计一个bcd代码转换成格雷码的代码转换器 解：根据题意做真值表如下：dcbawxyz00000000000100010010001100110010010001100101

47、011101100101011101001000110010011101用卡诺图化简：w d x d+c y cb cb z dba ba cb因此有如下电路：【题4-23试设计一个检测电路，当4位二进制数为0、2、4、6、8、10、12、14时，检测电路输出为1。解：dcbay00001000100010100110010010101001101011101000110010101011011011001110101110111110得到：y a因此有电路如下：【题4-24】 某公司3条装配线各需要100kw电力，采用两台发电动机供电，一台 100kw,另外一 台是200kw, 3条装配线不

48、同时开工，试设计一个发电动机控制器，可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。解：设c、b、a代表三条装配线， g100代表100kw发电机，g200代表200kw发电机cbag100g2000000000110010100110110010101011100111111有逻辑图如下：【题4-25】 某单片机控制外部设备的电路如图题4-25所示，图中si、s2是受控外部设备，单片机输出地址为 a7a。，试求出设备 si与s2的地址码。图题4- 25解：s1地址为：a7 a6 a5 a4 a3a2 a1 a01 0 0 0 x0 0 110 0x00 0 1s2地址为:a7 a6 a5 a4 a

49、3a2 a1 a01 0 0 0 x1 0 010 0x01 0 0【题4-26 试用4线-16线译码器74154、16选1数据选择器 74150以及非门7404设计一个用6根线彳输16线信号的电路（需要查阅 74154和74150数据手册，了解这两个芯片的功能）。解：直接设计如下：【题4-27 试设计一个bcd输入的4位数码管扫描显示电路，输入信号为 4位bcd码与4位低 电平有效的扫描信号（使用共阳数码管、bcd-7段译码器74ls247、双4选1数据选择器74ls153与三极管）。【题4-28】 某医院有4间病房，各个房间按患者病情严重程度不同分类，1号房间患者病情最重，4号房间病情最轻。试用 74ls148设计一个患者呼叫装置，该装置按患者的病情严重程度呼叫大夫（按 下按钮相当于呼叫），就是若两个或两个以上的患者同时呼叫大夫，则只显示病情重患者的呼叫。要求 采用数码管显示房间号，并用蜂鸣器提示。解：直接设计，逻辑电路如下。第5章习题与参考答案题5-1画出图题5-1所示的sr锁存器输出端 q、q端的波形，输入端 s与r的波形如图所示。（设q初始状态为0）图题5-1解：题5-2画出图题5-2所示的sr锁存器输出端 q、q端的波形，输入端 s与r的波形如图所示。（设q初始状态为0）图题5-2解:题5-3画出图题5-