数字设计原理与实践第三章答案

1、数字逻辑设计习题解答第三章王坚王坚 3.1 3.1 逻辑逻辑0 0 逻辑逻辑1 1以及不确定逻辑以及不确定逻辑HIGHABNOMALLOW不确定逻辑因此-0.6V,-2.0V是逻辑00V,0.7V是逻辑01.7V,2.5V,3.3V为逻辑11.6V为不确定逻辑2VDD = +5.0VVOUTVINTpTn反向器不确定逻辑：电路可将其解释为逻辑不确定逻辑：电路可将其解释为逻辑0也可以解释为逻辑也可以解释为逻辑13.7 二输入CMOS与非门中晶体管的类型和个数2个NMOS,2个PMOSVDD = +5.0VZABn3.9对于给定的硅面积，CMOS与非门要CMOS或非门速度要快。N沟道的导通电阻比P

2、沟道的导通电阻低。VDD ZABVDDZABNANDNOR3.16 CMOS反向门还是非反向门用的晶体管少？ CMOS反相器所用的晶体管数少，因为CMOS非反相器为2个CMOS反相器串联组成， 且CMOS反相器是CMOS逻辑中用门最少的。（课本60页）VDD = +5.0VVOUTVINTpTn反向器3.23如果输出电流为负值，那么是提供电流还是吸收电流？ 输出是提供电流（source） 输入是吸收电流（sink） 因为规定流出节点电流为负，流入节点电流为正。题目说器件输出电流为负值。所以为提供电流。（见图3-53）3.37一个斯密特反向触发器：HIGHABNOMALLOWVILmaxVIHm

3、in滞后为VT+ - VT-=0.5V3.39 open-drain上拉电阻问题漏极开路输出：指漏极通常处于悬空状态，电路输出为高阻态（即断开）。为了使这个器件正常工作，通常在它的输出端上拉一个电阻。 则电路内部断开时则输出为高电平，若内部导通时上拉电阻的另一端则被拉到地，输出为低电平。上拉电阻之前上拉电阻后3.39 open-drain上拉电阻问题有利不利上拉大电阻 功耗降低增大低态噪声容限时间常数增加上拉小电阻 增大高电平噪声容限 时间常数减小功耗增加开漏形式的电路有以下几个特点：1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动， 或驱动比芯片电源电压高的负载。2.可以将多个开漏输出的Pin

4、，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“线与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。3.由于漏级开路，所以后级电路必须接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样就可以进行任意电平的转换了。4.漏极开路提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。思考？3.42中所提到的线与逻辑为什么比单个与门要慢3.47 N 输入的二极管与门需要N个二极管 如右图所示N输入的二极管构成的与

5、门，只要有一个输入为低电平，则输出也为低电平，共有N个二极管VCCD1D2Dn-1DnX1X2Xn-1XnYY=X1X2.Xn只要有一个为逻辑0时，输出为逻辑0所有的为逻辑1时，输出为逻辑13.49 TTL 驱动多个TTL（表3-10）n74LS驱动74AS 低态扇出:IOLMAX/IILMAX=|8mA/-0.5mA|=16 高态扇出：IOHMAX/IIHMAX=|-400A/20A |=20 总扇出min（高态扇出，低态扇出）=16 ，高态还有剩余驱动能力所以高态剩余驱动能力：（20-16）*20A=80A n74LS驱动74F 低态扇出: IOLMAX/IILMAX =|8mA/0.6m

6、A|(下取整)=13 高态扇出： IOHMAX/IIHMAX =|-400A/20A |=20 总扇出min（高态扇出，低态扇出）=13 ，高态还有剩余驱动能力所以高态剩余驱动能力： （20-13）*20A=140A n3.56噪声门限：多大的噪声会使最坏输出电压被破坏得不可识别VDDVoutHIGHVOHminVSSLOWVOLmaxVDDHIGHVIHminVSSLOWVILmaxVinNoise MarginNoise MarginHIGH State Noise Margin : (VOHmin-VIHmin)LOW State Noise Margin : (VILmax-VOLma

7、x)3.57 CMOS驱动TTL(a)74HCT驱动74LS 低态扇出: IOLMAX/IILMAX=4mA/0.4mA=10 高态扇出：IOHMAX/IIHMAX=400mA/20A =200 总扇出min（高态扇出，低态扇出）=10 所以高态剩余驱动能力： （200-10）*20A=3800A(b)74VHCT驱动74S 低态扇出: IOLMAX/IILMAX=8mA/2mA=4 高态扇出：IOHMAX/IIHMAX=8mA /50A =160 总扇出min（高态扇出，低态扇出）=4 所以高态剩余驱动能力： （160-4）*50A=7800An思考题：n3.42漏极开路门电路的上拉电阻比标准CMOS门的p沟道晶体管的“导通”电阻大，和有源上拉的标准门相比，其低态到高态输出转换时间要长得多。例：漏极开路门