习题数电参考答案(终) - 图文

从附录A中可查得74LS系列电流参数的数值为IOH=0.4mA , IOL=8mA , IIH=0.02mA , IIL=0.4mA ;74ALS系列输入电流参数的数值为IIH=0.02mA , IIL=0.1mA,其中省略了表示电流流向的负号。

(1)根据式(3.1.4)和式(3.1.5)计算扇出数 74LS系列驱动同类门时,输出为高电平的扇出数

NOH=IOH=0.4mA=20

IIH0.02mA输出为低电平的扇出数

NOL=IOL=8mA=20

IIL0.4mA所以,74LS系列驱动同类门时的扇出数N0为20。 (2)同理可以算出74LS系列驱动74ALS系列时,有

NOH=IOH=0.4mA=20

IIH0.02mANOL=IOL=8mA=80

IIL0.1mA所以,74LS系列驱动74ALS系列时的扇出数N0为20。

3.1.3 根据表题3.1.3所列的三种逻辑门电路的技术参数,计算出它们的延时-功耗积,并确定哪一种逻辑门的性能最好。

解:

延时—功耗积为传输延迟时间与功耗的乘积,即DP=t pd PD 根据上式子可以计算出各逻辑门的延时—功耗积分别为

DPA=(1+1.2)nstpLH+tpHL反PD=16mW=17.6?10-12J22=44pJ,DPC17.6pJ同

理的出,DPB=10pJ。逻辑门的DP值愈小,表明它的特性愈好,所

以逻辑门C的性能最好。

3.1.4 已知图题3.1.4所示各MOSFET管|VT|=2V,忽略电阻上的压降,试确定其工作状态(导通或截止)。

解:图题3.1.4(a)和(c)为N沟道增强型MOS,图题3.1.4(b)和(d)为P沟道增强型MOS。N沟道增强型MOS管的开启电压VT为正。当vGS

对于图题3.1.4(a),vGS=5V,vDS=5V,可以判断该MOS管处于饱和导通状态;对于图题3.1.4(c),vGS=0V

P沟道增强型MOS管的开启电压VT为负。当vGS>VT,时,MOS管处于截止状态;当vGS £ VT,且vDS£(vGS—VT)时,MOS管处于饱和导通状态。对于图题3.1.4(d),vGS= -5V,vDS= -5V,可以判断该MOS管处于饱和导通状态。

3.1.5 为什么说74HC系列CMOS与非门在+5V电源工作时,输入端在以下四种接法下都属于逻辑0:(1)输入端接地;(2)输入端接低于1.5V的电源;(3)输入端接同类与非门的输出低电压0.1V;(4)输入端接10KΩ的电阻到地。

解:对于74HC系列CMOS门电路来说,输出和输入低电平的标准电压值为:

VOL=0.1V,VIL=1.5V。因此有:

(1)v1=0 < VIL=1.5V,属于逻辑0。 (2)v1<1.5V= VIL,属于逻辑0。

(3)v1=0.1V < VIL=1.5V,属于逻辑0。

(4)由于CMOS管的栅极电流非常小,通常小于1μA,在10kΩ的电阻上产生的压降小于10mV,即v1<0.01V< VIL=1.5V,故也属于逻辑0。

3.1.6 试分析图题3.1.6所示的电路,写出其逻辑表达式,说明它是什么逻辑电路?

解:该电楼由两部分组成,如图题3.1.6所示,虚线左边为一级与非门,虚线右边组成与或非门,其中T1N和T2N并联实现与功能,两者再与T3N串联实现或功能。与非门的输出

AB=AB+AB=A?B X=AB。与或非门的输出L为:L=(A+B)X=(A+B)该电路实现同或功能。

3.1.7 求图题3.1.7所示电路的输出逻辑表达式。

解:图题3.1.7所示电路中,L1=AB,L2=BC,L3=D,L4实现与功能,即

BCD E。 L4=L1贩L2L3,而L=L4 E,所以输出逻辑表达式为L=AB贩

3.1.8 用三个漏极开路与非门74HC03和一个TTL与非门74LS00实现图题3.1.7所示的电路,已知CMOS管截止时的漏电流IOZ=5uA,试计算RP(min)和RP(max)。

解:第一级的两个与非门和一个非门用漏极开路与非门74HC03组成,第二级的与非门用TTL与非门74LS00实现。

=0.33V,IOL(max)=4mA, 从附录A查得74HC系列的参数为:VOL(max)VOH(min)=3.84V;74LS系列的参数为:IIL(max)=0.4mA, IIH(max)=0.02mA.

因为三个漏极开路门的公共上拉电阻R,的下端接74LS00的一个输人端,即:

在灌电流情况下,求出凡的最小值:

Rp(min)=VDD-VOL(max)(5-0.33)V=籛1.3k

IOL(max)-IIL(total)(4-0.4)mA在拉电流情况下,求出Rp的最大值:

Rp(max)=VDD-VOH(min)(5-3.84)V=籛33.1k

Ioz(total)-IIH(total)(0.005?30.02)mA

3.1.9 图题3.1.9表示三态门作总线传输的示意图,图中n个三态门的输出接到数据传输总线,D1、D2、 ```、 Dn为数据输入端,CS1、CS2、```、 CSn片选信号输入端。试问(1)CS信号如何进行控制,以便数据D1、D2、 ```、 Dn通过该总线进行正常传输;(2)CS信号能否两个或两个以上同时有效?如果CS出现两个或两个以有效,可能发生什么情况?(3)如果所有CS信号均无效,总线处在什么状态?

解:(1)根据图题3.1.9可知,片选信号CS1、CS2、?CSn为高电平有效,当CSi=1时,第i个三态门被选中,其输人数据被送到数据传输总线上。根据数据传输的速度,分时地给CS1、CS2、?CSn端以正脉冲信号,使其相应的三态门的输出数据能分时地到达总线上。

(2)CS信号不能有两个或两个以上同时有效,否则两个不同的信号将在总线上发生冲突。即总线不能同时既为0又为1。

(3)如果所有CS信号均无效,总线处于高阻状态。

3.1.10 某厂生产的双互补对及反相器(4007)引出端如图题3.1.10所示,试分别连接:(1)三个反相器;(2)3输入端或非门;(3) 3输入端与非门;(4)或与非门L?C(A?B);(5) 传输门(一个非门控制两个传输门分时传送).

解:(1)三个发相器

将图题3.1.10所示电路按下列方式连接,可以得到三个反相器。 ① 8、13相连,6端为输人,8端为输出,14端接 VDD,7端接地; ② l、5相连,3端为输人,5端为输出,2端接 VDD,4端接地; ③ 10端为输人,12端为输出,11端接VDD,9端接地。 (2)三输人端或非门

电路图如图题解3.1.10(a)所示。 (3)三输人端与非门

电路图如图题解3.1.10(b)所示。

(4)或与非门

电路如图题解3.1.10(c)所示

(5)传输门

电路图如图题解3.1.10(d)所示,由6端输入的信号控制TG1、TG2分时传送数据。6端接低电平时,TG1导通,2端的数据传送到12端;6段接高电平时,TG2导通,4端的数据传送到12端。

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