习题答案
第三章 门电路
一、 填空
1. 用以实现 基本逻辑运算和复合逻辑运算 的单元电路称为门电路。
2. 常用的门电路在逻辑功能上有 与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门 等几种。 3. 正逻辑是指 以高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0 。 4. 负逻辑是指 以低平表示逻辑1，高电平表示逻辑0 。
5. 反相器的输入特性是指 从反相器输入端看进去的输入电压与输入电流的关系 。 6. 反相器的输出特性是指 从反相器输出端看进去的输出电压与输出电流的关系 。 7. 两个OD与非门线与后，实际的逻辑关系是 与或非 。
8. 噪声容限示意图如下图所示。反相器输入为高电平时的噪声容限公式是
VNH=VOH(min)-VIH(min) ，低电平时的噪声容限公式是VNL=VIL(max)-VOL(max) 。
9. TTL门电路的输入端负载特性用公式表达为 vI?RP(VCC?vBE1)。
R1?RP10. 三态门的输出是 高电平 、 低电平 和 高阻态 。
二、 输入信号的高、低电平分别是5V和0V，R1为3.3 kΩ，R2为10 kΩ，RC为1 kΩ，VCC为5V，VEE为-8V，三极管的β为20，饱和压降与饱和导通时的内阻忽略。计算输入高、低电平时对应的输出电平。
答案：
1
vB?vI?RB?当vI=VIL=0V时，
vI?VEEv?8R1?(vI?I?3.3)VR1?R213.3R1?R23.3?10?k??2.5k?R1?R213.30?8?3.3)V=-2V 13.3
vB?(0?发射结反偏，三极管截止，iC=0,vO=VCC=5V。 当vI=VIH=5V时，
vB?(0?0?8?3.3)V=-2V 13.3iB?vB?VBE1.8?0.7?A=0.44mA 3RB2.5?10深度饱和时三极管的基极电流为
IBS?VCC5?A=0.25mA 3?RC20?1?10满足iB>IBS，故三极管处于深度饱和状态，vO≈0V。
三、分析图示电路的逻辑功能。
答案：详见教材P116
2
四、输入电压波形如图所示，试画出电路的输出电压波形。 答案：
五、已知图中各门电路都是74系列门电路，指出各门电路的输出是什么状态。
答案：Y1为高电平；Y2为低电平；Y3为低电平；Y4为低电平。 六、74系列TTL与非门组成如图电路。试求前级门GM能驱动多少个负载门？门GM输出高 电平VOH≥3.2V，低电平VOL≤0.4V，输出低电平时输出电流最大值IOLmax=16 mA，输出高 电平时输出电流最大值IOHmax= -0.4mA， 与非门的电流IIL≤-1.6mA，IIH≤0.04 mA。
答案：
在满足VOL≤0.4V的条件下，求得可驱动的负载门数目为
N1?IOL(max)IIL(max)?16=10 1.6 3
在满足VOH≥3.2V的条件下，求得可驱动的负载门数目为
N2?IOH(max)pIIH(max)?0.4=5
2?0.04因此GM最多能驱动5个同样的与非门。
七、上题中，若门均为74系列TTL或非门，而其它条件不变，门的参数与上题相同，那么 前级门GM能驱动多少个负载门？
答案：
在满足VOL≤0.4V的条件下，求得可驱动的负载门数目为
N1?IOL(max)2IIL(max)?16=5 2?1.6在满足VOH≥3.2V的条件下，求得可驱动的负载门数目为
N2?IOH(max)pIIH(max)?0.4=5
2?0.04因此GM最多能驱动5个同样的或非门。
八、计算图中上拉电阻RL的阻值范围。前级输出门均为74LS系列OC门，电源VCC=5V， 输出高电平VOH≥3.2V，输出低电平VOL≤0.4V。输出管截止时漏电流IOH≤0.1mA，低电平 输出时允许的最大负载电流IOL(max)=8 mA，后级负载门为74系列TTL与非门，输入电流 IIL≤-0.4mA，IIH≤0.02 mA。
答案：
4
RL 的最大允许值为 RL(ma?x)VCC?VOH5?3.2 ?k?=4.0?9knIOH?mIIH3?0.?1?70.02RL 的最小允许值为 RL(mi?n)VCC?VOL5?0.4 ?k?=0.6?8kIOL(ma?m?I?0.4x)I8L?3故RL 的取值范围应为 0.68?。k?RL?4.0?9k
九、计算图中上拉电阻RL的阻值范围。前级输出门均为74LS系列OC门，电源VCC=5V，
输出高电平VOH≥3.2V，输出低电平VOL≤0.4V。输出管截止时漏电流IOH≤0.1mA，低电 平输出时允许的最大负载电流IOL(max)=8 mA，后级的74系列TTL或非门，输入电流IIL≤-0.4mA，IIH≤0.02 mA；后级的74系列TTL非门，输入电流IIL≤-0.4mA，IIH≤0.02 mA。
答案：
RL 的最大允许值为 RL(ma?x)VCC?VOH5?3.2?k?=6?k
nIOH?mIIH2?0.?1?50.02RL 的最小允许值为 RL(mi?n)VCC?VOL5?0.4 ?k?=0.7?7kIOL(ma?m?I?0.4x)I8L?5故RL 的取值范围应为 0.77?。 k?RL?6?k 5