第二章门电路习题全解.

因此关断时间是指三极管由正向导通转为反向截止所需的时间，即关闭时间题2-1三极管的开关特性指的是什么？什么是三极管的开通时间和关断时间？若希望提高三极管的开关速度，应采取哪些措施？offtoffonttsfttSt解：三极管在快速变化的脉冲信号的作用下，其状态在截止与饱和导通之间转换，三极管输出信号随输入信号变化的动态过程称开关特性。开通时间是指三极管由反向截止转为正向导通所需时间，即开启时间（是三极管发射结由宽变窄及基区建立电荷所需时间）三级管的开启时间和关闭时间总称为三极管的开关时间，提高开关速度就是减小开关时间。因为有的大小是决定三极管开关时间的主要参数。所以为提高开关速度通常要减轻三极管饱和深度。ont（主要是清除三极管内存储电荷的时间）习题与思考题题2-2试写出三极管的饱和条件，并说明对于题图2-62的电路，下列方法中，哪些能使未达到饱和的三极管饱和.解：三极管的饱和判断条件为BBSiIbR6BEBbViRCCCESBSCVViR所以，能使未达到饱和的三极管饱和的方法：小于何值时，三极管T截止；=20，试求：I（1）（2）大于何值时，三极管T饱和；I解：(1)设三极管T的开启电压VBE=0.5V，112IBBBIVVVVRRRVVI6.20.5V,代人已知数值得：因此VVI6.2时，三极管T截止。(2)根据三极管T饱和条件：BSBIICCCBBIRVRVRV7.07.07.021代人已知数值得：VVI7.4题2-3电路如图2-63所示，其三极管为硅管，则VB0.5V三极管截止，有：因此VVI7.4时，三极管T饱和。题2-4电路如图2-64所示：CCVCESVCSICR（1）已知=6V，=0.2V，=10mA，求电阻的值。BEVIHV（2）已知三极管的=50，=0.7V，输入高电平当电路处于临界饱和时，bR的值应是多少。=2V10CCESCCCSRVVI0.58CRK（1）代人已知数值得BSBIICSbIHIRV7.06.5bRK(2)临界饱和时有，得题2-5为什么说TTL反相器的输入端在以下4种接法下都属于逻辑0？(1)输入端接地。(2)输入端接低于0.8V的电源。(3)输入端接同类门的输出低电压0.2V。(4)输入端接200的电阻到地。解：（2）因为TTL反相器VIL(max)=0.8V,相当于输入低电平。200)700(OFFR则TTL反相器输出为高电平，所以输入端接200的电阻到地相当于接低电平。（4）因为TTL反相器接的输入端负载(1)输入端悬空。(2)输入端接高于2V的电源。(3)输入端接同类门的输出高电压3.6V。(4)输入端接10k的电阻到地。解：(1)如果输入端A悬空，由下图TTL反相器电路可见，反相器各点的电位将和A端接高电平的情况相同，输出也为低电平。所以说TTL反相器的输入端悬空相当于接高电平。题2-6为什么说TTL反相器的输入端在以下4种接法下都属于逻辑1？（2）因为TTL反相器IHmin=2.0VV，输入端接高于2V的电源相当于输入高电平。(此时反相器输出低电平）K10)2(KRONK10（4）因为TTL反相器接的输入端负载则TTL反相器输出低电平。所以输入端接的电阻到地相当于接高电平。题2-7指出图2-65中各门电路的输出是什么状态（高电平、低电平或高阻态）。已知这些门电路都是74系列的TTL电路。offRonR解：根据TTL反相器电路输入端负载特性：关门电阻开门电阻=0.7kΩ=2.0kΩ同时考虑图中各逻辑门的功能特点:10Y21Y31Y40Y50Y6YZ71Y80Y题2-8说明图2-66中各门电路的输出是高电平还是低电解：根据CMOS门在输入正常工作电压0~VDD时，输入端的电流为“0”的特点，则接输入端电阻时，电阻两端几乎没有压降值。答案如下：平。已知它们都是74HC系列的CMOS电路。图2-6611Y21Y30Y40Y题2-9用OC门实现逻辑函数画出逻辑电路图。解：逻辑图如下：()()YABBCDABCCVCDYLR题表2-10中。表2-10输入输出注释S1S0YEN1EN2EN300011011011000011101解：BACA题2-10分析题图2-67所示电路，求输入S1、S0各种取值下的输出Y，填入2.11在题图2-68所示的TTL门电路中，要实现下列规定的逻辑功能时，其连接有无错误？如有错误请改正。1()()YABCD2()YAB3()YABC(a)(b)(c)ABCCVCD1Y()aABC3Y（c）√解：原图(a)(c)有错误：（a）图的普通TTL门不可输出端“线与”连接，TTL门只有OC门可输出端线与连接；（b）能实现；（c）图原来不能实现；原图需作如下修改：ABCCVCD1Y()aABC3Y（c）题2-12在图2-69所示的由74系列TTL与非门组成的电路中，计算门能驱动多少同样的与非门。要求输出的高、低电平满足≥3.2V,≤0.4V。与非门的输入电流为≤－1.6mA，≤40uA。≤0.4V时输出电流最大值为=16mA，≥3.2V时输出电流最大值为－0.4mA。的输出电阻可忽略不计。MGMGOHVOLVILIIHIOLV(max)OLIOHV(max)OHI输出的高电平时：MG图2-69解：分两种情况讨论：504.024.02max)1IHOHIIN输出的低电平MGOLVOHV时：106.116max)2ILOLIINMGOLVILI（注释：输出的低电平低电平,每个门只消耗一倍的,与后面每个门的输入端个数无关）时，后面驱动的与非门就输入了MG考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数N=5。MG题2-13如上题，其他条件相同，在图2-70所示的由74系列TTL或非门组成的电路中，或非门每个输入端的输入电流为ILImA6.1≤－IHIA40≤计算门多少同样的或非门。输出的高电平时：解：分两种情况讨论：504.024.02max)1IHOHIINMGOHV输出的低电平OLVMG时：MGOLV（注释：输出的低电平56.12162max)2ILOLIIN时,后面驱动的或非门就输入了低电平，每个门的每个输入端都消耗一倍的每个或非门消耗的电流和该门的输入端个数相关）能驱动ILI考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数N=5题2-14设发光二极管的正向导通电流为10mA，与非门的电源电压为5V，输出低电平为0.2V，输出低电平电流为16mA，试画出与非门驱动发光二极管的电路，并计算出发光二极管支路中的限流电阻阻值。解：二极管驱动电路如下图，设光电二极管导通电压为0.7V,为了满足电流要求，则限流电阻R应满足下面不等式：167.02.0510R得到：KRK41.027.0ABAYBR5VD题2-15试说明在下列情况下，用万用表测量图2-71中的端得到的电压各为多少：（1）悬空；（2）接低电平（0.2V）；（3）接高电平（3.2V）；（4）经51电阻接地；（5）经10k电阻接地。图中的与非门为74系列的TTL电路，万用表使用5V量程，内阻为20k/V.图2-71I2I1I1I1I1I1（a）(b)解：根据TTL门电路输入端负载特性和TTL与非门的逻辑功能解题。（1）悬空时：图2-71的等效电路如图(a)所示，悬空的端连接的发射结不导通，只有端的发射结导通，总电路等同一个反相器。万用表相当一个20k以上的大电阻接在和地之间。因为20k（2.0kΩ），根据反相器输入端负载特性，则=1.4V。D1231T2R2RRT41421.6K130T5R31KCCVY4KT11BiVI1VI2V20K3I2D1231T2R2RRT41421.6K130T5R31KCCVY4KT11BiVI1VI2V20K351I1I1I2（2）接低电平（0.2V）时：连接端的发射结导通，VB1被箝位在0.9V,此时接端的发射结也导通，发射结压降0.7V，因此=0.2V。（3）接高电平（3.2V）：情况同（1），则=1.4V。（4）经51电阻接地：图2-71的等效电路如图(b)所示,由图可由下式求得的电压值：求得=0.05V,则=0.05VI2I1I1I2I2CCBE151(VV)R51I1I1I1（5）经10k电阻接地：则=1.4V（此时也为1.4V，只是10k电阻上和20k电阻上各自的电流值不同）。I1I1I2I2I1I1题2-16若将图2-71中的门电路改为CMOS与非门，试说明当为题2-15给出的五种状态时测得的各等于多少?解：因为CMOS门在输入工作电压（0~VDD）时，输入端电流为0，所以万用表的等效内阻（20K）压降为0，则给出的五种状态时测得的均为0V。I2题2-17试分析图2-72中各电路的逻辑功能，写出输出的逻辑函数式。（a）(b))())((CBACBAYCBACBAY))((解：(a)(b)题2-18计算图2-73电路中上拉电阻RL的阻值范围。其中、、是74LS系列的OC门，输出管截止时的漏电流≤100A，输出低电平≤时允许的最大负载电流。、、为74LS系列与非门，它们的输入电流为≤、≤。给定，要求OC门的输出高、低电平应满足≥,≤。1G2G3GCEOIOLV04V.OLI8mA(max)4G5G6GILI04mA.IHI20ACCV5VOHV32V.OLV04V.图2-73KIIVVRIHCEOOHCCL3.410)2061003(2.3563(max)3KIIVVRIlOLOLCCL7.04.0384.053(max)(min)解：。题2-19计算图2-74所示电路中接口电路输出端的高、低电平，并说明接口电路参数的选择是否合理.三极管的电流放大系数,饱和导通压降.CMOS或非门的电源电压VDD=5V，空载输出的高、低电平分别为、，门电路的输出电阻小于200，高电平输出电流的最大值和低电平输出电流的最大值均为4mA。TTL或非门的高电平输入电流，低电平输入电流题2-7440CEsatV01V().OHV495V.OLV005V.ILI16mACC解：验证接口电路是否合理就是检验接口电路输入低电平时，输出是否为高电平；输入高电平时，输出是否为低电平。分析如下：OHV495V.C1）当CMOS输出时,接口电路的输入等效电路如下图，是否为低电平：需计算接口电路三极管是否饱和，输出CMOS内部VOH200)(4.02.107.095.42.0mARVVIBBEOHB)(3.040)6.1621.05()6()(mAIRVVIILCsatCECCBSBSBII三极管能够饱和，所以输出低电平。COLV005V.C)(52.4)10240(65)102(633VIVIHCCCC2）当CMOS输出时,需计算接口电路三极管是否截止，输出是否为高电平：显然CMOS输出时，接口电路三极管截止。所以输出高电平。由图2-74计算得综上所述，接口电路参数设计合理。OLV005V.