第二章门电路习题全解课件.ppt

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1、因此因此关断时间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，即关闭时间题题2-1 三极管的开关特性指的是什么？什么是三极管的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，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？应采取哪些措施？解：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。开关特性。

2、开通时间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）（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高开关速度通常要减轻三极管饱和深度减轻三极管饱和深度。（主要是清除三极管内存储电荷的时间）（主要是清除

3、三极管内存储电荷的时间）习题与思考题习题与思考题题题2-2 试写出三极管的饱和条件，并说明对于题图试写出三极管的饱和条件，并说明对于题图2-62的电的电路，下列方法中，哪些能使未达到饱和的三极管饱和路，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三极管的饱和判断条件为 所以，能使未达到饱和的三极管饱和的方法：所以，能使未达到饱和的三极管饱和的方法：小于何值时，三极管小于何值时，三极管T截止；截止；=20，试求：，试求：（1）（2）大于何值时，三极管大于何值时，三极管T饱和；饱和；解：解：(1)设三极管设三极管T的开启电压的开启电压VBE=0.5V，0.5V,代人已知数

4、值得：代人已知数值得：因此因此 时，三极管时，三极管T截止。截止。(2)根据三极管根据三极管T饱和条件：饱和条件：代人已知数值得代人已知数值得：题题2-3 电路如图电路如图2-63所示，其三极管为硅管，所示，其三极管为硅管，则则VB0.5V三极管截止，有：三极管截止，有：因此因此时，三极管时，三极管T饱和。饱和。题题2-4 电路如图电路如图2-64所示：所示：（1）已知）已知=6V，=0.2V，=10mA，求电阻求电阻的值。的值。（2）已知三极管的已知三极管的=50，=0.7V，输入高电平，输入高电平当电路处于当电路处于临界饱和时，临界饱和时，的值应是多少。的值应是多少。=2V（1）代人已知数

5、值得代人已知数值得(2)临界饱和时临界饱和时有有，得得题题2-5 为什么说为什么说TTL反相器的输入端在以下反相器的输入端在以下4种接法下都属于逻辑种接法下都属于逻辑0？(1)输入端接地。输入端接地。(2)输入端接低于输入端接低于0.8V的电源。的电源。(3)输入端接同类门的输出低电压输入端接同类门的输出低电压0.2V。(4)输入端接输入端接200的电阻到地。的电阻到地。解：解：（2）因为因为TTL 反相器反相器VIL(max)=0.8V,相当于输入低电平。相当于输入低电平。则则TTL反相器输出低电平反相器输出低电平。所以输入端接。所以输入端接的电阻到地相当于接高电平。的电阻到地相当于接高电平

6、。题题2-7 指出图指出图2-65中各门电路的输出是什么状态（高电平、低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电平或高阻态）。已知这些门电路都是74系列的系列的TTL电路。电路。解：解：根据根据TTL反相器电路输入端负载特性：关门电阻反相器电路输入端负载特性：关门电阻开门电阻开门电阻=0.7k=2.0k 同时考虑图中各逻辑门的功能特点同时考虑图中各逻辑门的功能特点:题题2-82-8 说明图说明图2-662-66中各门电路的输出是高电平还是低电中各门电路的输出是高电平还是低电解：解：根据根据CMOS门在输入正常工作电压门在输入正常工作电压0VDD时，输入端时，输

7、入端的电流为的电流为“0”的特点，则接输入端电阻时，电阻两端几的特点，则接输入端电阻时，电阻两端几乎没有压降值。答案如下：乎没有压降值。答案如下：平。已知它们都是平。已知它们都是74HC系列的系列的CMOS电路。电路。图图2-662-66题题2-92-9 用用OCOC门实现逻辑函数门实现逻辑函数 画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。解：解：逻辑图如下：逻辑图如下：题表题表 2-102-10中。中。表表2-10 输输 入入输输 出出 注注 释释S1 S0 Y EN1 EN2 EN3 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1解解：题题2-10 分析题图分析题图2-

8、672-67所示电路，求输入所示电路，求输入S1、S0各各种取值下的输种取值下的输出出Y Y，填入，填入 2.11 在题图在题图2-68所示的所示的TTL门电路中，要实现下列规定的逻辑门电路中，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。功能时，其连接有无错误？如有错误请改正。(a)(a)(b)(b)(c)(c)解：解：原图原图(a)(c)有错误：有错误：（a）图的普通）图的普通TTL 门不可输出端门不可输出端“线与线与”连接，连接，TTL门只有门只有OC门可输出端线与连接；门可输出端线与连接；（b）能实现；）能实现；（c）图原来不能实现；原图需作如下修改：）图原来不能实现；原

9、图需作如下修改：题题2-12 在图在图2-69所示的由所示的由74系列系列TTL与非门组成的电路中，计算与非门组成的电路中，计算 门能驱动多少同样的与非门。要求门能驱动多少同样的与非门。要求 输出的高、低电平满足输出的高、低电平满足 3.2V,0.4V。与非门的输入电流为。与非门的输入电流为 1.6mA，40uA。0.4V时输出电流最大值为时输出电流最大值为 =16mA，3.2V 时输出电时输出电流最大值为流最大值为 0.4mA。的输出电阻可忽略不计。的输出电阻可忽略不计。输出的高电平输出的高电平 时时：图图2-69 解：解：分两种情况讨论：分两种情况讨论：输出的低电平输出的低电平时：时：（注

10、（注释释：输出的低电平输出的低电平低电平低电平,每个门只消耗一倍的每个门只消耗一倍的,与后面每个门的输入端个数无关）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时，后面驱动的与非门就输入了考虑同时满足两种情况考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数与非门能驱动同类门个数 N=5。题题2-13 如上题，其他条件相同，在图如上题，其他条件相同，在图2-702-70所示的由所示的由7474系列系列TTLTTL或非门组成的电路中，或非门每个输入端的输入电流或非门组成的电路中，或非门每个输入端的输入电流为为计计算算门门多少同样的或非门。多少同样的或非门。输出的高电平输出的高电平

11、时时：解解：分两种情况讨论：分两种情况讨论：输出的低电平输出的低电平时时：（注（注释释：输出的低电平输出的低电平时时,后面驱动的或非门就输入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）每个或非门消耗的电流和该门的输入端个数相关）能驱动能驱动考虑同时满足两种情况考虑同时满足两种情况:TTL与非门能驱动同类门个数与非门能驱动同类门个数 N=5题题2-14 设发光二极管的正向导通电流为设发光二极管的正向导通电流为10mA10mA，与非门的，与非门的电电 源电压为源电压为5V5V，输出低电平为，输出低

12、电平为0.2V0.2V，输出低电平电流为，输出低电平电流为16mA16mA，试画出与非门驱动发光二极管的电路，并计算出，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。发光二极管支路中的限流电阻阻值。解：解：二极管驱动电路如下图，设光电二极管导通电压为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，则限流电阻为了满足电流要求，则限流电阻R应满足下面不等式：应满足下面不等式：得到：得到：题题2-152-15 试说明在下列情况下，用万用表测量图试说明在下列情况下，用万用表测量图2-712-71中的端得中的端得到的电压各到的电压各 为多少：为多少：（

13、1 1）悬空悬空；（2 2）接低电平接低电平（0.2V0.2V）；（3 3）接高电平（接高电平（3.2V3.2V）；（4 4）经经5151电阻接地；电阻接地；（5 5）经经10k10k电阻接地。电阻接地。图中的与非门为图中的与非门为7474系列的系列的TTLTTL电路，万用表使用电路，万用表使用5V5V量程，量程，内阻为内阻为2020 k/V.k/V.图图2-712-71（a）(b)解：解：根据根据TTL 门电路输入端负载特性和门电路输入端负载特性和TTL 与非门的逻与非门的逻辑功能解题。辑功能解题。（1）悬空时：图悬空时：图2-71的等效电路如图的等效电路如图(a)所示，所示，悬空的悬空的端

14、连接的发射结不导通，只有端连接的发射结不导通，只有 端的发射结导通，总电路端的发射结导通，总电路等同一个反相器。万用表相当一个等同一个反相器。万用表相当一个20k 以上的大电阻接在以上的大电阻接在 和地之间。因为和地之间。因为20k（2.0k），根据反相器输入端负载），根据反相器输入端负载特性，则特性，则 =1.4V。（2 2）接低电平（接低电平（0.2V）时：连接）时：连接 端的发射结导通，端的发射结导通，VB1 被箝位在被箝位在0.9V,此时接端此时接端 的发射结也导通，发射结压降的发射结也导通，发射结压降0.7V，因此，因此 =0.2V。（3 3）接高电平（接高电平（3.2V）：情况同（

15、）：情况同（1），则），则 =1.4V。（4 4）经经51 电阻接地：图电阻接地：图2-71的等效电路如图的等效电路如图(b)所示所示,由由图可由下式求得的图可由下式求得的 电压值：电压值：求得求得 =0.05V,则则 =0.05V（5 5）经经10k电阻接地：则电阻接地：则 =1.4V（此时（此时 也为也为1.4V，只是，只是10k电阻上和电阻上和20k电阻上各自的电流值不同）。电阻上各自的电流值不同）。题题2-162-16 若将图若将图2-712-71中的门电路改为中的门电路改为CMOSCMOS与非门，试说与非门，试说明当为题明当为题2-152-15给出的五种状态时测得给出的五种状态时测得

16、 的各等于多少的各等于多少?解：解：因为因为CMOS门在输入工作电压（门在输入工作电压（0VDD）时，）时，输入端电流为输入端电流为0，所以万用表的等效内阻（，所以万用表的等效内阻（20K ）压降为压降为0，则给出的五种状态时测得的，则给出的五种状态时测得的 均为均为0V。题题2-17 试分析图试分析图2-722-72中各电路的逻辑功能，写出输出的中各电路的逻辑功能，写出输出的逻辑函数式。逻辑函数式。（a a）(b)(b)解：(a)(b)(b)题题2-182-18 计算图计算图2-732-73电路中上拉电阻电路中上拉电阻RLRL的阻值范围。其中的阻值范围。其中 、是是74LS74LS系系列的列

17、的OCOC门，输出管截止时的漏电流门，输出管截止时的漏电流 100 A100 A，输出低电平，输出低电平 时允许时允许的最大负载电流的最大负载电流 。、为为74LS74LS系列与非门，它们的输入电流系列与非门，它们的输入电流为为 、。给定。给定 ，要求，要求OCOC门的输出高、低电平应满足门的输出高、低电平应满足 ,。图 2-732-73 解：解：。题题2-192-19 计算图计算图2-742-74所示电路中接口电路输出端的高、低电平，并说明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接口电路参数的选择是否合理.三极管的电流放大系数三极管的电流放大系数 ,饱和导饱和导

18、通压降通压降 .CMOS.CMOS或非门的电源电压或非门的电源电压V VDDDD =5V=5V，空载输出的，空载输出的高、低电平分别为高、低电平分别为 、，门电路的输出电阻，门电路的输出电阻小于小于200200 ，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，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4mA4mA。TTLTTL或或非门的高电平输入电流，低电平输入电流非门的高电平输入电流，低电平输入电流 题题2-742-74解：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，输出是否为高电平

19、；输入高电平时，输出 是否为低电平。分析如下：是否为低电平。分析如下：1 1）当当CMOS输出输出 时时,接口电路的输入等效电路如下图，接口电路的输入等效电路如下图，是否为低电平：是否为低电平：需计算接口电路三极管是否饱和，输出需计算接口电路三极管是否饱和，输出三极管能够饱和，所以三极管能够饱和，所以输出低电平输出低电平。2 2）当当CMOS输出输出时时,需计算接口电路三极管是否截止，输出需计算接口电路三极管是否截止，输出是否为高电平：显然是否为高电平：显然 CMOS输出输出时，接口电路三极管截止。时，接口电路三极管截止。所以所以 输出高电平。输出高电平。由图由图2-74计算得计算得综上所述，接口电路参数设计合理。综上所述，接口电路参数设计合理。