数字电子技术基础课后答案夏路易.pdf

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1、 数字电子技术基础教程习题与参考答案(2010.1)第 1 章习题与参考答案【题1-1】将下列十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数。(1)2 5；(2)43；(3)56；(4)78解(1)2 5=(1100!)2=(31)8=(19)16(2)43=(101011)2=(53)8=(2 B),6(3)56=(111000)2=(70)8=(38)16(4)(1001110)2、(116)8、(4E)16【题1-2】将下列二进制数转换为卜进制数。(1)10110001；(2)10101010；(3)11110001：(4)10001000解(1)10110001=177(2)101010

2、10=170(3)11110001=2 41(4)10001000=136【题1-3】将下列十六进制数转换为十进制数。(1)F F；(2)3F F；(3)A B；(4)13F F解(1)(F F)脩=2 55(2)(3F F)16=102 3(3)(A B)|6=171(4)(13F F)16=5119【题1-4】将下列卜六进制数转换为二进制数。(1)11；(2)9 C；(3)B 1；(4)A F解(1)(11)16=(00010001)2(2)(9 0M(10011100)2(3)(B l)M(1011 0001)2(4)(A F)g(10101111)2【题1-5】将下列二进制数转换为十进

3、制数。(1)1110.01；(2)1010.11；(3)1100.101；(4)1001.0101解(1)(1110.01)2=14.2 5(2)(1010.11)2=10.75(3)(1001.0101)2=9.312 5【题1-6】将下列十进制数转换为二进制数。(1)2 0.7；(2)10.2；(3)5.8；(4)101.71解(1)2 0.7=(10100.1011)2(2)10.2=(1010.0011)2(3)5.8=(101.1100)2(4)101.71=(1100101.1011)2【题1-7】写出下列二进制数的反码与补码(最高位为符号位)。(1)01101100；(2)110

4、01100；(3)11101110；(4)11110001解(1)01101100是正数，所以其反码、补码与原码相同，为 01101100(2)11001100 反码为 10110011,补码为 10110100(3)11101110 反码为 10010001,补码为 10010010(4)11110001 反码为 10001110,补码为 10001111【题1 -8】将下列自然二进制码转换成格雷码。000；00I；010：011；100；101；110；111解：格雷码：000、001、011、010、110、111、101,100【题1-9】将下列卜进制数转换成B C D 码。(1)2

5、5；(2)34；(3)78；(4)152解：(1)2 5=(0010 0101)BCD(2)34=(0011 0100)BCD(3)78=(01111000)BCD(4)152=(0001 0101 0010)B C D【题1-10 试写出3 位和4 位二进制数的格雷码。解：4 位数格雷码；0000、0001 0011,0010、0110,011k 0101、0100、1100、1101、1111、1010、1011、1001、1000、第2章习题与参考答案【题2 7 试画出图题2-1(a)所示电路在输入图题27(b)波形时的输出端8、C的波形。rfc 口 n _i _ n _-B(a)-(b

6、)图题2T解:a ri n i _i_n_B、J u-i n r【题2-2】试画出图题2-2(a)所示电路在输入图题2-2(b)波形时的输出端X、丫的波形。(a)1口 I I nJ I n I _(b)图题2-2解:L TI FLJXYi j i n i n n n n-j u u J【题2-3】试画出图题2-3(a)所示电路在输入图题2-3(b)波形时的输出端X、丫的波形。旧 V 廿，(a)(b)图题2-3解：【题2-4】试画出图题2-4(a)所示电路在输入图题2-4(b)波形时的输出端X、丫的波形。8壮 8-LT n n n n n(a)(b)图题2-4解：n ri n i_n_n_n_

7、_ n _ n _TLrLn _ _ T Lnn_n_Y_ LTLTLJ LTUini-【题2-5】试设计一逻辑电路，其信号A 可以控制信号8,使输出丫根据需要为y=B或Y=li o解：可采用异或门实现，Y=AB+A B,逻辑电路如下：【题2-6】某温度与压力检测装置在压力信号A 或温度信号8 中有一个出现高电平时，输出低电平的报警信号，试用门电路实现该检测装置。解：压力信号、温度信号与报警信号之间的关系为：Y=A7B,有如下逻辑图。邙丫【题2-7】某印刷裁纸机，只有操作工人的左右手同时按下开关A 与 8 时 一，才能进行裁纸操作，试用逻辑门实现该控制。解：开关A、B 与裁纸操作之间的关系为Y

8、=A+8,逻辑图如下：.吁【题2-8】某生产设备上有水压信号A 与重量信号B,当两信号同时为低电平时，检测电路输出高电平信号报警，试用逻辑门实现该报警装置。解：水压信号A、重量信号B与报警信号之间的关系为，=4 有，逻辑图如下:疝【题2-9】如果如下乘积项的值为1,试写出该乘积项中每个逻辑变量的取值。(1)AB；(2)A B C；(3)ABC；(4)ABC解：A=l,B=1(2)A=l、B=l、C=0(3)A=0,B=l,C=0(4)A=l,B=0 或 C=1【题2-10 如果如下和项的值为0,试写出该和项中每个逻辑变量的取值。(1)A+B；(2)A+B+C；(3)A+B+C；(4)A+B+C

9、解(1)A=0,B=0(2)A=0,B=1 或 C=1(3)A=l,B=0,C=1(4)A=0,B=1 或 C=0【题2-11 对于如下逻辑函数式中变量的所有取值，写出对应丫 的值。(1)Y=ABC+AB；(2)Y=(A+B)(A+B)解：(1)Y=ABC+AB=/l (C +B)ABcY00000010010001101001101111001111(2)丫 =(A +B)(4+万)=A当 A取 1 时，输出Y为 1,其他情况Y=0。【题2 7 2 试证明如下逻辑函数等式。(1)AB+ABC=AH；(2)A S(f f +C +A C =AB+AC；(3)A(BC+BC)+AC =A(BC)

10、+AC解(1)左边=A 5+4)C =A 反1 +(7)=4 5=右边(2)左边=A 8(C +3)+A C =A B +A C =右边(3)左边=A(BC+BC)+AC=A(BC)+AC=i i【题2-13 对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。(1)4=4+8；(2)Y2=AB；(3)Y3=AB(S+D；(4)F,=(A+BC+CD+BC解 Yi=A+B=7(2)Y2=AB=A+H(3)%=4反C+5)=A5+(C+而=N+B+3O(4)Y4=CA+BC+CD)+BC=(ABC(C+D)+BC=ABC+ABCD+BC=ABC+BC=AB+BC【题2-14 试用代数法化简如下逻辑函数式。(1)X

11、=A(A+B)；(2)Y2=BC+BC；(3)K,=A(A+AB)解：(1)匕=4(A+8)=A(2)Y2=BC+BC=C(3)Yi=A(A+AB)=A【题2 7 5】试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。(1)Yt=AB+ABC+ABCD+ABC DE；(2)Y2=AB+ABC+A；(3)Y3=AB+(A+B C+AB解：(1)Yt=AB+ABC+ABCD+ABC DE=AB(2)Y,=AB+BC+A=A+C(3)Y3=AB+(A+B C+AB=AB+C【题2-1 6 1 试用代数法符如下逻辑函数式化简成最简与或式。(1)Yt=ABC+(A+B+C)+ABCD；(2)Y2=ABCD+A

12、BCD+ABCD；(3)=ABC(AB+C(BC+AC)解(1)Yt=ABC+(A+13+C)+ABCD=AB(2)Y2=ABCD+ABCD+ABCD=AB+CD(3)Y3=ABC(AB+C(BC+4C)=ABC【题2 7 7】将如下逻辑函数式转换成最小项之和形式。(1)X=(A+万)(C+B)；(2)Y2=(A+BC)C；(3)Yy=AB+CD(AB+CD)(4)YA=AB(BC+BD)解(1)X=(4+五)(C+B)=Z i(1，5,6,7)(2)Y2=(A+BC)C=m (5,7)(3)Y3=AB+CD(AB+C D)=,n(3,7,11,12,13,14,15)(4)Y4=AB(BC+

13、BD)Y m (13,15)【题2 7 8】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。(1)r(=ABC+ABC+H；(2)Y2=A+ABC+AB；(3)Y3=AC+AB+AB；(4)Y4=AB C+AC+C解：(1)X=ABC+ABC+B(3)X,=AC+AB+AB(2)Y2=A+ABC+AB；(4)Y4=AB C+AC+C【题 2 7 9】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。解：(1)F(A,B,C,D)=/n(0,1,2,8,9,10,12,13,14,15)；=AB+BD+BC(2)F(4,B,C,)=Z M 2,4,5,6,7,11,12,14,15)；y2=AB+BD+ACD+ACD(3)尸(4,B

14、,C,0)=Z m(0,2,4,6,7,8,12,14,15)y3=CD+AD+BC【题 2-20 试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式。解：(1)F(A,B.C,O)=Z，(3,5,8,9,10,12)+Z(M,2,13)；=AB+BD +AC+CD(2)F(A,8,C,。)=皿4,5,6,13,14,15)+工(8,9,10,12)；Y2=BC+BD+AB(3)F(4,8 c 0 =Z?(0,2,9,11,13)+工4(4,8,10,15)【题2-2 1将如下逻辑函数式画成真值表。解：(1)Yt=A B +B C ;ABcY1000000100100011110001010110111

15、11(2)Y2=(A+B)C；解：(1)尸 1 =ABC+ABC+ABC;ABcY00000010010101101000101111001111(2)F2=ABCD+ABCD+ABCD+ABCDABcDY0000100010001000011001000010110110101110100001001110I00I0I10110001101011I0011I10【题2-23写出图题2-23所示逻辑电路的逻辑函数式。图题2-23角至(1)Y=AB=A+B(2)Y=(A+B)C=AC+BC【题2-24画出如下逻辑函数式的逻辑电路图。(1)AB+AB；(2)AB+AB+ABC；(3)AB(C+D)

16、；(4)A+B(C+D(B+C)【题 2-25 写出表题2-25的与或逻辑函数式。Y=ABC+ABC+ABC+ABC表题2-25A B CY0 0 000 0 110 1 000 1 101 0 011 0 1I1 1 001 1 11【题 2-26 用与非门实现如下逻辑函数。(1)F=ABC=ABCA-&J-&B-+FC-1|1-(2)F=AB+CD=AB+CD=ABCD(3)F=(A+BXC+D)=AC+BC+AD+BD=AC+BC+AD+BD=ACBCADBD【题 2-27】用或非门实现题2-26中的逻辑函数。(1)F=ABC=ABC=A+B+CLf U1 j-F 7L n 1-0-F(

17、2)F=AB+CD=AB+CD=A+B+C+D(3)F=(A+B)(C+D)=AC+BC+AD+BD=AC+BC+AD+BD=AC BC AD BD=(A+C)(B+C)(A+O)(B+O)=(4+C)+(B+C)+(A+O)+(B+O)0-F第 3 章习题与参考答案【题 3-1 试画出74HC与 74LS系列逻辑门电路的输出逻辑电平与输入逻辑电平示意图。解:74HC 系 列（5V）：74LS系歹U：5V4.443.5V2.5 V1.5V0.5V0V5V CMOS5V2.7V2.0V1.1 V0.8V0.5V0V25V LSVonVmVtVILVOLGNE【题3-2】某逻辑门的输入低电平信号范

18、围为-3-12 V,输入高电平范围为312 V。若该逻辑门的输入电压值为-5 V、-8 V、+5V、+8 V,对于正逻辑约定，这些电压值各代表什么逻辑值？若是采用负逻辑约定，这些电压值各代表什么逻辑值？解：-5V、-8 V 代表逻辑0：+5V、+8V 代表逻辑1若是复逻辑：-5V、-8 V 代表逻辑1：+5V、+8V 代表逻辑0【题3-3】CMOS非门电路采用什么类型的MOS管？解：采用一个PMOS管和一个NMOS管。【题3-4】试确定图题3-4所示的MOS管中，哪些是导通的？哪些是截止的？【题3-5】试分析图题3-5所示MOS电路的逻辑功能，写出丫端的逻辑函数式，并画出逻辑图。解:k图题3-

19、5ABcDY00001000100010000110010010101001100011101000110010101001011011000110101110011110Y=AC D+BC DphpnxJJru,tLrHABcDY0000100011001010011I01001010I1011010111010001100I1101011011011001110111110111110r=AS+C+D【题 3-6】请查阅74HC04手册，确定该器件在4.5 V 电源时的高电平与低电平噪声容限。解：查手册 74HC04,Vcc=4.5V 时：V|Hmin=315V,VILmax=1.35V2

20、0 U A 负载电流时：VHmin=4.4V,VOLmax=0.1VVNL=ViLmax-V0Lmax=1.35 V-0.1 V=1.25 VVNH=VoHmin-VIHmin=4.4V-3.1 5V=1.25 V4mA 负载电流时：VHmin=4.18V,VOLmax=0.26VVNL=VILmax-VLmax=135 V-0.26V=1.09VVNH=VoHmin-VIHmin=4.18V-3.15V=1.03V【题 3-7】某门电路的输出电流值为负数，请确定该阻流是拉出流还是灌电流。解：流出芯片的电流为负数，因此为拉电流。【题 3-8】请查阅74HC04手册，确定该器件在拉电流4 mA负

21、载时，可否保持VOHmi 4V(VCc=4.5V)o解：可以保持VH 4 V,因为VHmin=4.18V【题 3-9】请查阅74HC04手册,确定该器件在灌电流4 mA负载时,可否保持V0Lmax 0.4V(Vc c=4.5V)o解：可以保持 VOL0.4V,因为 VLmax=0.26V。【题 3 7 0】请查阅74HC04手册，确定该器件在驱动74HC00时的高电平与低电平扇出系数。解：若输出高电平为Vcc-0.1V时，高电平扇出系数NH=IoHmax/IiH=0.02mA/luA=20若扇出低电平为0.1V时，低电平扇出系数NL=IoLmax/Iii.=0.02mA/l u A=20【题

22、3 7 1】查阅商业温度范围的74HC00芯片手册，回答如卜问题：(1)电源电压范围；(2)输出高电平电压范围；(3)输出低电平电压范围；(4)输入高电平电压范围(5)输入低电平电压范围；(6)该芯片的静态电源电流；(7)典型传播延迟时间；(8)扇出系数。解(1)电源电压范围2 6 V(2)输出高电平范围：当IHW20LIA时(V c c-0.1 V)V c c当 V c c=3 V、I I o H l W 2.4 m A 时:2.3 4 V-3 V当 V c c=4.5 V、IIOHW4 m A 时：3.8 4 V-4.5 V当 V c c=6 V、l I o H W 5.2 m A 时：5

23、.3 4 V-6 V(3)输出低电平范围：当IL 2 0UA时：G N D+0.I V当 V c c=3 V、I I o L l W 2.4 m A 忖：0 V-0.3 3 V当 V c c=4.5 V、I I o J W 4 m A 时：0 V-0.3 3 V当 V c c=6 V、ki J W 5.2 m A 时：0 V-0.3 3 V(4)输入高电平电压范围当 V c c=2 V 时,1.5 V-2 V当 V c c=3 V 时，2.1 V 3 V当 V c c=4.5 V 时，3.1 5 V-4.5 V当 V c c=6 V 时，4.2 V-6 V(5)输入低电平电压范围；当 V c

24、c=2 V 时，0 V-0.5 V当 V c c=3 V 时，0 V 0.9 V当 V c c=4.5 V 时，0 V 1.3 5 V当 V c c=6 V 时，0 V-1.8 V(6)该芯片的静态电源电流；6 V 时：2 u A/每封装(7)典型传播延迟时间；V c c=2 V 时，t p H L=t p L H=7 5 n s；V c c=3 V 0 寸，t p H L=t p L H=3 0 n s；V c c=4.5 V 时，t p H L t p L H 1 5 n s；V c c=2 V n 寸，t p n L=t p L H=1 3 n s；(8)扇出系数。如果保证输出电流小于2

25、 0 u A 时输出高低电平，则由于输入漏电流为土 1UA,因此有扇出系数为2 0。【题 3 7 2】请叙述C M O S 数字电路输入端不能悬空的原因。解：因为CMOS电路的输入端具有非常高的输入阻抗，容易受到干扰，一旦受到干扰后，会使输出电平发生转换，产生功耗，因此输入端不能悬空，应该连接确定的逻辑电平。【题 3-1 3 1 去耦电容的安装位置与芯片电源引脚之间的距离有何关系？解：去耦电容的作用是消除芯片动作对电源电流的影响，或是消除电源电压波动对芯片的影响，因此越接近芯片的电源引脚越好。【题 3 7 4】门电路有哪两个重要时间参数？各有何意义？解：一个是输出瞬变时间，门电路的输出从一个状

26、态向另外一个状态转换需要的过渡时间。另外一个是传输延迟时间，是输入信号变化到输出信号变化之间需要的时间。【题 3-15】某 CMOS开漏输出门驱动发光二极管，若电源电压为5 V,发光二极管电流为 5m A,发光管压降为1.8V,试计算上拉电阻值。解：忽略开漏输出门的管压降，上拉电阻RQ（5-1.8）/5=0.64kQ【题 3 7 6 试判断图题3-16中哪个三极管是导通或是截止的。图题3T6解（a）导通；（b）截止；（c）导通；（d）截止【题 3 7 7】请查阅74LS00手册，确定该门的高电平与低电平噪声容限。解：查手册74LS00,VCC=5V时:V1Hmin=2V,VILmax=0.8V

27、400UA 拉电流时:VoHmin=2.7V;8mA 灌电流时,VOLmax=0.5V低电平噪声容限：VNL=ViLmax-VoLmax=0.8V-0.5 V=0.3V高电平噪声容限：VNH=VOHmin-VIHmin=2.7V-2V=0.7V【题 3 7 8】请回答TTL电路的灌电流能力强还是拉电流能力强？解：灌电流能力为8m A,拉电流能力为0.4m A,因此灌电流能力强。【题 3-19 试计算74LS系列门驳动74LS系列门时的扇出系数。解:查手册可知，IIH=20 U A；I|L=-0.4mA因此有 NH=IoHmax/IlH3x=400/20=20NL=IoLmax/IlLmax=8

28、/0.4=20【题 3-20 当 74LS系列门电路采用拉电流方式驱动流过5mA电流的发光二极管时、出现什么情况？若是采用7 4 H C 系列电路驱动，有什么不同吗？解：7 4 L S 下列电路的拉电流能力只有0.4 mA,因此驱动发光二极管时，二极管亮度很小；而采用7 4 H C 系列电路时，有足够的驱动能力使发光二极管发光。【题3-2 1 连接5V电压的上拉电阻要保持1 5 个 7 4 L S 0 0 输入为高电平，上拉电阻的最大阻值是多少？若按照计算的最大阻值，高电平噪声容限为多少？解：若使上拉高电平与7 4 L S 输出高电平V O H mi n 相同，则有Rma x=(V c c-V

29、 o H mi n)/(1 5 XII H ma x)=(5-2.7)/(1 5 X2 0 U A)=7.6 6 k Q选为7.5 k对于所选7.5 k Q 电阻，有上拉高电平=5 (7.5 k Q X (1 5 X2 0 U A)=2.7 5 V,因此有噪声容限为0.7 5 V o【题3-2 2 有源输出(图腾柱)与集电极开路(O C)输出之间有什么区别？解：OC门输出端只能输出低电平和开路状态，其输出级需要上拉电阻才能输出高电平，且上拉电源可以与芯片电源不同，因此常用于不同电源电压芯片之间实现信号电平变换，OC门输出端可以并联实现线与；有源输出可以输出低电平与高电平，两个有源输出端连接在一

30、起时，若是一个输出端输出高电平，另外一个输出端输出低电平时，可引起较大电流损坏输出级。【题3-2 3】查阅商业温度范围的7 4 L S 0 0 芯片手册，回答如下问题：(1)电源电压范围；(2)输出高电平电压范围；(3)输出低电平电压范围；(4)输入高电平电压范围；(5)输入低电平电压范围；(6)该芯片的电源电流；(7)典型传播延迟时间；(8)扇出系数。解(1)电源电压范围4.7 5 5.2 5 V(2)输出高电平范围：当I IO HI W O.4m A时:2.7 V-5 V(3)输出低电平范围：当8m A时：0 0.5 V(4)输入高电平电压范围：2 V 5 V(5)输入低电平电压范围；0

31、0.8 V(6)该芯片的静态电源电流；5.5 V 时：I c c H=L 6 mA/每封装5.5 V 时：I c c L=4.4 mA/每封装(7)典型传播延迟时间；t p H L=1 0 n s；t p L H=9 n s；（8）扇出系数。高电平输入电流IIH=20 口 A,输出IOH为4 0 0 U A,因此高电平扇出系数为20。低电平输入电流IIL=0.4 m A,输 出IOL为8 m A,因此低电平输出心事为20。【题 3-24试确定图题3-24所示74LS门电路的输出状态（设电源%c为5 V）。图题3-24解：丫1=高电平；Y2=开路；丫3=高电平；Y4=高阻；Y5=高电平；Y6=高

32、电平丫7=高电平；Y8=高阻；丫9=高电平；Y10=高电平【题 3-25试确定图题3-25所示74HC门电路的输出状态（设电源%c为5 V）。图题3-25解：丫1=高电平;丫2=低电平:Y3=低电平【题 3-26试确定图题3-26所示74LS门电路的输出负载是灌电流还是拉电流，并确定最大电流值。图题3-26解（1）输出低电平，因此是灌电流负载，保证输出为0.5V时的最大电流值为8mA。（2）输出高电平，因此是拉电流负载，保证输出为2.7V时的最大电流值为0.4mA【题 3-2 7 写出图题3-2 7 所示电路的逻辑函数式。若是每个门的/o L =2 0 mA,V0 L(n i a x,=0.2

33、 5 V,假设丫 端连接1 0 个T T L 负载。试求电源电压是5 V 情况下的最小上拉电阻值。图题3-27解：逻辑函数式：Y=AB CD EF若假设每个L S T T L 低电平输入电流为0.4 m A,则有:R m i n=(V c C-V o L m a x)/(l o L m a x-W X 0.4)=(5V-0.25V)/(20m A-4 m A).3 k Q【题 3-28 图题3-28所示的74 L S 电路中，若是八 为下列情况时，晚 为多少？(这里假设电压表内阻为50k Q)。(1)%悬空。(2)%接低电平(0.3 V)(3)%接 高 电 平(3.6V)(4)%经过68。电阻

34、接地。(5)%经 过 10k C电阻接地。图题3-28解：设肖特基二极管压降为0.25V,晶体管发射结压降0.6V,则有(1)VI2 1 V：(2)Vl 2 0.3 V；(3)VI2=1V；(4)V)2 0 V；(5)V,2 1 V；【题 3-29 试说明如下各种门电路中哪些输出端可以直接并联使用？(1)具有推拉输出(图腾柱)的T T L 电路。(2)T T L 电路OC 门。(3)T T L 电路三态门。(4)具有互补输出(非门)结构的C M O S 电路。(5)C M O S 电路O D 门。(6)C M O S 电路三态门。解：(2)(3)(5)(6)可以。第4章习题与参考答案【题4-1

35、】写出图题4-1的输出逻辑函数式。图题4 T解：x =M +AC+K=N+C(2)Y2=AB+ACD+BDD=AHB+CD)=A+J+CD=A+BC+BD【题4-2】使用与门、或门实现如下的逻辑函数式。(1)Yt=ABC+D(2)Y2=AG：D+B(3)Y3=AB+C解：【题4-3】使用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合实现如下的逻辑函数式。(1)Yt=AB+BC(2)Y2=A(G+B(3)Y3=ABC+EF+G【题4-4】试写出图题4-4所示电路的逻辑函数式，列出真值表，并分析该电路的逻辑功能。图题4-4解：Y1=AB+AC+BCABCYI000000100100011110001

36、01111011111此电路是三人表决电路，只要有两个人输入1,输出就是1。Y2=ABCD-A BCD-ABCD-ABCD=ABCD+A BCD+ABCD+ABCDABcDY200000000100010000110010000101001100011111000010010101001011111000110111I10111110该电路在4个输入中有3个为1时，输出Y 2为1。【题 4-5】逻辑电路与其输入端的波形如图题4-5所示，试画出逻辑电路输出端丫的波形。J BJUI_n_n解：Y=A+B图题4-5【题 4-6】图题4-6所示的逻辑电路中，与非门为74LS00,或非门是74LS02,

37、非门是74LS04。试分析该电路的最大传输延迟时间。图题4-6解：74LS00、74LS02和 74LS04的最大ML和 tPLH都 是 15ns,因为A 信号经过4 级门达到输出端X,因此最大传输延迟时间为4X 15ns=60nso【题 4-7】图题4-7所示的是家用报警器装置，该装置具有6 个开关，各开关动作如下:图题4-7人工报警开关M,该开关闭合时，报警信号A L A R M T,开始报警。报警使能开关E N,该开关闭合时，窗户、门和车库信号才能使ALARM=1。复位开关R S T,该开关断开时，取消报警。窗户开关W,该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1,开始报警。门开

38、关D,该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1,开始报警。车库开关G,该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使 ALARM=1,开始报警。(1)试写出图示电路的逻辑函数式。(2)该报警装置采用了 HC、LS和HCT系列的门电路，试计算电路接口之间的噪声容限。(3)确定开关与74HC04之间、74HCT32与9013晶体管之间的接口电路是否可以正确动作。(4)试计算该电路的最大静态功耗，若用5V 电压、800mA h 的电池供电，可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如下：四2 输入或门74HCT32的静态电源电流公匚20必，每个引脚附加电源电流A/c c=0.5mA;六非门74HC04的

39、电源电流/CC=2RA：四 2 输入与门74LS08的电源电流/ccH=4.8mA,，ccL=8.8mA。解：(1)图示电路的逻辑函数式为：ALARM=M +E N S T W+5 +G)(2)三种逻辑电路之间的噪声容限74HC04驱 动 74LS08,高电平噪声容限为4.9V-2V=2.9V：低电平噪声容限0.8V-0.26V=0.54V74HCT的输入信号兼容T T L,因此LS08电路可以驱动HCT32电路，因此噪声容限计算如下：高电平噪声容限=2.4V-2V=0.4V；低电平噪声容限为0.8V-0.5V=0.3V。(3)输入开关与逻辑电路之间、逻辑电路与9013晶体管之间是否正常动作输

40、入开关信号RST、D、G、W 的与74HC04连接，由于H C 系列电路的输入电阻很大，只需要1U A 电流，因此开关信号的高电平近似为5 V,低电平近似为0,因此高电平噪声容限为1.5V,低电平噪声容限为1.5V；输入开关信号EN与 74LS08连接，74LS08低电平输入电流为0.4m A,因下拉电阻为I k Q,因此输入低电平VIL为 0.4 V,因此低电平噪声容限为0.8V-0.4V=0.4V,高电平噪声容限为5V-2V=3Vo输入开关信号M 与 74HCT32连接，由于74HCT32的输入电流为1 u A,因此开关输入信号的高电平接近于5 V,低电平接近于0 V,因此高电平噪声容限为

41、5V2V=3V,低电平噪声容限为0.8 l=0.8V；HCT32的高电平驱动能力在4mA时，可保证输出高电平为4 V,因此有9013三极管的基极电流为IB=(VOHM-VBE)尔6=(4V-0.7V)/2.2k Q=1.5mA。若 9013的电流放大倍数 为 180倍，因此有临界饱和集电极电流IC=1.5mAX 180=270mA,也就是IC 小于270mA时,9013处于饱和区，大于270mA时 9013处于放大区。若蜂鸣器SPK的工作电流为20mA,因此9013可以可靠饱和导通。(4)试计算该电路的最大静态功耗，若用5V 电压、800mA h 的电池供电，可以工作多长时间。各芯片静态电源电

42、流如下：74HC04的静态电流为2(iAo若是4 个门都输出高电平，每个驱动74LS08的高电平输入电流为 20NA,80pAo ICCO4=2)JA+4X20pA=82pA74HCT32的静态电流为20M IA；每个引脚附加电源电流0.5m A,则附加电源电流6X0.5mA=3.02mA：报警时，74HCT32在输出高电平时，驱动三极管的基极电流为1.5mA。不报警时的电流：Icc32=20jiA+6X0.5mA=3.02mA报警时的电流：Icc32=20|iA+6 X 0.5mA+1.5mA=4.52mA74LS08 的平均静态电流 Icco8=(，CCH+/CCL)/2=(4.8mA+8

43、.8mA)/2=6.8mAo报警动作时流过上下拉电阻的最大电流IR=6X(5V/lkQ)=6mAo不报警动作时，3 个上下拉电阻的电流IR=3X(5V/lkQ)=3mAo报警动作时的蜂鸣器工作电流ISPK=20mAo蜂鸣器不报警动作时的电源电流Ice为：ICC=ICCO44-ICC324-ICCO8+IR=0.082mA+3.02mA+6.8mA+3mA12.9 mA若是采用若用5V 电压、800mA h 的电池供电，可以工作时间t=800/15.961.5h。蜂鸣器动作时的电源电流Ice为：Icc=Icco4+Icc32+Icco8+lR+IsPK=82mA+4.52mA+6.8mA+6mA

44、+2OmA;:;37.4 mA若是蜂鸣器一直报警，5V 电压、800m A-h的电池只能工作约800/37.4-2011。若要增加运行时间，需要全部使用H C系列芯片，同时将上下拉电阻阻值增加到400kC,则蜂鸣器不动作时的电源电流为：ICC=ICCO4+ICC32+ICCO8+IR=6RA+814 A+14p.A+12.5)iA X 3=0.066mA这里所用的H C 电路的静态电流都是2RA,每用一个引脚增加IRA。3 个上下拉电阻的电流为12.5pAX3=37.5|iA,因 此 800mA-h 的电池供电，可以工作时间t=800/0.066Q12121h,约为 505 天。【题 4-8

45、试用74LS147,74LS04和 74LS21组成一个0 9 按键编码器，要求输出任一按键按下信号E N,并输出高电平有效的编码小 A。解：h74LS21ENAOAlA2A374LS0401XX10101XXX1110得到：A=D+DC=D+CAO=DCB+D=D+CBGS=Z)+C+B+AEO=D C BA逻辑电路如下图所示。【题4-1 0 1用3线-8线译码器74LS138和与非门实现如下多输出函数。FA,B)C=AB+BC+AC尸2(A,B,0 =1 2机(2,5,7)解：邓4,B)C=AB+BC+AC=ABC+ABC+ABC+ABC=(3,5,6,7)=m3-m5-m6-ml【题4

46、7 1】试用3线-8线译码器74LS138和门电路实现一位二进制全减器（输入为被减数、减数与来自低位的借位；输出为差和向高位的借位）。要求用按键输入减数、被减数和进位，发光二极管显示减法结果。解:被减数减数借位差借位MNBSUBc0()00000I1101011011011001010100110001I111SUB=M NB+MNB+M NB+MNB=m+m2+/w4+m7=m m2 机4 mlC=M NB+MNB+MNB+MNB=m+m2+机3+m7=m m2 m3 mlY)UIY5WIoHQ12A2BNAAGGG【题4-12试用74LS147、74LS46.74LS04与共阳数码管等元件

47、设计一个0 9按键输入，数码管显示按键数字值的电路。解：【题 4 7 3】试用门电路设计一个2 选 1数据选择器。解：若是输入信号为A、B,选择信号为S,输出信号为Y,则有:Y=SA+SB用门电路实现如下：【题 4 7 4】试用8 选 1数据选择器74LS151实现如下函数。F(C,B)A=AB+BC尸 2(。,G B A=ABD+ABCFD,C B A=ACD+ABCD+BC+BCD弱(D,C (A 千 Z/0 23 57解：F1=(D,C,B,A)=BA+CH=CBA+CBA+CBA+CBA=CBA+CBA+CBA=m7+m6+m3b 2(0,C,B,A)=DBA+CBA=DCBA+DC

48、BA+DC BA+DC BA=DCB(7)+DCB CA)+DCB(A)=m7(A)+/115(A)+mKA)F/D ,G*A=ACD-ABCD+BC+BCD-3(。,C,B,A)=DC A+DC BA 4-CB+DCB=DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+D CBA+D CBA+D CBA=DCB(A)+DCB(A)+Z)CB(A)+DCB(A+A)+DCB(A+A)+DCB(A+A)=5(A)+?4(A)+=6(A)+=7(1)+=3(1)+=1(1)吊(D,G B(A 于gw?D 2357=D C B A +D CBA+D CBA+DCBA+DCBA=D C B(

49、A)+DCB(A+A)+DCB.A)+DCB(A)=/7?0(A)+/7?1(1)+m 2(A)+机 3(A)01234567GABCDDDDDDDD741514F4【题 4-1 5 试用8 选 1 数据选择器7 4 L S 1 5 1 实现一个代码转换电路，输入为3 位二进制代码，输出为3 位格雷码。解：ABCXYZ000000001001010011011010100110101111110101111100X=机 4 +m 5 +机 6 +mlY=m2+m3+加 4 +m5Z=m+m2+m5+m6【题 4 7 6】试用8 选 1 数据选择器7 4 L S 1 5 1 实现4个开关控制个灯

50、的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制灯的状态（由灭到亮，或反之）。解：设 D、C、B、A为四个开关，开关断开输出1,闭合输出0；丫表示灯，1 表示亮。DCBAY0000000011001010011001001010100110()01111100011001010100101111100011011Y=n M A)+加(A)+机 2(A)+加3(A)+m4(.A)+机5(A)+m6(A)+nilCA)【题4-17试分析图题4 7 7所示电路在多、So信号控制下，其输入4、B与输出丫 之间的关系。图题4T 7解：由图得到:S1soY00AB01A+B10入11A8【题4 7 8】试采