当前位置:文档之家› 第三章集成门电路与触发器习题解答

第三章集成门电路与触发器习题解答

3.1 根据所采用的半导体器件不同,集成电路可 分为哪两大类?各自的主要优缺点是什么 ?
答: 根据所采用的半导体器件不同,集成电路可分 为双极型(如TTL)和单极型(如CMOS)两大类。
双极型集成电路的主要特点是速度快、负载能力强, 但功耗较大、集成度较低;双极型集成电路的主要 特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低、 但速度较慢。
3.10 试画出实现如下功能的CMOS电路图。 (1) F A B C (2) F A B (3)F AB CD
解:(1)用图T3.10(1)所示的三输入端的CMOS与非门 电路实现 F A B C 的逻辑功能。 (2)用图T3.10(2)所示或非门和非门实现 F A B A B 的逻辑功能。 (3)用图T3.10(3)所示的两级与非门和一级非门实现
3.3 晶体二极管的开关速度主要取决于什么?
答: 二极管从正向导通到反向截止有一个反向恢复
过程,实质上是由于电荷存储效应所引起的,反向
恢复时间 t re t s t(t t s称为存储时间,tt 称为渡越 时间)就是存储电荷消失所需要的时间。从反向截
止到正向导通所需的时间(称为开通时间)与
t

(D Q)Q D Q Q
JK触发器的次态方程
Q (n1) J Q KQ
J Q J KQ KQ J Q (J K J Q KQ QQ)Q J Q (J Q)(K Q)Q (JQ KQ)Q JQ KQ Q
比较T和D、JK触发器的次态方程可得
T DQ T J Q KQ
3.2 简述晶体二极管的静态特性?
答:晶体二极管的静态特性是指二极管在导通和 截止两种稳定状态下的特性。当正向电压 UF小于 门槛电压 UTH 时,管子处于截止状态;当 UF UTH 时,管子处于正向导通状态;二极管在反向电压 UR作用下处于截止状态,当 UR UBR(反向击穿电 压)时,管子被击穿。
开关速度低。
3.6 TTL与非门有哪些主要性能参数?
答:TTL与非门的主要外部特性参数有输出逻辑电
平( VOH,VOL)、开门电平( VON )、关门电平

VOFF)、扇入系数(
N
i
)、扇出系数(N
)、平
o
均传输时延( t pd )和空载功耗( P )等。
3.7 OC门和TS门的结构与一般TTL与非门有何不同? 各有何主要应用?
据此可画出用T触发器和逻辑门构成D触发器、JK 触发器的电路图如图T3.16(a)、(b)所示。
3.14 已知输入信号A和B的波形如图3.54(a)所示, 试画出图3.54(b)、(c)中两个触发器Q端的输出波 形,设触发器初态为0。
解:D触发器的次态
Q n1 1
D
A
B
T触发器的次态
Q n1 2
T
Q2
AB Q2
Q2
Q2
(AB 0) (AB 1)
D触发器 Q1 端和T触发器 Q2 的输出波形如图3.54(d) 所示。
3.15 设图3.55(a)所示电路的初始状态、输入信 号及CP端的波形如图3.55(b)所示,试画出 Q1 , Q2 的波形图。
解:由图3.55(a)所示电路知:
J1 K1 1
,
Qn1 1
J1 Q1
K 1Q1
Q1
Q2 1时 , Q1复位
J2
Q1
,
K2
1
.
Qn1 2
J 2 Q2
,对它们进行测 试的结果如下:
(1)甲的开门电平为1.4V,乙的开门电平为1.5V;
(2)甲的关门电平为1.0V,乙的关门电平为0.9V。 试问在输入相同高电平时,哪个抗干扰能力强?在输 入相同低电平时,哪个抗干扰能力强?
解:(1)对TTL与非门而言,开门电平 VON 越小, 在输入高电平时的抗干扰能力越强。本题中,在输 入相同高电平时,甲的抗干扰能力强。 (2)对TTL与非门而言,关门电平 VOFF 越大,在输 入低电平时的抗干扰能力越强。本题中,在输入相 同低电平时,甲的抗干扰能力强。
开通时间
t on t(d t r称t为d 延迟时间, 称为t r上升时间)
就是建立基区电荷的时间;关闭时间
t off t(s t称f 为t s 存
储时间, 称为t f 下降时间)就是存储电荷消散的时间。
ton和 t off的大小反映了三极管由截止到饱和与从饱和到截止的
开关速度,它们是影响电路工作速度的主要因数。
re
比很短,一般可以忽略不计。因此,晶体二极管的
开关速度主要取决于 t re 。
3.4 数字电路中,晶体三极管一般工作在什么状态?
答: 数字电路中,晶体三极管一般工作在开关(饱 和、截止)状态。
3.5 晶体三极管的开关速度取决于哪些因数?为什
么MOS管的开关速度比晶体三极管慢 ?
答:晶体三极管饱和与截止两种状态的相互转换需要一定时间,
F AB CD 的逻辑功能。
3.11 试指出下列五种逻辑门中那几种的输出可以 并联使用。 (1)TTL集电极开路门; (2)具有推拉式输出的TTL与非门; (3)TTL三态输出门; (4)普通的CMOS门; (5)CMOS三态输出门。 解:TTL集电极开路门,三态输出门及CMOS三态输 出门的输出可以并联使用。
Q1Q2
Q1 , Q2的波形图如图3.55(c)所示。
3.16 试用T触发器和门电路分别构成D触发器和J-K触 发器。 解1:用表格法求解 先填写新触发器的次态真值表,再由 Q和 Qn1 得到原 触发器的输入。原触发器的输入是新触发器的输入及 现态的函数。 (1)T→ D 新触发器D的次态真值表和原 触发器T的输入如表T3.16a所 示。
答: OC门把一般TTL与非门电路的推拉式输出级改为 三极管集电极开路输出。TS门是在一般TTL与非门的 基础上,附加使能控制端和控制电路构成。 OC门可实现电平转换和直接驱动发光二极管、干簧 继电器等,多个OC门的输出端可以直接连接实现线 与。TS门主要用于总线传送。多个TS门的输出端可 以直接连接,分时传送数据。
MOS管内部电荷“建立”和“消散”的时间很短,其动态特性主要 取决于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间。由于MOS
管导通时的漏源电阻 比晶rD体S 三极管的饱和电阻 要r大CE得S
多,漏极外接电阻 也比R晶D 体管集电极电阻 大,R所C 以, MOS管的充、放电时间较长,使MOS管的开关速度比晶体管的
3.13 在图3.53(a)所示的D触发器电路中,若输
入端D的波形如图3.53(b)所示,试画出输出端Q的
波形(设触发器初态为0)。
解:D触发器的次态方程为
Q (n1)
Q
D
(CP 0 时) (CP 1 时)
根据该方程及图3.53(b)所给的信号波形,可画出
输出端Q的波形如图3.53(c)所示。
3.12 用与非门组成的基本R-S触发器和用或非门组 成的基本R-S触发器在逻辑功能上有什么不同?
解:基本R-S触发器的功能表、状态方程和约束方程 如下:
Qn1 S RQ (次态方程) Qn1 S RQ (次态方程)
R S 1
(约束方程)
R S 0
(约束方程)
(a)用与非门组成的基本R-S (b)用或非门组成的基本R-S
解2:采用次态方程联立法 用T触发器和门电路分别构成D触发器和J-K触发器, 要求确定的函数关系分别是:
T f(D,Q) T f(J,K,Q)
T触发器的次态方程 Q(n1) T Q TQ D触发器的次态方程
Q (n1) D D(Q Q)
DQ DQQ DQ DQQ (DQ DQ)Q (DQ D Q)Q
T f (D,Q) DQ DQ D Q
用T触发器和门电路构成的D触发器见图T3.16(a)
(2)T→JK 新触发器J-K的次态真值表和原触发器T的输入如表 T3.16b所示,要求确定的函数关系是 T f (J, K,Q) , 经卡诺图化简得
T m(3,4,6,7)JQ KQ
用 T触发器和门电路构成的 J-K触发器见图T3.16(b)。
3.9 图3.52(a)所示为三态门组成的总线换向开 关电路,其中,A、B为信号输入端,分别送两个频 率不同的信号;EN为换向控制端,控制电平波形如 图3.52(b)所示。试画出 Y1 , Y2 的波形。
解:EN=0时,
Y1 A ,
Y2 B ;
EN=1时,
Y1 B ,
Y2 A ;
波形如图3.52(c)所示。
相关主题