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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)25；(2)43；(3)5 6；(4)7 8解：(1)25=(110 0 1)2=(3 1)8=(19)16(2)43=(10 10 11)2=(5 3)8=(2B)|6(3)5 6=(1110 0 0)2=(7 0)8=(3 8)16(4)(10 0 1110)2、(116)8、(4E)16【题1-2】将下列二进制数转换为十进制数。(1)10 110 0 0 1；(2)10 10 10 10；(3)11110 0 0 1；(4)10 0 0 10 0

2、0解：(1)10 110 0 0 1=17 7(2)10 10 10 10=17 0(3)11110 0 0 1=241(4)10 0 0 10 0 0=13 6【题1-3】将下列十六进制数转换为十进制数。(1)F F；(2)3 F F；(3)A B；(4)13 F F解：(1)(F F)16=25 5(2)(3 F F),6=10 23(3)(A B)|6=17 1(4)(13 F F),6=5 119【题1-4】将卜.列十六进制数转换为二进制数。(1)11；(2)9 C；(3)B 1；(4)A F解：(1)(11)|6=(0 0 0 10 0 0 1)2(2)(9 0 16=(10 0 1

3、110 0 )2(3)(B 1),6=(10 11 0 0 0 1)2(4)(A F)|6=(10 10 1111)2【题1-5】将下列二进制数转换为十进制数。(1)1110.0 1；(2)10 10.11；(3)110 0.10 1；(4)10 0 1.0 10 1解：(1)(1110.0 1)2=14.25(2)(10 10.11)2=10.7 5(3)(10 0 1.0 10 1)2=9.3 125【题1-6】将下列十进制数转换为二进制数。(1)20.7；(2)10.2；(3)5.8；(4)10 1.7 1解:(1)20.7=(10 10 0.10 11)2(2)10.2=(10 10.

4、0 0 11)2(3)5.8=(10 1.110 0)2(4)10 1.7 1=(110 0 10 1.10 11)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)0 110 110 0；(2)110 0 110 0；(3)1110 1110；(4)11110 0 0 1解：(1)0 110 110 0 是正数，所以其反码、补码与原码相同，为 0 110 110 0(2)110 0 110 0 反码为 10 110 0 11,补码为 10 110 10 0(3)1110 1110 反码为 10 0 10 0 0 1,补码为 10 0 10 0 10(4)11110 0 0

5、1 反码为 10 0 0 1110,补码为 10 0 0 1111【题1 -8】将下列自然二进制码转换成格雷码。0 0 0；0 0 1；0 10；0 11；10 0；10 1；110；111解：格雷码：o o o、o o i o i k 0 10、n o、i l k i o n 10 0【题1-9 将下列十进制数转换成B C D 码。(1)25；(2)3 4；(3)7 8；(4)15 2解：25=(0 0 10 0 10 1)BCD(2)3 4=(0 0 11 0 10 0)BCD(3)7 8=(0 111 10 0 0)BCD(4)15 2=(0 0 0 1 0 10 1 0 0 10)BC

6、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；0 0 0 0 0 0 0 1,0 0 1k 0 0 10、0 110,0 11k 0 10 1,0 10 0、110 0、110 1、1111、10 10、10 11、10 0 1,10 0 0、第2章习题与参考答案【题2 7 试画出图题2T(a)所示电路在输入图题2T(b)波形时的输出端8、C的波形。-L_rn_n_j _L_n_(b)图题2-1解:【题2-2形。A_J_L_TLJ_L_R_B、V I I U I I u-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I I n(b)图题

7、2-2(a)解:【题2-3)形。a n n I i nx dn L_Tn LUn ni_-u u L J u-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H4(a)no n nd i n I|_(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、V的波形。-L_r-LJ n n n n n(a)(b)图题2-4解：口口 rmlTLJl_n_ _ rL_TLx n n n n nn nr u rn j LTWIT【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=B。解：可采用异或

8、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4或温度信号B中有个出现高电平时，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：r=有如下逻辑图。【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B时，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=4+8,逻辑图如下：【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y =逻辑图如下:fb【

9、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)A B；(2)ABC(3)ABC；(4)ABC解：A=l,B=1(2)A=1、B=1 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解：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 7 1】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+A B；(2)y =(A +B)(4+

10、R)解：(1)Y=ABC+AB=A (C+B)ABcY00000010010001101001101111001111(2)Y=(A+B)(A+B)=A当 A取 1 时，输出Y为 1,其他情况Y=0。【题2-12 试证明如卜逻辑函数等式。(1)AB+ABC=A B；(2)AB(C+O +AC=AB+AC；(3)A(BC+BC)+AC=A(BC)+AC解：(1)左边=A 豆+A 否 C =4反1 +C)=A =右边(2)左边=A 8 (C +6)+A C =A B +A C =右边(3)左边=A(BC+BC)+AC=A(BC)+AC=右边【题2 7 3】对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。(1)=

11、A+8；(2)Y2=AB；(3)=A 及 C+万)；(4)Y4=CA+BC+CE)+BC解：(1)=A+B=AB(2)Y2=AB=A+B(3)Y3=A C +D)=AB+CC+D)=A+B+CD(4)y4=(A+BC+CD)+BC=(ABC(C+D)+SC=ABC+ABCZ)+BC=ASC+BC=AS+BC【题2-14】试用代数法化简如卜逻辑函数式。(1)K=A(A+B)；(2)Y2=BC+BC；(3)Y3=A(A+AB)解：(1)K=A(A+B)=A(2)Y2=BC+BC=C(3)Y3=A(A+AB)=A【题2-15 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+AB

12、CD+ABC DE；(2)Y2=AB+ABC+A；(3)Y3=AB+(A+B)C+AB解：(1)Y=AB+ABC+ABCD+ABC DE=AB(2)Y2=AB+ABC+A=A+C(3)Y3=AB+C A+B)C+AB=AB+C【题2-16 试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。(1)K)=ABC+(A+B+C)+ABCD；(2)Y2=ABCD+ABCD+ABCD；(3)Yi=ABC(AB+C(BC+AC)解：(1)Yt=ABC+(A+B+C)+ABCD=AB(2)Y2=ABCD+ABCD+ABCD=AB+CD(3)Y3=ABC(AB+C(BC+AC)=ABC【题2-17】将如下逻辑函数式

13、转换成最小项之和形式。(1)X =(4+否)(C+B)；(2)r2=(A+B C)C ；(3)Y3=AB+CD(AB+CD)t(4)Y4=AB(BC+BD)解：(1)%=(A +5)(C +B)=Z加(15 6,7)(2)与=(4+耐C=Z?(5,7)(3)力=A B +C。依5+C )=Z，”(3,7,11,12,13,14,15)(4)Y4=AB(BC+BD)Ym(13,15)【题2 7 8】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。(1)K,=A B C +ABC+B；(2)Y2=A +ABC+AB；(3)Y3=AC+AB+AB；(4)Y4=AB C+AC+CY=A B C +ABC+B00 01

14、11 10Y =A +8Y2=A-ABC+AB；Y3=A C +AB+AB00 01 11 1000 01 11 10(4)Y4=AB C +4C +C【题2-19】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。解：(1)F(A,B,C,O)=Z?(0，l，2,8,9,10,12,13,14,15)；(2)F(A,B,C,D)=Z，(2,4,5,6,7,11,12,14,15)；Y2=AB+BD+7CD+ACD(3)尸(A,8,C,O)=Z机(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,8,C,)=Z，(3,5,8,

15、9,10,12)+Z d(0,l,2,13)；Y1=AB+BD+AC+CD(2)尸(4,B,C,。)=Z m(4,5,6,13,14,15)+9,10,12)；Y2=BC+BD+AB(3)F(A,B,C,O)=工m(，2,9,11,13)+t/(4,8,10,15)Y3=AD+BD【题2-21】将如卜逻辑函数式画成真值表。解：(1)-=A B+BC；ABcY100000010010001111000I()1011011111(2)与=(A +B)C ；解：(1)F=ABC+ABC+ABC；ABcY0000001001010110I000101111001111(2)F2=ABCD+ABCD+A

16、BCDABCDABcDY00001000100010000110010000101101101011101000010011101001011011000110101110011110【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解：(1)Y=AB=A+B(2)K=(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)；(4)A+B(C+D(B+Q)【题2-2 5 1写出表题2-2 5的与或逻辑函数式。Y=ABC+ABC+ABC+ABC表题2-25A B CY0 0 000 0 110 1 0

17、00 1 101 0 011 0 111 1 001 1 11【题2-26用与非门实现如下逻辑函数。(1)F=ABC=ABC(2)F=AB+CD=AB+CD=AHCD(3)F=(A+B)(C+D)=AC+BC+AD+BD=AC+BC+AD+BD=AC BC AD BD【题 2-27】用或非门实现题2-26中的逻辑函数。(1)F=ABC=ABC=A+B+CABC-7 D-1 D F(2)F=AB+CD=AB+CD=A+B+C+D(3)F=(A+B)(C+D)=AC-BC-AD+BD=AC+BC+AD+BD=ACBC AD BD=(4+C)(B+C)(A+D)(B+=(4+C)+(B+C)+(4+

18、(B+。)第 3 章习题与参考答案【题 37 试画出7 4H C 与 7 4L S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：7 4H C 系列(5 V)：7 4L S系列：Vcc4.44 V5V5VVcc2.5 V Vt2.7V2.OV2VOHViu1.1 V-Vt0.8V0.5VOVzVILVOLGND5V LS【题3-2】某逻辑门的输入低电平信号范围为-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：-5 V、-8 V 代表逻

19、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？解：（a）通；（b）通；（c）通；（d）通【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:ABcDY0000100010001000011001001010100110001110100011001010100101101I000110101110011110Y=AC D+BC DT.X

20、JNUTLTABcDY00001000110010100111010010101101101011101000110011101011011011001110111110111110y=AB+C+D【题3-6】请查阅74HC04手册，确定该器件在4.5 V电源时的高甩平与低电平噪声容限。解：查手册 74HC04,V“=4.5V 时：Vmmin=3.15V,-35V20 HA 负载电流时：VOHniin=4.4V,VOLmax=0.1VVNL=VILmax-VOLmax=l.3 5 V-0.1 V=1.25VVNH=VoHmin-ViHmin=4.4V 3.1 5V=1.25V4mA 负载电流时

21、：VOIInlin=4.18V,VoLmax=0.26VVNL=VILmax-VOLmax=1.35V-0.26V=1.09VVNH=VOIIinin-Vnim in=4.18V-3.15 V=1.03 V【题3-7】某门电路的输出电流值为负数，请确定该电流是拉电流还是灌电流。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负载时，可否保持V0Hmin4V(VCc=4.5V)o解：可以保持VH 4 V,因为VoHmin=4/8V【题3-9请查阅74HC04手册,确定该器件在灌电流4 m A负载时，可否保持1ras 0.4V(VCc=4

22、.5V)o解：可以保持VL0.4V,因为VoLmax=0.26V。【题3-10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i目j电平为Vcc-0.1V时，向电平扇出系数NH=IoHma*/IiH=0.02mA/l u A=20若扇出低电平为0.I V时，低电平扇出系数NL=IoLmax/IiL=0.02mA/l u A=20【题3 7 1】查阅商业温度范围的74HC00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)该芯片的静态电源电流；(7)典

24、Vcc=2V 时，1.5V2V当 Vcc=3V 时,2.1V3V当 Vcc=4.5V 时，3.15V-4.5V当 Vcc=6V 时，4.2V-6V(5)输入低电平电压范围；当 Vcc=2V 时，0V-0.5V当 Vcc=3V 时，0V-0.9V当 Vcc=4.5V 时，0V-1.35V当 Vcc=6V 时，0V1.8V(6)该芯片的静态甩源电流；6V时：2uA/每封装(7)典型传播延迟时间；Vcc=2V 时，tpHL=tpLH=75ns；Vcc=3V 时，tpHL=tpLH=30ns；Vcc=4.5V 时，tpHL=tpLH=15ns；Vcc=2V 时，tpHL=tpm=13ns；(8)扇出系

25、数。如果保证输出电流小于20u A时输出高低电平，则由于输入漏电流为 1 U A,因此有扇出系数为20。【题3-12】请叙述CMOS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 7 3】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

26、个状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 7 5 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5 m A,发光管压降为L 8 V,试计算上拉电阻值。解：忽略开漏输出门的管压降，上拉电阻R 2（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 3-17】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：V,Hmin=2V,VILmax=

27、0.8V-400 U A 拉电流时：VOHmin=2.7V;8mA 灌电流时，VOLmax=0.5V低电平噪声容限：VN L=VILmax-VOLmax=0.8V-0.5V=0.3V高电平噪声容限：VN H=VoHmin 一 ViHmin=2.7V 2V=0.7V【题 3-18】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8 m A,拉电流能力为0.4m A,因此灌电流能力强。【题 3 7 9】试计算74LS系列门驱动74LS系列门时的扇出系数。解：查手册可知，II H=2 0UA；1山=-0.4mA因此有 NH=IOHmax/IlHmax=400/20=20NL=IoLm

28、ax/llLmax=8/0.4=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74HC系列电路驱动，有什么不同吗？解：74LS下列电路的拉电流能力只有0.4mA,因此驱动发光二极管时，二极管亮度很小;而采用74HC系列电路时，有足够的驱动能力使发光二极管发光。【题 3-21 连接5V 电压的上拉电阻要保持15个 74LS00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74LS输出高电平VOHmin相同，则有Rmax=(Vcc-VoHmin)/(15XII1Imax)=(5

29、-2.7)/(15X20u A)=7.66kQ选为7.5k对于所选7.5kQ电阻,有上拉高电平=5 (7.5kQ X(15X20 u A)=2.75V,因此有噪声容限为0.75V。【题 3-22 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：O C 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，O C 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-

30、23】查阅商业温度范围的74LS00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4.75 5.25V(2)输出高电平范围：当|IOH|W0.4mA时：2.7V-5V(3)输出低电平范围：当 IOLW8mA时：0-0.5V(4)输入高电平电压范围：2V 5V(5)输入低电平甩压范围；0 0.8V(6)该芯片的静态电源电流；5.5V 时：IccH=L6mA/每封装5.5V 时：IccL=4.4mA/每封装(7)

31、典型传播延迟时间；tpHL=1 0n s；tpLH=9ns；（8）扇出系数。高电平输入电流Ini=20u 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=0.4mA,输出IO L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）。丫1=高电平；Y2=开路；丫3=高电平；Y4=高阻；丫5=高电平；Y6=高电平丫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门阻路的输出状态（设电源%c为5 V）。图题3-2 5解：丫1=高电平；丫 2=低电平；Y

32、 3=低电平【题3-26试确定图题3-26所示74LS门甩路的输出负载是灌电流还是拉电流，并确定最大电流值。低低图题3-2 6解：（1）输出低电平，因此是灌电流负载，保证输出为0.5 V 时的最大电流值为8 m A。（2）输出高电平，因此是拉电流负载，保证输出为2.7 V 时的最大电流值为0.4 m A。【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,m a x)=2 0m A,%L，m a x)=0.2 5 V,假设y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。+5VA-B 1C-D E 1图题3-27解：逻辑函数式：Y=AB CD

33、 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:Rmin=(V cC-V o Lm ax)/(loLmax-1 0 X 0.4 )=(5 V-0.2 5 V)/(2 0m A-4 m A)0.3 k Q【题3-2 8 图题3-2 8所示的7 4 L S电路中，若是为下列情况时，心为多少？(这里假设电压表内阻为5 0k。)。(1)%悬空。(2)%接低电平(0.3 V)(3)%接高电平(3.6 V)o(4)%经过6 8。电阻接地。(5)%经过1 0k 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0.6 V,则有(1)V|2=1V；(

34、2)V 2比0,3V；(3)V121 V；(4)Vi20 V；(5)V121 V；【题3-2 9 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】写出图题4-1的输出逻辑函数式。图题4T解：=M +AC+N=N+C(2)Y2=AB+ACD+BDD=AHB+CD)=A+B+CD=A+BC+BD【题4-2】使

35、用与门、或门实现如下的逻辑函数式。(1)X,=ABC+D(2)Y2=A(CD+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)F,=AB+BC(2)Y2=A(C+B)(3)Y3=ABC+B(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。4-4解：Y=AB+AC+BCABCY100000（）10010001111000101111011111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-ABCD-ABCD-ABCD=ABCD+ABCD+ABCD+

36、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X的波形。解：Y=A+B【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,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tpHL和tPLH都是15ns,因为A信号经过4级门达到输出端X,因此

37、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 7,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A LA R M=1,开始报警。门开关D,该开关平常处于闭合状态，一旦断开，使A L A R M S,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。

38、(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/CC=20RA,每个引脚附加电源电流A左 .5mA;六非门 74HC04的电源电流Zcc=2pA：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 +ENRSTW+D

39、+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=0.54Vo74HCT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lu 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

40、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=3V输入开关信号M 与 74HCT32连接，由于74HCT32的输入电流为1 M 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5V-2V=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=(VO H E-

41、VBE)/R6=(4V-0.7V)/2.2kQ=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=1.5mAX180=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 的甩池供电，可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如卜：74HC04的静态电流为2pA。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 20(a A,共 80UA。ICCO4=2JJA+4X2O

42、NA=82NA。74HCT32的静态电流为20pgA;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：ICO2=20|1A+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+8.8mA)/2=6.8mA。报警动作时流过上下拉电阻的最大电流IR=6X(5V/lkQ)=6mA。不报警动作时，3 个上下拉电阻的电流IR=3X(5V/lkQ)

43、=3mA。报警动作时的蜂鸣器工作电流IsPK=20mA。蜂鸣器不报警动作时的电源电流Ice为：1CC=1CCO4+ICC32+ICCO8+【R=0.082mA+3.02mA+6.8mA+3mAs s 12.9 mA若是采用若用5V 电压、800mA h 的电池供电，可以工作时间t=800/15.9七61.5h。蜂鸣器动作时的电源电流Ice为：Icc=Icco4+Icc32+Iccos+lR+IsPK=O.O82mA+4.52iTiA+6.8mA+6mA+2OmAf：37.4 mA若是蜂鸣器一直报警，5V 电压、800mA h 的电池只能工作约800/37.4弋20h。若要增加运行忖间，需要全部

44、使用H C系列芯片，同时将上下拉电阻阻值增加到400kQ,则蜂鸣器不动作时的电源电流为：ICC=ICCO4+ICC32+ICCO8+IR=6JIA+8(IA+14|iA+12.5pA X 3=0.066mA这里所用的H C 电路的静态电流都是2|iA,每用一个引脚增加 3 个上下拉电阻的电流为12.5NAX3=37.5|1A。因此 800mA h 的电池供电，可以工作时间t=800/0.066-1212111,约为 505 天。【题 4-8 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 4。

45、解：【题 4-9】试用门用路设计4 线-2 线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，Gs为 1,否则G s=0;还要求没有按键按下时，E。信号为1,否则为0。解：DCBAAlAOGSEo0000000100010010001X011001XX10101XXX1110得至IJ：A1=D+DC=D+CA0=DCB-D=D+CBGS=O+C+B+AEO=DCBA逻辑电路如卜图所示。B向cd LI 11A4D【题 4-10 用 3 线-8 线译码器74LS138和与非门实现如下多输出函数。邓4 B,C)=AB+BC+ACF2(A,B,C)=Z，(2,5,7)解：号(A,B,C)

46、=AB+BC+AC=ABC+ABC+ABC+ABC=工 in(3,5,6,7)=机 3-m5 m6-ml尸 2(A,B,C)=Z，(2,5,7)=m2-w5-w7&A F2r-WYY2Y3Y4Y5Y6Y7AB012122AAAGGG6【题4-11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MNBSUBc0000000I10101I0110110010101001100011111SUB=M NB+MNB+M NB+MNB=+m2+加

47、4+m7=ml m2 mA mlC=M NB+MNB+MNB+MNB=4-m2+m3+nil=mi m2 nilWYIY2Y3Y4Y5Y6Y7【题4-12试用74LS147.74LS46,74LS04与共阳数码管等元件设计一个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4-14试用8选1数据选择器74LS151实现如下函数。瓦(C,B,A)=AB+BCF2(D,C,B,A)=ABD+ABCF(D,C,B,A)=ACD+A BCD+BC+BCDF

48、D,C,B,A)=Z?(0,2,3,5,7)解：尸1=(0,C,B,A)=HA+CH尸2(。，C,B,A)=DBA+CBA=DCBA+DC BA+DCBA+DC BA=DCB(A)+DCB(A)+DCB(A)=机 7(A)+6 5(A)+2 1(A)瑞(。，C,B,A)=ACD+ABCD+BC+BCDF3(D,C,B,A)=DCA+DC BA+CB+DCB=DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+DCBA+DCBA=DCB(A)+DCBCA)+DCB：A)+DCB(A +A)+D C B(A+A)+DCB(A+A)=m5(A)+加 4(A)+加 6(A)+加 7(

49、1)+加 3(1)+w l(l)外(。，C,B,A)=Z“(0 2 3,5,7)=D C B A+75CBA+DCBA+DCBA+DCBA=DCB(A)+DCB(A +A)+DC B(A)+D C B (A)=m O(A)+m2(A)+机3(A)【题4-15试用8选1数据选择器74LS151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：ABCXYZ000I)0()001001010011011010100110101111110101111100X=+m5+m6+m lY=m2+m3+mA+m5Z=+m2+m5+m6【题4-16试用8选1数据选择器74LS151实现4个开关

50、控制一个灯的逻辑电路，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；Y表示灯，1表示亮。DCBAY00000000110010100110010010101001100011111000110010101001011111000110111110111110Y-mO(A)+wl(A)+，2(A)+加 3(4)+m4(.A)+m5(A)+，6(A)+zn7(A)74151【题4 7 7 试分析图题4 7 7所示电路在多、%信号控制下，其输入A、8与输出丫之间的关系。图题4T7解：由图得到:S1soY00AB01A+B

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