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第10章 逻辑门电路例题解析 10．2例题解析 例10．1 电路如图10.1所示。求使三极管截止的vimax；保证三极管饱和的vimin，已知三极管β＝30，VBE＝0．7V，VCES＝0．3V。 解 三极管的开关条件分别为：VBE≤0，IB≥IBS三极管饱和导通。 当三极管截止时，其等效电路如图11.2（a）所示。IB＝0，则 即 解得 vi≤2V 即 vimax≤2V 当三极管饱和导通时，其等效电路如图11.2(b)所示。 解得 vi≥3.62V 即 vimin=3.62 V 例10．2 电路如图10．3所示，写出输出的表达式。 解：对图10．3(a)，该电路由两级逻辑门构成，第一级是与门，输出逻辑关系为D=AB；第二级是或门，输出逻辑关系为 L1=AB+C 对图10．3 (b) 该电路是只有—个输入端的逻辑电路。当输入端A为低电平时，Tl发射结导通，VB1＜2．1V，D、T2截止，L2输出高电平；当输入端A为高电平时，Tl发射结不通， Vcc通过的集电结足以使D、T2导通，L2输出低电平。由以上分析可得： 例10．3 为什么说TTL与非门的输入端在以下4种接法都属于逻辑0输入：(1)输入端接地；(2)输入端接低于0．8V的电源；(3)输入端接同类与非门的输出低电平0．3V；(4)输入端通过200Ω的电阻接地。 解： TTL与非门的输入端接地、接低于0．8V的电源、接同类与非门的输出低电压0．3V时，输入电压均低于其关门电平VOFF(VOFF约为1．3V)，因此门的输出电压均高于其输出高电平的最小值VOH(min)( VOH(min=2.4V)，都属于高电平，所以以上三种输入的接法均属于逻辑0输入。 当输入端通过200Ω的电阻接地时，分析见图解10．4。由电路分析得： 由此可见，输入电压低于关门电平，所以此种输入的接法也属于逻辑0输入。 例10．4 改正图10.5中TTL电路的错误。 解 图10.5（a）中，因为TTL与非门不能“线与”，所以应改为OC门。 图10.5（b）中，由TTL与非门的输入特性可知，当输入端接小电阻(Ri＜1．4kΩ时)，相当于输入端接低电平，故应将100Ω改为4．7kΩ或5．1kΩ。 图10.5（c）中，因电路不满足所给的逻辑表达式，故应将接电源VCC改为接地。 例10．5 在图10．6中G1为TTL三态与非门，G2为TTL普通与非门，电压表内阻为100kΩ。试求下列4种情况下的电压表读数和G2输出电压V0值。 (1) B＝0．3V，开关K打开； (2) B＝0．3V，开关K闭合； (3) B=3．6V，开关K打开； (4) B＝3．6V，开关K闭合。 解 (1)当B＝0．3V，三态与非门处于工作状态，电压表读数为3.6V；开关K打开，G2门输入端悬空相当于输入高电平，输出电压为V0＝0．3V。 (2)B＝0．3V，三态与非门处于工作状态，电压表读数为3．6V；开关K闭合，G2门输入高电平，输出电压为V0＝0．3V。 (3)B＝3．6V，三态与非门处于高阻态，又知开关K打开，可见电压表读数为0V；G2门输入端悬空相当于输入高电平，输出电压V0＝0．3V。 (4)B＝3．6V，三态与非门处于高阻态，又知开关K闭合，此时G2门输入端的情况如例10．3中图解10．4所示。其输入电压为 显然G2门输入高电平，使得输出电压V0＝0．3V，而G2门中Tl的集电结和T2，T3的发射结这三个串联的PN结导通，使得VB1＝2．1V，因而电压表读数为VB1-0．7V＝1．4 V。 例10．6 一个饱和型有源负载反相器，如图10.7（a）所示。 (1)若VT1=VT2=2V，RON2=RON1=10:1，VDD＝10V，问输出的高、低电平各是多少? (2)若V2改成PMOS管(VP＝-2V)组成反相器，如图10.7（b）所示，问输出高、低电平各为多少? 解 (1) (2)根据反相器的工作原理有 例10．7 分析图10.8电路的逻辑功能，并写逻辑表达式。 解 当A＝0时V2、V 4截止，Vl、V3、V5导通，所以v0＝VOH≈VDD，F＝l，当A＝1时，V2、V4导通，Vl、V3、V5截止，所以v0＝VOL≈0V，因此该电路是一个反相器。逻辑表达式为：F＝。 例10．8 图10．9(a)所示电路中，分别输入图10．9(b)所示A、B、C、D波形，试对应画出各输出端波形。 解：首先要确定各逻辑门的逻辑功能，然后根据输入波形变化情况，分段画出各输出端波形。 写出各门电路输出端逻辑表达式为 各门电路输出波形见图10．9(c)所示。 4