2-1 二极管门电路如题图2-1(a)所示。
VCCR0ABC(a)题图2-1Y1ABCR0AY2BC(b)
(1)分析输出信号Y1,Y2与输入信号A,B,C之间的逻辑关系; (2)根据题图2-1(b)给出的A,B,C波形,对应画出Y1,Y2的波形(输入信号频率较低,电压幅度满足逻辑要求)。
解(1):Y1?A?B?C;Y2?A?B?C 解(2):Y1,Y2的波形如题解 图2-1所示。
ABCY1Y2
2-2 反相器电路如题图2-2所示。图中VCC为12V, VBB为12V,R1=1.5kΩ,R2=18kΩ,RC=1.5kΩ,设VT管的VCES≈0.1V,VBE=0.7V,??12。试问:
(1)当VI为何值时,VT管饱和,VCES≈0.1V?
(2)若VI=3.0V,VO端灌入电流为多大时,VT管脱离饱和?
题解 图2-1
题图2-2
题解 图2-2
解(1):若VT管饱和,此时基极回路的等效电路如题解 图2-2所示。由电路图可定量计算出基极电路Ib,若Ib?Ibs,则电路处于饱和状态。
Ib?I1?I2?VIH?VBESVBB?VBESIV?V??Ibs?cs?CCCES R1R2??RCBB其中,VCC?V?12V,VBE?0.7V,R1?1.5k?,R2?18k?,
RC?1.5k?,VCES?0.1V,??12。代入计算可得
VIH?2.75V
综上,当输入VI?2.75V时,VT管进入饱和状态。
1VCC?IOL),则反相器仍处解(2):参见教材图2-6,若满足Ib?Ibs?(?RC于饱和状态;但是随着负载电流IOL的进一步增大,反相器会逐渐退出饱和状态,输出低电平抬高。因此,对灌电流IOL的值必须加以限制,要求
IOL?Ics?IRCIb?I1?I2?VCC?VCES??Ib?
RCVI?VBESVBB?VBES? R1R2代入相应参数,计算可得
IOL?2mA
综上,当VO端灌入电流到达2mA时,VT管脱离饱和状态。
2-3 根据题图2-3所示TTL门电路和给定输入信号波形,画出电路输出F的波形。若把G1门和G2门换成CMOS门时,再画出电路输出F’的波形。
分析:读者应了解TTL门电路和CMOS门电路的输入结构以及它们的差异,方可作出正确的解答。TTL门电路采用三极管作为开关器件,所以存在输入电流,由此在输入端引入开门电平、开门电阻、关门电平和关门电阻等概念;而CMOS门电路采用绝缘栅场效应管作为开关器件,绝缘栅场效应管输入电流近似为零,可认为无输入电流,输入端接电阻R时,没有电流流过,同时,CMOS电路的输入端不允许悬空。
解(1):G1门和G2门均为TTL门时,对于G2门,其中一个输入接电阻
20k??Rion?3.2k?,接地负载上等效电平为逻辑高电平,与G1门的输出无关。
因此,电路输出F的逻辑表达式为
F?C?1?C
解(2):G1门和G2门均为CMOS门时,对于G2门,其中一个输入接电阻,没有电流流过,因此,电路输出F'的逻辑表达式为
F'?AB?C?AB?C
F和F'的工作波形如图题解 图2-3所示。
数字电路与逻辑设计(2.3)习题全解概要
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