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第三章习题3.1 MOS逻辑门电路3.1.1根据表题3.1.1所列的三种逻辑门电路的技术参数，试选择一 种最合适工作在高噪声环境下的门电路。 表题3.1.1 逻辑门电路的技术参数表VOL(max)/V逻辑门A2.4 0.4 2 0.8 逻辑门B 3.5 0.2 2.5 0.6 逻辑门C 4.2 0.2 3.2 0.8解：根据表题3.1.1所示逻辑门的参数，以及式（3.1.1）和式（3.1.2），计算出逻辑门A的高电平和低电平噪声容限分别为：=2.4V2V=0.4V=0.8V0.4V=0.4V同理分别求出逻辑门B和C的噪声容限分别为:=1V=0.4V=1V=0.6V电路的噪声容限愈大,其抗干扰能力愈强,综合考虑选择逻辑门C3.1.3根据表题3.1.3所列的三种门电路的技术参数,计算出它们的延时-功耗积,并确定哪一种逻辑门性能最好 表题3.1.3 逻辑门电路的技术参数表 逻辑门A 1 1.2 16 逻辑门B 5 6 8逻辑门C 10 10 1解:延时-功耗积为传输延长时间与功耗的乘积,即DP= tpdPD根据上式可以计算出各逻辑门的延时-功耗分别为 = = *16mw=17.6* J=17.6PJ同理得出: =44PJ =10PJ,逻辑门的DP值愈小,表明它的特性愈好,所以逻辑门C的性能最好.3.1.5 为什么说74HC系列CMOS与非门在+5V电源工作时,输入端在以下四种接法下都属于逻辑0: (1)输入端接地; (2)输入端接低于1.5V的电源; (3)输入端接同类与非门的输出低电压0.1V; (4)输入端接10k的电阻到地.解:对于74HC系列CMOS门电路来说,输出和输入低电平的标准电压值为:=0.1V, =1.5V,因此有:(1) =0 =1.5V,属于逻辑门0(2) 1.5V=,属于逻辑门0(3) 0.1=1.5V,属于逻辑门0(4)由于CMOS管的栅极电流非常小,通常小于1uA,在10k电阻上产生的压降小于10mV即0.01V2.1V时，将使T1的集电结正偏，T2，T3处于饱和状态，这时VB1被钳位在2.4V，即T1的发射结不可能处于导通状态，而是处于反偏截止。由（1）（2），当VB12.1V，与非门输出为低电平。（4）与非门输入端接10k的电阻到地时，教材图3.2.8的与非门输入端相当于解3.2.2图所示。这时输入电压为VI=(Vcc-VBE)=10（5-0.7）（10+4）=3.07V。若T1导通，则VBI=3.07+ VBE=3.07+0.5=3.57 V。但VBI是个不可能大于2.1V的。当VBI=2.1V时，将使T1管的集电结正偏，T2，T3处于饱和，使VBI被钳位在2.1V，因此，当RI=10k时，T1将处于截止状态，由（1）这时相当于输入端输入高电平。3.2.3设有一个74LS04反相器驱动两个74ALS04反相器和四个74LS04反相器。（1）问驱动门是否超载？（2）若超载，试提出一改进方案；若未超载，问还可增加几个74LS04门？解：（1）根据题意，74LS04为驱动门，同时它有时负载门，负载门中还有74LS04。从主教材附录A查出74LS04和74ALS04的参数如下（不考虑符号）74LS04：=8mA,=0.4mA;=0.02mA. 4个74LS04的输入电流为：4=40.4mA=1.6mA,4=40.02mA=0.08mA2个74ALS04的输入电流为：2=20.1mA=0.2mA,2=20.02mA=0.04mA。 拉电流负载情况下如图题解3.2.3（a）所示，74LS04总的拉电流为两部分，即4个74ALS04的高电平输入电流的最大值4=0.08mA电流之和为0.08mA+0.04mA=0.12mA.而74LS04能提供0.4mA的拉电流，并不超载。 灌电流负载情况如图题解3.2.3（b）所示，驱动门的总灌电流为1.6mA+0.2mA=1.8mA.而74LS04能提供8mA的灌电流，也未超载。（2）从上面分析计算可知，74LS04所驱动的两类负载无论书灌电流还是拉电流均未超3.2.4 图题3.2.4所示为集电极门74LS03驱动5个CMOS逻辑门，已知OC门输管截止时的漏电流=0.2mA；负载门的参数为：=4V,=1V,=1A试计算上拉电阻的值。从主教材附录A查得74LS03的参数为：=2.7V，=0.5V，=8mA.根据式（3.1.6）形式（3.1.7）可以计算出上拉电阻的值。灌电流情况如图题解3.2.4（a）所示，74LS03输出为低电平，=5=50.001mA=0.005mA,有 =0.56K拉电流情况如图题解3.2.4（b）所示，74LS03输出为高电平，=5=50.001mA=0.005mA由于为了保证负载门的输入高电平，取=4V有=4.9K综上所述，的取值范围为0.564.93.6.7 设计一发光二极管(LED)驱动电路,设LED的参数为=2.5V, =4.5Ma;若=5V,当LED发亮时,电路的输出为低电平,选出集成门电路的型号,并画出电路图.解:设驱动电路如图题解3.6.7所示,选用74LSO4作为驱动器件,它的输出低电平电流=8mA, =0.5V,电路中的限流电阻R=444
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