发布时间 : 星期一 文章第二章 逻辑门电路更新完毕开始阅读5a5b847ca26925c52cc5bfe0
（1）Y的逻辑表达式分析如下：
图（a）电路：C=1时，G1使能，UO1?A； 当C＝0时，UO1是高阻态，因此Y1的表达式为：
A
??A?BY1????B?C?1??C?0?
B C
图（b）电路：C=0时，G1使能，UO1?A； 当C＝1时，UO1是高阻态，因此Y2的表达式为：
?A?BY2???B?C?0?(C?1)
Y1 Y2 Y3
图（c）电路：C=0时，G2使能，Y3?A?B； 当C＝1时，G1使能，Y3?A?B,因此Y2的表 达式为：
例题2.5图(e)
Y3?A?B?C?A?B?C
(2) 若已知A、B、C的波形，分别画出Y1、Y2、Y3的波形，如例题2.5图(e)所示。
T1
UDD
T1
T5
UDD
T7
A
T7
T9
B
T3 T2
T5
T8
Y1
A
T3
T2
T6
T10
Y2
T4
B
T6
C
T4
T8
(a) (b)
例题2.6图
例题2.6 CMOS门电路如例题2.6图（a）、（b）所示。试分析电路的逻辑功能，写出输出函数表达式。
解：例题2.6图（a）、（b）两个电路均由CMOS器件构成。CMOS器件构成电路时有两种典型的形式，一是CMOS器件中的NMOS管相串联，PMOS管相并联，称为串联驱动方式。二是CMOS器件中的NMOS管相并联，PMOS管相串联，称为并联驱动方式。串联驱动方式具有与的功能（对于单元电路则为与非），并联驱动方式具有或的功能（对于单元电路则为或非）。依照这一原则，对电路作具体分析，就可得出输出函数表达式，判断出电路的逻辑功能。
分析MOS门电路的逻辑功能时，一种方法是划分出构成整个电路的各单元电路，然后从输入开始沿着信号的传输方向，分级写出他们的逻辑函数式，最后即可得出电路的输出函数式，并说明电路功能。另一种是列出在不同输入信号取值下，电路中各MOS管的工作状态及相应的输出函数值，由此得出输出函数式，并说明电路的功能。
对于例题2.6图（a）所示电路，CMOS器件T3?T4，T5?T6构成串联驱动方式之后，和
CMOS器件T1?T2又构成并联驱动方式。可判断其逻辑功能是A?BC 。再经T7?T8CMOS非门输出，得到Y1?A?BC?A?BC，电路是个与或门。
对于例题2.6图（b）所示电路，利用真值表法进行分析。在不同的输入信号取值下，各CMOS管的状态及输出函数值列于例表2.2中。
例表2.2
A B 0 0 0 1 1 0 1 1 T1 导通 截止 导通 截止 T2 截止 截止 导通 导通 T3 导通 导通 截止 截止 T4 截止 导通 截止 导通 T5 导通 导通 截止 截止 T6 截止 截止 导通 导通 T7 导通 截止 导通 截止 T8 截止 导通 截止 导通 T9 截止 导通 导通 导通 T10 导通 截止 截止 截止 Y2 0 1 1 0 由真值表得知Y2?A?B，电路是个异或门。
例题2.7 由CMOS传输门构成的电路如例题2.7图（a）、（b）、（c）所示，试写出各电路的输出函数表达式。
1
UDD 1 TG1 TG2 A X1 B 100kΩ X1 UDD Y1 1 1 1 1 Y3
100kΩ
1 (a)
TG3 A X1 1 1 TG4 TG5 1 1 A B X1 X1 UDD Y2 1 1 1 1 (c) 100kΩ
(b) 例题2.7图
解：例题2.7图（a）、（b）、（c）所示的三个电路是用CMOS传输门实现逻辑函数。输入信号作为传输门的控制信号，传送信号0或1。为了避免传输门关闭时输出端出现高阻态，电路用两种方法解决。一是将传输门输出端通过一个100k?的大电阻接地，二是将传输门输出端通过电阻接电源电压。因此，无论传输门关闭或开启，各个电路的输出函数均有确定的取值。
当控制信号使CMOS传输门关闭时，输出呈现高阻态。若在其输出端通过电阻接地或接于电源上，则输出构成确定的取值0或1。
经分析，可列出三个电路的真值表如例表2.3所示。
得三个电路的输出函数分别为：Y1?A；Y2?A?B；Y3?AB。
例表2.3
A B 0 0 0 1 1 0 1 1 TG1 关闭 关闭 开启 开启 Y1 0 0 1 1 TG2 关闭 关闭 开启 开启 TG3 关闭 开启 关闭 开启 Y2 1 0 0 0 TG4 关闭 关闭 开启 开启 TG5 关闭 开启 关闭 开启 Y3 0 0 0 1 例题2.8 例题2.8图为ECL门电路逻 辑图，试写出F1、F2的逻辑表达式。
解：ECL射极开路电路具有或/或非互 补输出端，允许多个输出端直接并联，以 实现输出变量的“线或”操作。
F2为三个ECL门直接相联后的输出， 完成的是“线或”逻辑功能。因此输出表 达式为：
A B ≥1 C D ≥1 F1 F2
E F ≥1 F1?A?B?C?D?E?F?AB?CD?EF F2?A?B?C?D?E?F
例题2.8图
第三节 题解
自我检测题解
题2.1答：TTL与非门输入端采用多发射极管的主要作用是 速度快 。
题2.2答：TTL与非门多余输入端的处理方法是 高电平或悬空或接电源或与其他输入端并接 。
题2.3答：TTL或非门多余输入端的处理方法是 低电平或接地或与其他输入端并接 。 题2.4答：TTL与非门输出端采用推拉式输出的主要作用是 较强的负载能力 。
题2.5答：TTL与非门的灌电流负载发生在输出低电平电平情况下，负载电流越大，则输出电平越 高 。
题2.6答：门电路输入端个数称为门的 扇入 系数，门电路带同类门数量的多少称为门 扇出 系数。
题2.7答：TTL三态门的三种可能的输出状态分别是 高电平 、 低电平 和 高阻态 。 题2.8答：在TTL三态门、OC门、与非门和异或门电路中，能实现线与功能的门电路有 OC门，三态门 ，能实现总线连接方式的门电路有 三态门 。
题2.9答：CMOS门电路与TTL门电路相比最大的优点是 低功耗 。
题2.10答：用工作速度来评价TTL、ECL和CMOS集成电路，速度快的集成电路依次为 ECL；TTL；CMOS 。
题2.11答：用抗干扰能力来评价TTL、ECL和CMOS集成电路，抗干扰能力强的集成电路依次为 CMOS；TTL；ECL 。
题2.12答：CMOS传输门可以用来传输 数字 信号或 模拟 信号。 题2.13答：CMOS门电路的静态功耗 非常低 。随着输入信号频率的增加，功耗也会 增加 。
思考题题解
题2.1 TTL标准与非门电路由哪几部分组成？ 答：输入级；中间级；输出级。
题2.2 TTL与非门的电压传输特性说明什么问题？从特性曲线上可以得到UOH、UOL、UIH和UIL等参数，这些参数代表什么意义？
答：与非门的电压传输特性指的是与非门输入电压UI和输出电压UO之间的关系曲线。
UOH是与非门电压传输特性曲线截止区的输出电压，称作输出高电平。UOL是电压传输特性曲线导通区的输出电压，称作输出低电平。UIH和UIL分别是输入高电平和输入低电平。
题2.3 TTL电路实现线与逻辑功能可以采用集电极开路门和三态门，试说明其原理。 答：线与是指在实际应用中，把输出端直接并联使用，实现与逻辑功能。为了实现线与功能，将集电极开路门或三态门的输出端直接并联，外接公共负载电阻和电源。每个门实现与非逻辑，两个输出只要有一个是低电平，总的输出就是低电平，只有两个输出都是高电平，总的输出才是高电平。因此实现了线与逻辑。
题2.4 抗饱和TTL电路为什么可以提高开关速度？
答：晶体管工作在饱和状态时基区存储大量的载流子，当晶体管由饱和转向截止时，存储的载流子来不及消散，晶体管不能迅速脱离饱和状态，因此影响与非门的开关速度。加速饱和管存储电荷的扩散速度，减小对负载电容充电的时间常数，就可以提高开关速度。
题2.5 ECL电路为什么具有很高的开关速度？该类电路有什么特点？
答：ECL电路中的三极管工作在放大区或截止区，所以消除了由于三极管饱和带来的存储时间。ECL电路中的电阻取值小，高、低电平之差小，因此大大缩短了电路节点的上升时间和下降时间。ECL电路的输出方式采用射级输出器，其输出电阻小，使负载电容充电的时间常数减小，因此开关速度高。
题2.6 CMOS与非门和CMOS或非门从电路结构上看有哪些不同？
答：与非门是负载部分为并联PMOS管，驱动为串联NMOS管；或非门负载为串联PMOS管，驱动为并联NMOS管。
题2.7 CMOS门电路与TTL门电路相比有哪些优点？ 答：优点主要有以下几点： 1．静态功耗低
2．集成度高，温度稳定性好 3．抗辐射能力强 4．电源利用率高 5．扇出系数大 6．电源取值范围宽
题2.8 CMOS门电路不使用的输入端不允许悬空，为什么？
答：因为CMOS电路输入阻抗高，容易受静电感应出现击穿，输入端不能悬空。与非门多余的输入端接电源正极，或非门接地，低速场合将多余的输入端和有用的信号端并联使用。
题2.9 当TTL门电路驱动CMOS门电路时，是否需要增加接口电路？为什么？
答：如果TTL和CMOS电路选择适当的话，不需要另外加任何接口电路。例如TTL采用74LS系列，CMOS采用74HCT系列。
题2.10为什么说电压、电流参数是门电路之间实现正确连接的主要参数？
答：因为电压和电流参数是门电路实现正常功能的主要参数，所以它们是门电路之间建立正确连接的主要参数。
习题题解
习题2.1 灯控制电路如习题2.1图所示。试写出电路的功能表、真值表和逻辑表达式。 解：当开关A、B同时上扳或下扳时，灯F才亮。由此可写出电路功能表如习题表2.1所示。开关A、B和灯F只有两种相反的状态，可选用逻辑0和逻辑1来代表相应的状态。然而选用的表示方式不同，所得到的真值表和逻辑表达式也不同。