（全）数字电子技术基础课后答案夏路易(2)

图题4-5

解：Y?A?B

A.B.Y.

【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，因此最大传输延迟时间为4×15ns=60ns。

【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：

.+5V+5VMENRSTW1R11kΩ.+5VSPK&&R62.2kΩ90131&&≥1≥1≥1ALARM..D1&74HCT32&G.1R R2~61kΩ.74HC0474LS08

图题4-7

人工报警开关M，该开关闭合时，报警信号ALARM=1，开始报警。

报警使能开关EN，该开关闭合时，窗户、门和车库信号才能使ALARM=1。 复位开关RST，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ALARM=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ALARM=1，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。

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（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ICC=20?A，每个引脚附加电源电流ΔICC=0.5mA；六非门74HC04的电源电流ICC=2?A；四2输入与门74LS08的电源电流ICCH=4.8mA，ICCL=8.8mA。

解： （1）图示电路的逻辑函数式为：ALARM?M?ENRST （W?D?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=0.54V。

74HCT的输入信号兼容TTL，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HC系列电路的输入电阻很大，只需要1μA电流，因此开关信号的高电平近似为5V，低电平近似为0，因此高电平噪声容限为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0.4mA，因下拉电阻为1kΩ，因此输入低电平VIL为0.4V，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1μA，因此开关输入信号的高电平接近于5V，低电平接近于0V，因此高电平噪声容限为5V－2V=3V，低电平噪声容限为0.8－1=0.8V；

HCT32的高电平驱动能力在4mA时，可保证输出高电平为4V，因此有9013三极管的基极电流为IB=（VOHmax-VBE）/R6=（4V-0.7V）/2.2kΩ=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=1.5mA×180=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的电池供电，可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如下：

74HC04的静态电流为2?A。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，共80?A。ICC04=2?A+4×20?A =82?A。

74HCT32的静态电流为20??A；每个引脚附加电源电流0.5mA，则附加电源电流6×0.5mA=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：ICC32=20?A+6×0.5mA=3.02mA

报警时的电流：ICC32=20?A+6×0.5mA+1.5mA=4.52mA

74LS08的平均静态电流ICC08=（ICCH+ ICCL）/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=6×（5V/1kΩ）=6mA。

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不报警动作时，3个上下拉电阻的电流IR=3×（5V/1kΩ）=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ICC为：

ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR =0.082mA+3.02mA+6.8mA+3mA≈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≈61.5h。 蜂鸣器动作时的电源电流ICC为：

ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR+ISPK=0.082mA+4.52mA+6.8mA+6mA+20mA≈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≈20h。

若要增加运行时间，需要全部使用HC系列芯片，同时将上下拉电阻阻值增加到400kΩ，则蜂鸣器不动作时的电源电流为：

ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR=6?A+8?A +14?A+12.5?A×3=0.066mA

这里所用的HC电路的静态电流都是2?A，每用一个引脚增加1?A。3个上下拉电阻的电流为12.5?A×3=37.5?A。因此800mA·h的电池供电，可以工作时间t=800/0.066≈12121h，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EN，并输出高电平有效的编码A3～A0。

解：

.74LS21+5VRP1kΩ&&11101111213123451012345678974147ENA0A1A2A3.S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9.9876543211ABCD9761411174LS04.

【题4-9】 试用门电路设计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GS=0；还要求没有按键按下时，EO信号为1，否则为0。

解：

D 0 0 0 0 1 C 0 0 0 1 X B 0 0 1 X X A 0 1 X X X A1 0 0 0 1 1 A0 0 0 1 0 1 GS 0 1 1 1 1 EO 1 0 0 0 0

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得到：

A1?D?DC?D?C A0?D CB?D?D?CB

GS?D?C?B?A EO?D C B A 逻辑电路如下图所示。

.D1.C1B1A1≥1≥1A1A0&≥1GS.&EO.

【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。

F（，B，C）?AB?BC?AC 1AF（2A，B，C）?5，7） ?m（2，解：F（，B，C）?AB?BC?AC= 1A=ABC?ABC?ABC?ABC?5，6，7）?m3?m5?m6?m7 ?m（3，.F（2A，B，C）?CBA.5，7）?m2?m5?m7 ?m（2，Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y715141312111097&123645A0A1A2G1G2AG2BF21&F1.74138.

【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。

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