第三章习题 31MOS逻辑门电路 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 VoHimin /V HImin /v VImac /I 逻辑门A 2.4 0.4 0.8 逻辑门B 3.5 0.6 逻辑门C 解:根据表题3.1.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 VAHI=VOHimin-VHimin=2.4V--2V=0.4V VNLA(max=Vuimad-voL(max)=0.8V--04V=0.4V 同理分别求出逻辑门B和C的噪声容限分别为 VNH=IV VALB=0. 4V VALC=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C 3.1.3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31.3逻辑门电路的技术参数表 pHL/ns Po/mw 逻辑门A 逻辑门B 6 罗辑门C 10 0 解延时-功耗积为传输延长时间与功耗的乘积,即 DP=taPp 根据上式可以计算出各逻辑门的延时功耗分别为 DP 2P=+12)ms telh tphl *16mw=176*10-J=176PJ 同理得出:DPa=44 PJ DPc=10PJ,逻辑门的D值愈小,表明它的特性愈好所以逻辑门C的 性能最好 31.5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:(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10k9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 a=0.lV,V=1.5V,因此有 (1)V=0<Vn=15V属于逻辑门0 (2)i<1.5V=V,属于逻辑门0 (3)<0.1<n=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10k9电阻上产生的压降小于10mV即第三章习题 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 V V OH (min) / VOL(max)/V V V IH (min) / V V IL(max) / 逻辑门 A 2.4 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： VNHA =VOH (min) —VIH (min) =2.4V—2V=0.4V VNLA(max) =VIL(max) —VOL(max) =0.8V—0.4V=0.4V 同理分别求出逻辑门 B 和 C 的噪声容限分别为: VNHB =1V VNLB =0.4V VNHC =1V VNLC =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 C 3.1.3 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 t ns pLH / t ns pHL / P mW D / 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 DPA = 2 t t PLH PHL + PD = (1 1.2) 2 + ns *16mw=17.6* 12 10− J=17.6PJ 同理得出: DPB =44PJ DPC =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 10kΩ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: VOL =0.1V, VIL =1.5V,因此有: (1) Vi =0< VIL =1.5V,属于逻辑门 0 (2) Vi <1.5V= VIL ,属于逻辑门 0 (3) Vi <0.1< VIL =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 10kΩ电阻上产生的压降小于 10mV 即