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課件16張PPT。第三節　數字集成電路截止狀態1.晶體三極管存在截止和飽和兩種狀態。__________相當于開關斷開，__________相當于開關閉合，因而可以當作開關使用。
2.不同類型的邏輯電路，其高、低電平的電壓值有不同的界定規則。如下表：飽和狀態3.集成門電路屬于_______集成電路。由若干門電路組成，能完成某個邏輯功能，如編碼、譯碼等的集成電路通常屬于________集成電路。
4.TTL(晶體管—晶體管邏輯)是用普通晶體三極管構成的集成電路，與CMOS相比，其運行速度較____，允許負載流過的電流______，但消耗功率______。
5.CMOS(互補MOS電路)電路是用MOS管構成的集成電路，在工作時消耗的功率______，但工作速度較TTL的_____，允許負載流過的電流較TTL的_____。小規模中規模快較大較大最低低小一、晶體三極管的開關特性及其在數字電路中的應用(a)晶體三極管存在截止和飽和兩種狀態。截止狀態相當于開關斷開，飽和狀態相當于開關閉合，因而可以當作開關使用。1.NPN型三極管飽和：條件——輸入信號Ui足夠大(高電平)；
現象——三極管流過的電流較大，U0的電位只有0.2 V左右(低電平)。
截止：條件——輸入信號Ui足夠小(低電平)；
現象——三極管沒有電流流過，U0的電位與電源電壓相近(高電平)。2.PNP型三極管飽和：條件——輸入信號Ui足夠小(低電平)；
現象——三極管流過的電流較大，U0的電位有VCC－0.2 V左右(高電平)。
截止：條件——輸入信號Ui足夠大(高電平)；
現象——三極管沒有電流流過，U0的電位為零(低電平)。由于加到三極管基極的信號不是高電平，就是低電平，因此晶體三極管工作于開關狀態，即不是工作于飽和狀態，就是工作于截止狀態。我們通常稱這種信號為開關信號(即數字信號)。【典例1】 如圖所示電路，V3工作于開關狀態。當輸入X＝0、Y＝1時，以下發光二極管狀態中正確的是(　　)A.V1不發光、V2不發光 B.V1不發光、V2發光
C.V1發光、V2不發光 D.V1發光、V2發光
解析　當X＝0、Y＝1時，或非門輸出高電平，V3截止，與非門輸出低電平，所以V1發光、V2不發光。
答案　C【變式訓練1】 如圖所示為小明設計的電路，通過輸入端A、B控制LED1、LED2的亮滅。當發光二極管LED1發光，LED2不發光時，A、B的輸入情況是(　　)A.A＝0，B＝0 B.A＝1，B＝0
C.A＝0，B＝1 D.A＝1，B＝1
解析　當發光二極管LED1發光，LED2不發光時，說明三極管V1和V2都導通。所以與非門輸出為0，則A＝1；或非門輸出為1，則B＝0。
答案　B【變式訓練2】 已知Y＝A＋B，現要設計一個邏輯電路實現它，但身邊只有一個74LS02集成芯片，集成芯片名稱________。芯片引腳圖如圖所示，請用該集成芯片實現Y＝A＋B的功能。答案　四2輸入或非門　如圖二、常用數字集成電路類型(a)數字集成電路有多種類型，最常用的有TTL和CMOS兩種。數字集成電路TTL和CMOS管的特點如下：1.TTL型TTL(晶體管—晶體管邏輯)是用普通晶體三極管構成的集成電路，與CMOS相比，其運行速度較快，允許負載流過的電流較大，但消耗功率較大。2.CMOS型CMOS(互補MOS電路)電路是用MOS管構成的集成電路，在工作時消耗的功率最低，但工作速度較TTL的低，允許負載流過的電流較TTL的小。3.CMOS器件與TTL器件的邏輯電平和電路的輸出能力不一樣，因此兩種類型的集成電路通常不能在同一個電路中使用，如需同時使用，要在它們之間加上電平轉換電路。【典例2】 與TTL集成電路相比，CMOS門電路(　　)A.速度更快 B.允許負載流過的電流更大
C.功耗更低 D.不適宜做成大規模集成電路
解析　CMOS電路由MOS管構成，其特點是功耗低，但缺點是工作速度較TTL低，允許負載流過的電流較TTL小，容易損壞，使用時要注意保護。
答案　C【變式訓練3】 TTL集成電路的優點(　　)A.速度快 B.允許負載流過的電流較大
C.抗靜電能力強 D.以上都是
解析　TTL電路由普通三極管構成，其特點是速度快、允許負載流過的電流較大、抗靜電能力強。
答案　D第三節　數字集成電路
考試內容
考核要求
(1)晶體三極管的開關特性及其在數字電路中的應用
(2)常用數字集成電路類型
a
a
1.晶體三極管存在截止和飽和兩種狀態。截止狀態相當于開關斷開，飽和狀態相當于開關閉合，因而可以當作開關使用。
2.不同類型的邏輯電路，其高、低電平的電壓值有不同的界定規則。如下表：
電路類型
高電平
低電平
標稱值
范圍
標稱值
范圍
TTL
3 V
2.4 V－5 V
0.3 V
0 V－0.8 V
CMOS
5 V
3 V－5 V
0 V
0 V－2 V
3.集成門電路屬于小規模集成電路。由若干門電路組成，能完成某個邏輯功能，如編碼、譯碼等的集成電路通常屬于中規模集成電路。
4.TTL(晶體管—晶體管邏輯)是用普通晶體三極管構成的集成電路，與CMOS相比，其運行速度較快，允許負載流過的電流較大，但消耗功率較大。
5.CMOS(互補MOS電路)電路是用MOS管構成的集成電路，在工作時消耗的功率最低，但工作速度較TTL的低，允許負載流過的電流較TTL的小。
一、晶體三極管的開關特性及其在數字電路中的應用(a)
晶體三極管存在截止和飽和兩種狀態。截止狀態相當于開關斷開，飽和狀態相當于開關閉合，因而可以當作開關使用。
1.NPN型三極管
飽和：條件——輸入信號Ui足夠大(高電平)；
現象——三極管流過的電流較大，U0的電位只有0.2 V左右(低電平)。
截止：條件——輸入信號Ui足夠小(低電平)；
現象——三極管沒有電流流過，U0的電位與電源電壓相近(高電平)。
2.PNP型三極管
飽和：條件——輸入信號Ui足夠小(低電平)；
現象——三極管流過的電流較大，U0的電位有VCC－0.2 V左右(高電平)。
截止：條件——輸入信號Ui足夠大(高電平)；
現象——三極管沒有電流流過，U0的電位為零(低電平)。
由于加到三極管基極的信號不是高電平，就是低電平，因此晶體三極管工作于開關狀態，即不是工作于飽和狀態，就是工作于截止狀態。我們通常稱這種信號為開關信號(即數字信號)。
【典例1】 如圖所示電路，V3工作于開關狀態。當輸入X＝0、Y＝1時，以下發光二極管狀態中正確的是(　　)
A.V1不發光、V2不發光 B.V1不發光、V2發光
C.V1發光、V2不發光 D.V1發光、V2發光
解析　當X＝0、Y＝1時，或非門輸出高電平，V3截止，與非門輸出低電平，所以V1發光、V2不發光。
答案　C
【變式訓練1】 如圖所示為小明設計的電路，通過輸入端A、B控制LED1、LED2的亮滅。當發光二極管LED1發光，LED2不發光時，A、B的輸入情況是(　　)
A.A＝0，B＝0 B.A＝1，B＝0
C.A＝0，B＝1 D.A＝1，B＝1
解析　當發光二極管LED1發光，LED2不發光時，說明三極管V1和V2都導通。所以與非門輸出為0，則A＝1；或非門輸出為1，則B＝0。
答案　B
【變式訓練2】 已知Y＝A＋B，現要設計一個邏輯電路實現它，但身邊只有一個74LS02集成芯片，集成芯片名稱________。芯片引腳圖如圖所示，請用該集成芯片實現Y＝A＋B的功能。
解析　集成芯片中有四個或非門，每個或非門有兩個輸入端，所以為四2輸入或非門；用或非門實現Y＝A＋B，可以將其展開為Y＝。
答案　四2輸入或非門　如圖
二、常用數字集成電路類型(a)
數字集成電路有多種類型，最常用的有TTL和CMOS兩種。數字集成電路TTL和CMOS管的特點如下：
1.TTL型
TTL(晶體管—晶體管邏輯)是用普通晶體三極管構成的集成電路，與CMOS相比，其運行速度較快，允許負載流過的電流較大，但消耗功率較大。
2.CMOS型
CMOS(互補MOS電路)電路是用MOS管構成的集成電路，在工作時消耗的功率最低，但工作速度較TTL的低，允許負載流過的電流較TTL的小。
3.CMOS器件與TTL器件的邏輯電平和電路的輸出能力不一樣，因此兩種類型的集成電路通常不能在同一個電路中使用，如需同時使用，要在它們之間加上電平轉換電路。
【典例2】 與TTL集成電路相比，CMOS門電路(　　)
A.速度更快 B.允許負載流過的電流更大
C.功耗更低 D.不適宜做成大規模集成電路
解析　CMOS電路由MOS管構成，其特點是功耗低，但缺點是工作速度較TTL低，允許負載流過的電流較TTL小，容易損壞，使用時要注意保護。
答案　C
【變式訓練3】 TTL集成電路的優點(　　)
A.速度快 B.允許負載流過的電流較大
C.抗靜電能力強 D.以上都是
解析　TTL電路由普通三極管構成，其特點是速度快、允許負載流過的電流較大、抗靜電能力強。
答案　D
1.下列電路圖中發光二極管正常發光的是(　　)
解析　A中A＝1，B＝0，三極管導通，或門輸出1，發光二極管亮；B中A＝1，B＝1，三極管截止，發光二極管不亮；C中A＝0，B＝0，三極管截止，發光二極管不亮；D中A＝1，B＝0，右邊的與非門輸出0，發光二極管不亮。
答案　A
2.如圖所示的電路中，Ube＝0.7 V，Uce＝0.2 V，該管工作在(　　)
A.截止狀態 B.放大狀態
C.飽和導通狀態 D.無法確定
解析　Ube＝0.7 V，Uce＝0.2 V，說明Ub>Ue，Ub>Uc，即發射結和集電結都正偏。
答案　C
3.如圖所示為74LS02集成芯片和某真值表，用該芯片實現真值表內的邏輯功能，則連線正確的是(　　)
解析　由真值表可知F＝AB，現需要用或非門來實現該邏輯功能，可將其展開為F＝。
答案　D
4.下列不是CMOS電路特點的是(　　)
A.集成度高 B.功耗低
C.允許負載流過的電流小 D.工作速度比TTL電路快
解析　CMOS電路是用MOS管構成的集成電路，在工作時消耗的功率最低，但工作速度較TTL的低，允許負載流過的電流較TTL的小。
答案　D
5.晶體管電路如圖所示，請完成以下任務：
(1)三極管型號是________(在①NPN型；②PNP型中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)。
(2)將開關斷開，LED1和LED2分別為________和________(在①熄滅；②點亮中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)；將開關閉合，LED1和LED2分別為________和________(在①熄滅；②點亮中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)。
(3)開關閉合時，三極管基極和發射極之間的電壓為________V，三極管處于________狀態(在①飽和；②截止中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)，LED2被________(在①短路；②開路中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)。
解析　(1)由電路符號可知為NPN型三極管；(2)開關斷開時，LED1所處回路斷路，LED1熄滅，三極管截止，LED2所處回路通路，LED2點亮；開關閉合時，LED1所處回路通路，LED1點亮，三極管導通，LED2所處回路被短路，LED2熄滅。(3)發射結正偏，導通壓降為0.7 V左右；三極管飽和導通；LED2被三極管短路。
答案　(1)①　(2)①　②　②　①　(3)0.7　①　①
1.如圖所示是小明在電子控制技術實踐課上搭建的電路，經測量V1的Ube＝0.7 V，Uce＝3 V。下列關于V1的工作狀態的判斷中，正確的是(　　)
A.飽和狀態 B.放大狀態
C.截止狀態 D.條件不足，無法判斷
解析　根據Ube＝0.7 V和Uce＝3 V可知，V1處于放大狀態。
答案　B
2.如圖所示是小琦設計的玩具風扇自動運轉控制電路，圖中R2為熱敏電阻，當室內溫度上升到一定值時，R2值變小，Vce小于0.3 V，風扇電機M啟動運轉。此時三極管處于(　　)
A.放大狀態 B.截止狀態
C.飽和狀態 D.觸發狀態
解析　根據Vce小于0.3 V可知，三極管處于飽和狀態。
答案　C
3.如圖所示為一磁控電路，當附近有磁場時，下列說法中正確的是(　　)
A.e、b、c三處電壓分別為0 V、0.7 V、0.3 V
B.e、b、c三處電壓分別為0 V、3.3 V、0.3 V
C.e、b、c三處電壓分別為0 V、0 V、3.3 V
D.e、b、c三處電壓分別為0 V、0 V、0 V
解析　附近有磁場時，干簧管開通，三極管截止，所以e、b、c三處電壓分別為0 V、0 V、3.3 V。
答案　C
4.如圖所示是小明在電子控制技術實踐課上搭建的電路，經測量V1的基極、集電極與地之間電壓分別為5.3 V、3 V。下列關于V1工作狀態的判斷中，正確的是(　　)
A.飽和狀態
B.放大狀態
C.截止狀態
D.條件不足，無法判斷
解析　由題意可知Ub＝5.3 V，Uc＝3 V，又因為V1為PNP，所以Ueb＝0.7 V，Uec＝3 V，所以V1處于放大狀態。
答案　B
5.如圖所示為某賓館門口的行人監控電路，R1為光敏電阻，R2為滑動變阻器，A，B之間接監控裝置。當有人通過門口遮蔽光線時三極管V的工作狀態和當人通過以后AB之間的電壓分別是(　　)
A.截止，0.2 V B.截止，9.8 V
C.導通，0.2 V D.導通，9.8 V
解析　遮蔽光線時，Ub高電位，三極管V處于飽和導通狀態；當人通過以后，三極管V處于截止狀態，A點高電位。
答案　D
6.多用電表測量結果如圖所示，下列關于V1工作狀態的判斷中，正確的是(　　)
A.飽和狀態 B.放大狀態
C.截止狀態 D.條件不足，無法判斷
解析　由題圖可知Ube＝0.7 V，Uce＝0.4 V，所以V1處于飽和狀態。
答案　A
7.三極管在飽和導通狀態時，下列說法中不正確的是(　　)
A.發射結和集電結均處于正向偏置狀態
B.小功率硅管的飽和壓降小于0.6 V，鍺管的飽和壓降小于0.3 V
C.集電極與發射極之間相當于一個接通的開關
D.集電極電流受基極電流的控制
解析　三極管飽和導通狀態時，集電極不受基極電流控制。
答案　D
8.如圖所示為兩只三極管的類型和工作狀態，分析正確的是(　　)
A.(1)NPN、放大；(2)PNP、放大 B.(1)NPN、飽和；(2)PNP、飽和
C.(1)PNP、飽和；(2)NPN、放大 D.(1)NPN、飽和；(2)PNP、放大
解析　題圖1中Uc>Ub>Ue，圖2中Ue>Ub>Uc。
答案　A
9.小明在電子控制技術實踐課上，將如圖①所示模擬光控路燈電路改進成如圖②。與改進前相比，下列分析和判斷中正確的是(　　)
A.加入了非門，“路燈”白天亮晚上不亮
B.三極管是PNP型，“路燈”將變得更亮
C.電路中增加了集成塊，“路燈”將變暗
D.加入了門電路，“路燈”亮滅的轉換沒有漸變過程
解析　加入了非門電路，非門輸出只有“0”和“1”，所以“路燈”亮滅的轉換沒有漸變過程。
答案　D
10.分析如圖所示的電子控制電路，下列判斷正確的是(　　)
A.當A＝0、B＝1時，蜂鳴器發聲
B.只有當A＝0、B＝0時，蜂鳴器不發聲
C.只有當A＝1、B＝0時，蜂鳴器發聲
D.只有當A＝1、B＝1時，蜂鳴器不發聲
解析　當A＝1、B＝0時和A＝0、B＝1時，蜂鳴器均會發聲；A＝0、B＝0時和A＝1、B＝1時蜂鳴器均不發聲。
答案　A
11.如圖所示的電路圖，下列分析中不正確的是(　　)
A.當S1和S2都斷開時，V1亮，V2不亮
B.當S1和S2都閉合時，V1不亮，V2亮
C.當S1斷開，S2閉合時，V1和V2都亮
D.當S1閉合，S2斷開時，V1和V2都不亮
解析　當S1和S2都斷開時，V1不亮，V2亮。
答案　A
12.小明設計了如圖所示的電路圖，當A輸入0，B輸入1時，對以下電路分析正確的是(　　)
A.LED1亮，LED2滅 B.LED1亮，LED2亮
C.LED1滅，LED2滅 D.LED1滅，LED2亮
解析　當A輸入0，B輸入1時，LED1滅，LED2亮。
答案　D
13.如圖所示是一種兩位二進制譯碼器的邏輯電路圖，X、Y表示輸入，F1、F2、F3、F4表示輸出。當X為1、Y為0時，F1F2F3F4為(　　)
A.0 0 0 0 B.0 1 0 0 C.0 0 1 0 D.0 0 0 1
解析　F1＝Y·Y＝0，F2＝X·Y＝0，F3＝X·Y＝0，F4＝X·Y＝1。
答案　D
14.如圖所示，當A、B輸入左側信號，F輸出波形應為(　　)
解析　由電路圖可知F＝AB，即有0出0，全1出1。
答案　D
15.下圖是小明設計的蔬菜大棚自動報警電路示意圖，Rt是負溫度系數熱敏電阻。當光線暗并且溫度低于設定值時，蜂鳴器發聲報警。圖中虛線處應選用的邏輯門是(　　)
解析　當光線暗并且溫度低于設定值時，蜂鳴器發聲報警。即全0出1，由1出0，所以應選用或非門。
答案　C
16.如圖所示為門窗報警裝置示意圖，門窗上裝有聯動開關(S1、S2、S3)。門窗未關閉時，相應開關斷開，只要有一扇門窗未閉合就會發出警報。為實現該功能，甲、乙虛線框中應選擇的門電路分別是(　　)
A.與門、或門 B.或門、或門
C.與門、非門 D.與門、與門
解析　只要有一扇門窗未閉合就會發出警報。即有1出1，全0出0，所以應選擇兩個火門。
答案　B
17.如圖為監控汽車安全帶使用情況的報警電路，S為汽車啟動開關，汽車啟動時S閉合，RT為安全帶使用情況檢測傳感器，駕駛員系好安全帶時RT阻值變得很大，駕駛員未系好安全帶時RT阻值很小。要求當駕駛員啟動汽車但未系安全帶時蜂鳴器報警，則在圖中虛線框內應接入的元件是(　　)
A.“與”門 B.“或”門
C.“非”門 D.“與非”門
解析　啟動汽車但未系安全帶時蜂鳴器報警。即全1出1，有0出0，所以應接入與門。
答案　A
18.如圖所示，現需要找到芯片管腳3腳，下列選項中說法正確的是(　　)
A.上排第三管腳 B.下排第三管腳
C.上排第二管腳 D.下排第二管腳
解析　小圓孔朝左，管腳朝下，管腳序號從左下方起逆時針分別為1、2、3、4、5、6、7、8。
答案　B
19.如圖所示為四2輸入與非集成芯片HD74LS00P，用它搭接電路時，應該(　　)
A.將b腳接地，將d腳接電源正極
B.將d腳接地，將b腳接電源正極
C.將a腳接地，將c腳接電源正極
D.將c腳接地，將a腳接電源正極
解析　b腳是7腳，接地；d腳是14腳，接電源正極。
答案　A
20.某種植實驗室需要日夜保持一定的照明亮度，小明同學想設計一光線監控電路，時刻監視實驗室光線亮度。當光線低于一定值時，蜂鳴器就會發出報警聲提醒開燈。他用光敏傳感器和可調電阻組成監控電路的輸入部分如圖a，用74LS04集成芯片作為控制處理器，用于控制和輸出邏輯電平，輸出信號通過三極管驅動蜂鳴器報警，74LS04集成芯片是六反相器(非門)引腳連接見圖b，請完成以下任務：
(1)當光線由弱變強時，光敏電阻R1的阻值________(在①增大；②減小；③不變中選擇一項，將序號填寫在“________”處)；
(2)當光線亮度低于一定值時，要求蜂鳴器就會發出報警聲提醒開燈，請根據電路的邏輯關系將下圖中輸入部分的A點和輸出部分的B點與74LS04集成芯片的引腳用導線相連，采用共發射極接法將圖中的蜂鳴器和三極管連接在電路中；
(3)在某些場合，報警器的靈敏度需要調節，若需要在比設定值更亮時就報警，應________(在①增大；②減小中選擇一項，將序號填寫在“________”處)可調電阻R1阻值。
(4)小明準備將該電路用于恒溫箱的溫度報警控制系統中，要求當箱體內的溫度高于設定值時，蜂鳴器發出報警聲，在其他電路元件都不變的情況，小明可以用________(在①正溫度系數；②負溫度系數中選擇一項，將序號填寫在“________”處)的熱敏電阻來替代光敏電阻。
解析　(1)光敏電阻光照越強，電阻越小。(2)由題意可知B＝。(3)比設定值更亮時就報警，RL變小，根據同大同小原則，R1應減小。(4)溫度高于設定值時，蜂鳴器報警，此時A點為高電位，所以溫度越高，熱敏電阻越大，應采用正溫度系數熱敏電阻。
答案　(1)②
(2)
(3)②　(4)①

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