课件16张PPT。第三节 数字集成电路截止状态1.晶体三极管存在截止和饱和两种状态。__________相当于开关断开，__________相当于开关闭合，因而可以当作开关使用。
2.不同类型的逻辑电路，其高、低电平的电压值有不同的界定规则。如下表：饱和状态3.集成门电路属于_______集成电路。由若干门电路组成，能完成某个逻辑功能，如编码、译码等的集成电路通常属于________集成电路。
4.TTL(晶体管—晶体管逻辑)是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较____，允许负载流过的电流______，但消耗功率______。
5.CMOS(互补MOS电路)电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率______，但工作速度较TTL的_____，允许负载流过的电流较TTL的_____。小规模中规模快较大较大最低低小一、晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用(a)晶体三极管存在截止和饱和两种状态。截止状态相当于开关断开，饱和状态相当于开关闭合，因而可以当作开关使用。1.NPN型三极管饱和：条件——输入信号Ui足够大(高电平)；
现象——三极管流过的电流较大，U0的电位只有0.2 V左右(低电平)。
截止：条件——输入信号Ui足够小(低电平)；
现象——三极管没有电流流过，U0的电位与电源电压相近(高电平)。2.PNP型三极管饱和：条件——输入信号Ui足够小(低电平)；
现象——三极管流过的电流较大，U0的电位有VCC－0.2 V左右(高电平)。
截止：条件——输入信号Ui足够大(高电平)；
现象——三极管没有电流流过，U0的电位为零(低电平)。由于加到三极管基极的信号不是高电平，就是低电平，因此晶体三极管工作于开关状态，即不是工作于饱和状态，就是工作于截止状态。我们通常称这种信号为开关信号(即数字信号)。【典例1】 如图所示电路，V3工作于开关状态。当输入X＝0、Y＝1时，以下发光二极管状态中正确的是( )A.V1不发光、V2不发光 B.V1不发光、V2发光
C.V1发光、V2不发光 D.V1发光、V2发光
解析 当X＝0、Y＝1时，或非门输出高电平，V3截止，与非门输出低电平，所以V1发光、V2不发光。
答案 C【变式训练1】 如图所示为小明设计的电路，通过输入端A、B控制LED1、LED2的亮灭。当发光二极管LED1发光，LED2不发光时，A、B的输入情况是( )A.A＝0，B＝0 B.A＝1，B＝0
C.A＝0，B＝1 D.A＝1，B＝1
解析 当发光二极管LED1发光，LED2不发光时，说明三极管V1和V2都导通。所以与非门输出为0，则A＝1；或非门输出为1，则B＝0。
答案 B【变式训练2】 已知Y＝A＋B，现要设计一个逻辑电路实现它，但身边只有一个74LS02集成芯片，集成芯片名称________。芯片引脚图如图所示，请用该集成芯片实现Y＝A＋B的功能。答案 四2输入或非门 如图二、常用数字集成电路类型(a)数字集成电路有多种类型，最常用的有TTL和CMOS两种。数字集成电路TTL和CMOS管的特点如下：1.TTL型TTL(晶体管—晶体管逻辑)是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较快，允许负载流过的电流较大，但消耗功率较大。2.CMOS型CMOS(互补MOS电路)电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。3.CMOS器件与TTL器件的逻辑电平和电路的输出能力不一样，因此两种类型的集成电路通常不能在同一个电路中使用，如需同时使用，要在它们之间加上电平转换电路。【典例2】 与TTL集成电路相比，CMOS门电路( )A.速度更快 B.允许负载流过的电流更大
C.功耗更低 D.不适宜做成大规模集成电路
解析 CMOS电路由MOS管构成，其特点是功耗低，但缺点是工作速度较TTL低，允许负载流过的电流较TTL小，容易损坏，使用时要注意保护。
答案 C【变式训练3】 TTL集成电路的优点( )A.速度快 B.允许负载流过的电流较大
C.抗静电能力强 D.以上都是
解析 TTL电路由普通三极管构成，其特点是速度快、允许负载流过的电流较大、抗静电能力强。
答案 D第三节 数字集成电路
考试内容
考核要求
(1)晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用
(2)常用数字集成电路类型
a
a
1.晶体三极管存在截止和饱和两种状态。截止状态相当于开关断开，饱和状态相当于开关闭合，因而可以当作开关使用。
2.不同类型的逻辑电路，其高、低电平的电压值有不同的界定规则。如下表：
电路类型
高电平
低电平
标称值
范围
标称值
范围
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.集成门电路属于小规模集成电路。由若干门电路组成，能完成某个逻辑功能，如编码、译码等的集成电路通常属于中规模集成电路。
4.TTL(晶体管—晶体管逻辑)是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较快，允许负载流过的电流较大，但消耗功率较大。
5.CMOS(互补MOS电路)电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。
一、晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用(a)
晶体三极管存在截止和饱和两种状态。截止状态相当于开关断开，饱和状态相当于开关闭合，因而可以当作开关使用。
1.NPN型三极管
饱和：条件——输入信号Ui足够大(高电平)；
现象——三极管流过的电流较大，U0的电位只有0.2 V左右(低电平)。
截止：条件——输入信号Ui足够小(低电平)；
现象——三极管没有电流流过，U0的电位与电源电压相近(高电平)。
2.PNP型三极管
饱和：条件——输入信号Ui足够小(低电平)；
现象——三极管流过的电流较大，U0的电位有VCC－0.2 V左右(高电平)。
截止：条件——输入信号Ui足够大(高电平)；
现象——三极管没有电流流过，U0的电位为零(低电平)。
由于加到三极管基极的信号不是高电平，就是低电平，因此晶体三极管工作于开关状态，即不是工作于饱和状态，就是工作于截止状态。我们通常称这种信号为开关信号(即数字信号)。
【典例1】 如图所示电路，V3工作于开关状态。当输入X＝0、Y＝1时，以下发光二极管状态中正确的是( )
A.V1不发光、V2不发光 B.V1不发光、V2发光
C.V1发光、V2不发光 D.V1发光、V2发光
解析 当X＝0、Y＝1时，或非门输出高电平，V3截止，与非门输出低电平，所以V1发光、V2不发光。
答案 C
【变式训练1】 如图所示为小明设计的电路，通过输入端A、B控制LED1、LED2的亮灭。当发光二极管LED1发光，LED2不发光时，A、B的输入情况是( )
A.A＝0，B＝0 B.A＝1，B＝0
C.A＝0，B＝1 D.A＝1，B＝1
解析 当发光二极管LED1发光，LED2不发光时，说明三极管V1和V2都导通。所以与非门输出为0，则A＝1；或非门输出为1，则B＝0。
答案 B
【变式训练2】 已知Y＝A＋B，现要设计一个逻辑电路实现它，但身边只有一个74LS02集成芯片，集成芯片名称________。芯片引脚图如图所示，请用该集成芯片实现Y＝A＋B的功能。
解析 集成芯片中有四个或非门，每个或非门有两个输入端，所以为四2输入或非门；用或非门实现Y＝A＋B，可以将其展开为Y＝。
答案 四2输入或非门 如图
二、常用数字集成电路类型(a)
数字集成电路有多种类型，最常用的有TTL和CMOS两种。数字集成电路TTL和CMOS管的特点如下：
1.TTL型
TTL(晶体管—晶体管逻辑)是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较快，允许负载流过的电流较大，但消耗功率较大。
2.CMOS型
CMOS(互补MOS电路)电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。
3.CMOS器件与TTL器件的逻辑电平和电路的输出能力不一样，因此两种类型的集成电路通常不能在同一个电路中使用，如需同时使用，要在它们之间加上电平转换电路。
【典例2】 与TTL集成电路相比，CMOS门电路( )
A.速度更快 B.允许负载流过的电流更大
C.功耗更低 D.不适宜做成大规模集成电路
解析 CMOS电路由MOS管构成，其特点是功耗低，但缺点是工作速度较TTL低，允许负载流过的电流较TTL小，容易损坏，使用时要注意保护。
答案 C
【变式训练3】 TTL集成电路的优点( )
A.速度快 B.允许负载流过的电流较大
C.抗静电能力强 D.以上都是
解析 TTL电路由普通三极管构成，其特点是速度快、允许负载流过的电流较大、抗静电能力强。
答案 D
1.下列电路图中发光二极管正常发光的是( )
解析 A中A＝1，B＝0，三极管导通，或门输出1，发光二极管亮；B中A＝1，B＝1，三极管截止，发光二极管不亮；C中A＝0，B＝0，三极管截止，发光二极管不亮；D中A＝1，B＝0，右边的与非门输出0，发光二极管不亮。
答案 A
2.如图所示的电路中，Ube＝0.7 V，Uce＝0.2 V，该管工作在( )
A.截止状态 B.放大状态
C.饱和导通状态 D.无法确定
解析 Ube＝0.7 V，Uce＝0.2 V，说明Ub>Ue，Ub>Uc，即发射结和集电结都正偏。
答案 C
3.如图所示为74LS02集成芯片和某真值表，用该芯片实现真值表内的逻辑功能，则连线正确的是( )
解析 由真值表可知F＝AB，现需要用或非门来实现该逻辑功能，可将其展开为F＝。
答案 D
4.下列不是CMOS电路特点的是( )
A.集成度高 B.功耗低
C.允许负载流过的电流小 D.工作速度比TTL电路快
解析 CMOS电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。
答案 D
5.晶体管电路如图所示，请完成以下任务：
(1)三极管型号是________(在①NPN型；②PNP型中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)。
(2)将开关断开，LED1和LED2分别为________和________(在①熄灭；②点亮中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；将开关闭合，LED1和LED2分别为________和________(在①熄灭；②点亮中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)。
(3)开关闭合时，三极管基极和发射极之间的电压为________V，三极管处于________状态(在①饱和；②截止中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)，LED2被________(在①短路；②开路中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)。
解析 (1)由电路符号可知为NPN型三极管；(2)开关断开时，LED1所处回路断路，LED1熄灭，三极管截止，LED2所处回路通路，LED2点亮；开关闭合时，LED1所处回路通路，LED1点亮，三极管导通，LED2所处回路被短路，LED2熄灭。(3)发射结正偏，导通压降为0.7 V左右；三极管饱和导通；LED2被三极管短路。
答案 (1)① (2)① ② ② ① (3)0.7 ① ①
1.如图所示是小明在电子控制技术实践课上搭建的电路，经测量V1的Ube＝0.7 V，Uce＝3 V。下列关于V1的工作状态的判断中，正确的是( )
A.饱和状态 B.放大状态
C.截止状态 D.条件不足，无法判断
解析 根据Ube＝0.7 V和Uce＝3 V可知，V1处于放大状态。
答案 B
2.如图所示是小琦设计的玩具风扇自动运转控制电路，图中R2为热敏电阻，当室内温度上升到一定值时，R2值变小，Vce小于0.3 V，风扇电机M启动运转。此时三极管处于( )
A.放大状态 B.截止状态
C.饱和状态 D.触发状态
解析 根据Vce小于0.3 V可知，三极管处于饱和状态。
答案 C
3.如图所示为一磁控电路，当附近有磁场时，下列说法中正确的是( )
A.e、b、c三处电压分别为0 V、0.7 V、0.3 V
B.e、b、c三处电压分别为0 V、3.3 V、0.3 V
C.e、b、c三处电压分别为0 V、0 V、3.3 V
D.e、b、c三处电压分别为0 V、0 V、0 V
解析 附近有磁场时，干簧管开通，三极管截止，所以e、b、c三处电压分别为0 V、0 V、3.3 V。
答案 C
4.如图所示是小明在电子控制技术实践课上搭建的电路，经测量V1的基极、集电极与地之间电压分别为5.3 V、3 V。下列关于V1工作状态的判断中，正确的是( )
A.饱和状态
B.放大状态
C.截止状态
D.条件不足，无法判断
解析 由题意可知Ub＝5.3 V，Uc＝3 V，又因为V1为PNP，所以Ueb＝0.7 V，Uec＝3 V，所以V1处于放大状态。
答案 B
5.如图所示为某宾馆门口的行人监控电路，R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，A，B之间接监控装置。当有人通过门口遮蔽光线时三极管V的工作状态和当人通过以后AB之间的电压分别是( )
A.截止，0.2 V B.截止，9.8 V
C.导通，0.2 V D.导通，9.8 V
解析 遮蔽光线时，Ub高电位，三极管V处于饱和导通状态；当人通过以后，三极管V处于截止状态，A点高电位。
答案 D
6.多用电表测量结果如图所示，下列关于V1工作状态的判断中，正确的是( )
A.饱和状态 B.放大状态
C.截止状态 D.条件不足，无法判断
解析 由题图可知Ube＝0.7 V，Uce＝0.4 V，所以V1处于饱和状态。
答案 A
7.三极管在饱和导通状态时，下列说法中不正确的是( )
A.发射结和集电结均处于正向偏置状态
B.小功率硅管的饱和压降小于0.6 V，锗管的饱和压降小于0.3 V
C.集电极与发射极之间相当于一个接通的开关
D.集电极电流受基极电流的控制
解析 三极管饱和导通状态时，集电极不受基极电流控制。
答案 D
8.如图所示为两只三极管的类型和工作状态，分析正确的是( )
A.(1)NPN、放大；(2)PNP、放大 B.(1)NPN、饱和；(2)PNP、饱和
C.(1)PNP、饱和；(2)NPN、放大 D.(1)NPN、饱和；(2)PNP、放大
解析 题图1中Uc>Ub>Ue，图2中Ue>Ub>Uc。
答案 A
9.小明在电子控制技术实践课上，将如图①所示模拟光控路灯电路改进成如图②。与改进前相比，下列分析和判断中正确的是( )
A.加入了非门，“路灯”白天亮晚上不亮
B.三极管是PNP型，“路灯”将变得更亮
C.电路中增加了集成块，“路灯”将变暗
D.加入了门电路，“路灯”亮灭的转换没有渐变过程
解析 加入了非门电路，非门输出只有“0”和“1”，所以“路灯”亮灭的转换没有渐变过程。
答案 D
10.分析如图所示的电子控制电路，下列判断正确的是( )
A.当A＝0、B＝1时，蜂鸣器发声
B.只有当A＝0、B＝0时，蜂鸣器不发声
C.只有当A＝1、B＝0时，蜂鸣器发声
D.只有当A＝1、B＝1时，蜂鸣器不发声
解析 当A＝1、B＝0时和A＝0、B＝1时，蜂鸣器均会发声；A＝0、B＝0时和A＝1、B＝1时蜂鸣器均不发声。
答案 A
11.如图所示的电路图，下列分析中不正确的是( )
A.当S1和S2都断开时，V1亮，V2不亮
B.当S1和S2都闭合时，V1不亮，V2亮
C.当S1断开，S2闭合时，V1和V2都亮
D.当S1闭合，S2断开时，V1和V2都不亮
解析 当S1和S2都断开时，V1不亮，V2亮。
答案 A
12.小明设计了如图所示的电路图，当A输入0，B输入1时，对以下电路分析正确的是( )
A.LED1亮，LED2灭 B.LED1亮，LED2亮
C.LED1灭，LED2灭 D.LED1灭，LED2亮
解析 当A输入0，B输入1时，LED1灭，LED2亮。
答案 D
13.如图所示是一种两位二进制译码器的逻辑电路图，X、Y表示输入，F1、F2、F3、F4表示输出。当X为1、Y为0时，F1F2F3F4为( )
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.如图所示，当A、B输入左侧信号，F输出波形应为( )
解析 由电路图可知F＝AB，即有0出0，全1出1。
答案 D
15.下图是小明设计的蔬菜大棚自动报警电路示意图，Rt是负温度系数热敏电阻。当光线暗并且温度低于设定值时，蜂鸣器发声报警。图中虚线处应选用的逻辑门是( )
解析 当光线暗并且温度低于设定值时，蜂鸣器发声报警。即全0出1，由1出0，所以应选用或非门。
答案 C
16.如图所示为门窗报警装置示意图，门窗上装有联动开关(S1、S2、S3)。门窗未关闭时，相应开关断开，只要有一扇门窗未闭合就会发出警报。为实现该功能，甲、乙虚线框中应选择的门电路分别是( )
A.与门、或门 B.或门、或门
C.与门、非门 D.与门、与门
解析 只要有一扇门窗未闭合就会发出警报。即有1出1，全0出0，所以应选择两个火门。
答案 B
17.如图为监控汽车安全带使用情况的报警电路，S为汽车启动开关，汽车启动时S闭合，RT为安全带使用情况检测传感器，驾驶员系好安全带时RT阻值变得很大，驾驶员未系好安全带时RT阻值很小。要求当驾驶员启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警，则在图中虚线框内应接入的元件是( )
A.“与”门 B.“或”门
C.“非”门 D.“与非”门
解析 启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警。即全1出1，有0出0，所以应接入与门。
答案 A
18.如图所示，现需要找到芯片管脚3脚，下列选项中说法正确的是( )
A.上排第三管脚 B.下排第三管脚
C.上排第二管脚 D.下排第二管脚
解析 小圆孔朝左，管脚朝下，管脚序号从左下方起逆时针分别为1、2、3、4、5、6、7、8。
答案 B
19.如图所示为四2输入与非集成芯片HD74LS00P，用它搭接电路时，应该( )
A.将b脚接地，将d脚接电源正极
B.将d脚接地，将b脚接电源正极
C.将a脚接地，将c脚接电源正极
D.将c脚接地，将a脚接电源正极
解析 b脚是7脚，接地；d脚是14脚，接电源正极。
答案 A
20.某种植实验室需要日夜保持一定的照明亮度，小明同学想设计一光线监控电路，时刻监视实验室光线亮度。当光线低于一定值时，蜂鸣器就会发出报警声提醒开灯。他用光敏传感器和可调电阻组成监控电路的输入部分如图a，用74LS04集成芯片作为控制处理器，用于控制和输出逻辑电平，输出信号通过三极管驱动蜂鸣器报警，74LS04集成芯片是六反相器(非门)引脚连接见图b，请完成以下任务：
(1)当光线由弱变强时，光敏电阻R1的阻值________(在①增大；②减小；③不变中选择一项，将序号填写在“________”处)；
(2)当光线亮度低于一定值时，要求蜂鸣器就会发出报警声提醒开灯，请根据电路的逻辑关系将下图中输入部分的A点和输出部分的B点与74LS04集成芯片的引脚用导线相连，采用共发射极接法将图中的蜂鸣器和三极管连接在电路中；
(3)在某些场合，报警器的灵敏度需要调节，若需要在比设定值更亮时就报警，应________(在①增大；②减小中选择一项，将序号填写在“________”处)可调电阻R1阻值。
(4)小明准备将该电路用于恒温箱的温度报警控制系统中，要求当箱体内的温度高于设定值时，蜂鸣器发出报警声，在其他电路元件都不变的情况，小明可以用________(在①正温度系数；②负温度系数中选择一项，将序号填写在“________”处)的热敏电阻来替代光敏电阻。
解析 (1)光敏电阻光照越强，电阻越小。(2)由题意可知B＝。(3)比设定值更亮时就报警，RL变小，根据同大同小原则，R1应减小。(4)温度高于设定值时，蜂鸣器报警，此时A点为高电位，所以温度越高，热敏电阻越大，应采用正温度系数热敏电阻。
答案 (1)②
(2)
(3)② (4)①
