第11卷 TTL门电路构成 浙江省（单独招生考试）《电子技术基础与技能》（高教版） 单元过关卷

浙江省（单独招生考试）电子电工类 《电子技术基础与技能》（高教版） TTL门电路构成 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 下列关于 TTL 集成门电路的说法中，错误的是（ ） A. 与门和与非门的多余输入端应接高电平 B. 或门的多余端应接地 C. 将集成块正面朝上，引脚朝下，凹口标志置于左端，自左下角起按逆时针方向自下而上引脚依次为1,2,3,…,14 D. TTL 集成电路所接电源电压是+12 V 2. TTL门电路中，当输入为低电平时，对应的输入晶体管处于（ ） A. 饱和状态 B. 截止状态 C. 导通状态 D. 放大状态 3. TTL逻辑电路是以______为基础的集成电路（ ） A. 二极管 B. 三极管 C. 场效应管 D. 晶闸管 4. TTL 集成与非门电路中不使用的多余输入端应（ ） A. 悬空 B. 接电源负极 C. 直接接地 D. 接固定的高电平 5. 典型TTL与非门电路的基本组成通常包括（ ） A. 输入级、相位分离级、输出级 B. 振荡级、计数分频级、译码级 C. 整流级、滤波稳压级、保护级 D. 采样级、保持比较级、显示级 6. TTL门电路输入端悬空时，应视为（ ） A. 高电平 B. 低电平 C. 不定 D. 高阻 7. 典型TTL门电路中，实现输入逻辑判断的常用器件是（ ） A. 多发射极三极管 B. 单结晶体管 C. 场效应输入管 D. 光电耦合器 8. TTL门电路名称中的“T”主要表示电路由（ ）完成逻辑功能。 A. 电子管器件 B. 晶体管器件 C. 继电器触点 D. 二极管阵列 9. 标准TTL与非门的基本逻辑功能是（ ） A. 全低出低，有高出高 B. 有高出低，全低出高 C. 全高出高，有低出低 D. 有低出高，全高出低 10. TTL门电路中，相位分离级的主要作用是（ ） A. 存储输入端逻辑状态 B. 限制输出端电流 C. 提高电源滤波能力 D. 产生互补驱动信号 11. 典型TTL门电路的输出级常采用的结构是（ ） A. 单管集电极输出 B. 差分放大输出 C. 图腾柱输出 D. 射极跟随输出 12. TTL图腾柱输出级的主要优点是（ ） A. 减小输入端漏电流 B. 增加输入端数量 C. 降低电源额定电压 D. 提高输出驱动能力 13. TTL门电路输入端悬空时，一般相当于输入（ ） A. 低电平状态 B. 高电平状态 C. 脉冲电平状态 D. 禁止电平状态 14. 标准TTL门电路通常采用的电源电压是（ ） A. 3.3 V B. 5 V C. 9 V D. 12 V 15. TTL开集电极门输出端需要外接上拉电阻，是因为其输出级（ ） A. 不能承受输入电流 B. 不能主动输出低电平 C. 不能主动输出高电平 D. 不能连接多个负载 16. 多个TTL开集电极门输出端可以直接相连，常用于实现（ ） A. 线与逻辑功能 B. 线或逻辑功能 C. 反相锁存功能 D. 计数分频功能 17. 三态TTL门电路比普通TTL门电路多出的输出状态是（ ） A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻状态 D. 翻转状态 18. TTL与非门输入端增加发射极数量时，主要改变的是（ ） A. 输出端负载能力 B. 输入端数量 C. 电源端额定电压 D. 输出端状态数 19. 某TTL门的低电平输出电流能力为16 mA，每个同类门输入低电平电流为1.6 mA，仅按低电平电流计算，其扇出数为（ ） A. 4 B. 8 C. 10 D. 16 20. 某TTL与非门电源正常，两个输入端均为高电平，输出却一直为高电平。若输入级正常，最可能的故障部位是（ ） A. 输入发射极短路 B. 上拉输出管开路 C. 下拉输出管开路 D. 电源滤波电容短路 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 当TTL与非门的输入端悬空时，相当于输入为逻辑1。（ ） 22. TTL集成电路的电源电压一般为12V。（ ） 23. 74LS00的电源电压在5~18V均能正常工作。（ ） 24. TTL门电路的输入级常用多发射极三极管接收多个输入信号。（ ） 25. 标准TTL与非门在任一输入为低电平时，输出应为低电平。（ ） 26. TTL图腾柱输出门的输出端可以像开集电极门一样随意并联使用。（ ） 27. 开集电极TTL门输出高电平时，通常需要依靠外接上拉电阻形成高电平。（ ） 28. 三态门处于高阻状态时，输出端对外电路影响很小，适合总线分时控制。（ ） 29. TTL输入端长期悬空可以提高抗干扰能力，因此实际接线中应优先采用。（ ） 30. TTL门电路的相位分离级主要为输出级提供驱动信号，而不是直接完成外部负载驱动。（ ） 三、综合应用题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 31. TTL门电路的基本原理. 32. 图1、2中电路由TTL门电路构成，图3由CMOS门电路构成，试分别写出F1、F2、F3的表达式。 33. 某智能仓储分拣线的计数控制板采用标准TTL二输入与非门组成信号联锁电路，电源电压为 5 V。输入端A接光电传感器整形后的信号，输入端B接人工允许信号，输出端Y同时送往若干个同系列TTL门输入端。该TTL与非门输出低电平时最大允许灌电流为 16 mA，输出高电平时最大允许拉电流为 0.4 mA；每个同系列TTL门输入低电平电流为 1.6 mA，输入高电平电流为 40 μA。现场计划将Y端接到 9 个同系列TTL门输入端，同时另接一个低电平点亮的指示灯支路，指示灯支路电流为 2.0 mA。（1）分别计算Y端输出低电平和输出高电平时所需提供的总电流，并判断该连接是否超过TTL门输出级允许值。（2）根据二输入TTL与非门的逻辑功能，写出A、B与Y的逻辑表达式，并判断当A为高电平、B为低电平时Y的电平状态。（3）若现场还需再增加 3 个同系列TTL门输入端由Y端驱动，说明原连接方案是否可直接增加，并提出一种符合TTL门电路构成特点的改进措施。 34. 某机电设备状态联锁板采用3个TTL开集电极输出门共同控制一条报警总线Y，总线通过一个上拉电阻接+5 V电源，并同时送入4个同系列TTL门输入端。已知每个开集电极门输出低电平时允许灌电流最大值为16 mA，低电平最大输出电压为0.4 V；每个TTL输入端低电平输入电流为1.6 mA，高电平输入电流为40 μA；每个开集电极输出截止时漏电流为0.25 mA；系统要求总线高电平电压不低于2.4 V。（1）计算上拉电阻R的允许取值范围。（2）若实际选用2.2 kΩ上拉电阻，判断该取值是否合适，并说明依据。（3）若维修人员误将3个普通TTL图腾柱输出门的输出端直接并接到总线Y，分析可能出现的工程问题，并提出正确改进方法。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 浙江省（单独招生考试）电子电工类 《电子技术基础与技能》（高教版） TTL门电路构成 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 下列关于 TTL 集成门电路的说法中，错误的是（ ） A. 与门和与非门的多余输入端应接高电平 B. 或门的多余端应接地 C. 将集成块正面朝上，引脚朝下，凹口标志置于左端，自左下角起按逆时针方向自下而上引脚依次为1,2,3,…,14 D. TTL 集成电路所接电源电压是+12 V 【答案】D 【解析】TTL 集成电路的标准工作电源电压为 +5 V，而不是 +12 V，因此 D 项错误。A 项正确，因为 TTL 的与门、与非门多余输入端应接高电平；B 项也正确，因为或门的多余输入端应接低电平（地）。所以本题选择 D。 2. TTL门电路中，当输入为低电平时，对应的输入晶体管处于（ ） A. 饱和状态 B. 截止状态 C. 导通状态 D. 放大状态 【答案】C 【解析】在TTL门电路中，当输入为低电平时，对应的输入晶体管（通常是NPN型三极管）处于导通状态，这样才能将输入信号传递到下一级。 3. TTL逻辑电路是以______为基础的集成电路（ ） A. 二极管 B. 三极管 C. 场效应管 D. 晶闸管 【答案】B 【解析】TTL 是晶体管—晶体管逻辑电路（Transistor-Transistor Logic），其输入级、控制级和输出级都主要以晶体管为基础实现逻辑功能，因此应选“三极管”。 4. TTL 集成与非门电路中不使用的多余输入端应（ ） A. 悬空 B. 接电源负极 C. 直接接地 D. 接固定的高电平 【答案】D 【解析】TTL 与非门中未使用的输入端不能悬空，也不能接地，而应接固定的高电平。因为 TTL 输入端悬空时通常会被内部偏置视为高电平，但工程上不允许长期悬空，故多余输入端应可靠接高电平。 5. 典型TTL与非门电路的基本组成通常包括（ ） A. 输入级、相位分离级、输出级 B. 振荡级、计数分频级、译码级 C. 整流级、滤波稳压级、保护级 D. 采样级、保持比较级、显示级 【答案】A 【解析】典型TTL与非门电路通常由输入级、相位分离级和输出级组成。输入级接收逻辑信号，相位分离级产生驱动信号，输出级完成电平输出并提高带负载能力。 6. TTL门电路输入端悬空时，应视为（ ） A. 高电平 B. 低电平 C. 不定 D. 高阻 【答案】A 【解析】TTL 门电路输入端悬空时，内部偏置作用会使其通常被视为高电平，因此选 A。但从实际应用角度看，输入端不应长期悬空，以免受干扰造成误动作。 7. 典型TTL门电路中，实现输入逻辑判断的常用器件是（ ） A. 多发射极三极管 B. 单结晶体管 C. 场效应输入管 D. 光电耦合器 【答案】A 【解析】TTL门电路的输入级常采用多发射极三极管，用多个发射极接收输入信号并完成逻辑判断。 8. TTL门电路名称中的“T”主要表示电路由（ ）完成逻辑功能。 A. 电子管器件 B. 晶体管器件 C. 继电器触点 D. 二极管阵列 【答案】B 【解析】TTL是晶体管－晶体管逻辑，输入和输出主要由晶体管完成逻辑控制和放大。 9. 标准TTL与非门的基本逻辑功能是（ ） A. 全低出低，有高出高 B. 有高出低，全低出高 C. 全高出高，有低出低 D. 有低出高，全高出低 【答案】D 【解析】与非门先完成“与”运算再取反，因此只在所有输入为高电平时输出低电平。 10. TTL门电路中，相位分离级的主要作用是（ ） A. 存储输入端逻辑状态 B. 限制输出端电流 C. 提高电源滤波能力 D. 产生互补驱动信号 【答案】D 【解析】相位分离级把输入级信号转换为互补控制信号，用于驱动推拉输出级。 11. 典型TTL门电路的输出级常采用的结构是（ ） A. 单管集电极输出 B. 差分放大输出 C. 图腾柱输出 D. 射极跟随输出 【答案】C 【解析】标准TTL门常采用图腾柱输出结构，以提高输出带负载能力和开关速度。 12. TTL图腾柱输出级的主要优点是（ ） A. 减小输入端漏电流 B. 增加输入端数量 C. 降低电源额定电压 D. 提高输出驱动能力 【答案】D 【解析】图腾柱输出级由上下管交替导通，可主动输出高、低电平，提高负载驱动能力。 13. TTL门电路输入端悬空时，一般相当于输入（ ） A. 低电平状态 B. 高电平状态 C. 脉冲电平状态 D. 禁止电平状态 【答案】B 【解析】TTL输入端悬空时，输入级通常呈高电平状态，但实际电路中不宜长期悬空。 14. 标准TTL门电路通常采用的电源电压是（ ） A. 3.3 V B. 5 V C. 9 V D. 12 V 【答案】B 【解析】标准TTL门电路的典型工作电源为5 V，实际应用中应符合器件手册允许范围。 15. TTL开集电极门输出端需要外接上拉电阻，是因为其输出级（ ） A. 不能承受输入电流 B. 不能主动输出低电平 C. 不能主动输出高电平 D. 不能连接多个负载 【答案】C 【解析】开集电极输出只有下拉晶体管，输出高电平需通过外接上拉电阻提供。 16. 多个TTL开集电极门输出端可以直接相连，常用于实现（ ） A. 线与逻辑功能 B. 线或逻辑功能 C. 反相锁存功能 D. 计数分频功能 【答案】A 【解析】开集电极门共用上拉电阻时，任一输出为低都会拉低总线，形成线与逻辑。 17. 三态TTL门电路比普通TTL门电路多出的输出状态是（ ） A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻状态 D. 翻转状态 【答案】C 【解析】三态门除高、低电平外，还可进入高阻状态，便于多个器件分时共用总线。 18. TTL与非门输入端增加发射极数量时，主要改变的是（ ） A. 输出端负载能力 B. 输入端数量 C. 电源端额定电压 D. 输出端状态数 【答案】B 【解析】多发射极三极管的每个发射极对应一个输入端，增加发射极可增加输入端数。 19. 某TTL门的低电平输出电流能力为16 mA，每个同类门输入低电平电流为1.6 mA，仅按低电平电流计算，其扇出数为（ ） A. 4 B. 8 C. 10 D. 16 【答案】C 【解析】扇出数按输出电流能力除以单个输入电流计算，。 20. 某TTL与非门电源正常，两个输入端均为高电平，输出却一直为高电平。若输入级正常，最可能的故障部位是（ ） A. 输入发射极短路 B. 上拉输出管开路 C. 下拉输出管开路 D. 电源滤波电容短路 【答案】C 【解析】与非门全高输入时应输出低电平，若下拉输出管开路，输出端难以被拉低而保持高电平。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 当TTL与非门的输入端悬空时，相当于输入为逻辑1。（ ） 【答案】正确 【解析】TTL 与非门输入端悬空时，输入级内部偏置会使其通常相当于输入逻辑 1，因此题干说法正确。但在实际电路中，输入端不应长期悬空，应接到确定电平以避免干扰导致误动作。 22. TTL集成电路的电源电压一般为12V。（ ） 【答案】错误 【解析】TTL 集成电路的典型工作电源电压是 +5 V，不是 12 V，因此题干说法错误。TTL 器件应按数据手册规定的电源范围供电，标准 TTL 一般围绕 5 V 设计。 23. 74LS00的电源电压在5~18V均能正常工作。（ ） 【答案】错误 【解析】74LS00 属于低功耗肖特基 TTL 器件，其电源电压不是 5~18 V，而是以 5 V 系统为标准，通常工作范围约为 4.75 V～5.25 V。题干说法错误。 24. TTL门电路的输入级常用多发射极三极管接收多个输入信号。（ ） 【答案】正确 【解析】多发射极三极管是典型TTL输入级结构，可完成多输入逻辑判断。 25. 标准TTL与非门在任一输入为低电平时，输出应为低电平。（ ） 【答案】错误 【解析】与非门任一输入为低电平时，与运算结果为低，取反后输出高电平。 26. TTL图腾柱输出门的输出端可以像开集电极门一样随意并联使用。（ ） 【答案】错误 【解析】图腾柱输出端直接并联可能造成一个门拉高、另一个门拉低，产生较大冲突电流。 27. 开集电极TTL门输出高电平时，通常需要依靠外接上拉电阻形成高电平。（ ） 【答案】正确 【解析】开集电极输出无主动上拉晶体管，输出高电平由外接上拉电阻提供。 28. 三态门处于高阻状态时，输出端对外电路影响很小，适合总线分时控制。（ ） 【答案】正确 【解析】高阻状态相当于输出端与外电路近似断开，可避免多个器件同时驱动总线。 29. TTL输入端长期悬空可以提高抗干扰能力，因此实际接线中应优先采用。（ ） 【答案】错误 【解析】TTL输入端悬空虽常呈高电平，但易受干扰，实际应用应接到确定电平。 30. TTL门电路的相位分离级主要为输出级提供驱动信号，而不是直接完成外部负载驱动。（ ） 【答案】正确 【解析】相位分离级位于输入级和输出级之间，主要产生适合输出级工作的控制信号。 三、综合应用题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 31. TTL门电路的基本原理. 【答案】TTL门电路是利用晶体管进行数字逻辑运算的电路。TTL门电路的基本原理是利用晶体管的导通和截止状态来表示逻辑“1”和逻辑“0”，从而实现数字信号的逻辑运算。TTL门电路的基本结构包括输入端、输出端和晶体管等部分。输入端接收输入信号，输出端输出逻辑结果信号，晶体管是实现逻辑运算的关键器件。TTL门电路的工作原理是将输入信号送入晶体管，根据输入信号的不同，使晶体管处于导通或者截止状态，从而得到对应的逻辑输出信号。 【解析】TTL 门电路是以双极型晶体管为核心器件构成的数字逻辑电路。其基本原理是利用晶体管的截止、导通和饱和等工作状态来表示逻辑 0 和逻辑 1，并通过输入级、相位分离级和输出级完成逻辑运算与信号放大。TTL 电路常采用多发射极三极管作为输入级，实现多输入逻辑判断；再由相位分离级产生互补驱动信号；最后由图腾柱或开集电极输出级输出逻辑结果。因此题干所述“利用晶体管导通和截止状态表示逻辑 1 和 0，实现数字信号逻辑运算”是正确的。 32. 图1、2中电路由TTL门电路构成，图3由CMOS门电路构成，试分别写出F1、F2、F3的表达式。 【答案】 33. 某智能仓储分拣线的计数控制板采用标准TTL二输入与非门组成信号联锁电路，电源电压为 5 V。输入端A接光电传感器整形后的信号，输入端B接人工允许信号，输出端Y同时送往若干个同系列TTL门输入端。该TTL与非门输出低电平时最大允许灌电流为 16 mA，输出高电平时最大允许拉电流为 0.4 mA；每个同系列TTL门输入低电平电流为 1.6 mA，输入高电平电流为 40 μA。现场计划将Y端接到 9 个同系列TTL门输入端，同时另接一个低电平点亮的指示灯支路，指示灯支路电流为 2.0 mA。（1）分别计算Y端输出低电平和输出高电平时所需提供的总电流，并判断该连接是否超过TTL门输出级允许值。（2）根据二输入TTL与非门的逻辑功能，写出A、B与Y的逻辑表达式，并判断当A为高电平、B为低电平时Y的电平状态。（3）若现场还需再增加 3 个同系列TTL门输入端由Y端驱动，说明原连接方案是否可直接增加，并提出一种符合TTL门电路构成特点的改进措施。 【答案】（1）低电平时，，代入得 。因为 ，所以低电平输出时超过允许灌电流。高电平时，，代入得 。因为 ，所以高电平输出时未超过允许拉电流。该连接总体不合格，原因是低电平灌电流超限。（2）逻辑表达式为 。当A为高电平、B为低电平时， 为低电平，取反后Y为高电平。（3）不可直接增加。再增加 3 个输入端后，低电平电流为 ，明显超过 16 mA。可在Y端后增加一级TTL缓冲门分担负载，或将指示灯改由晶体管驱动，避免由TTL门输出级直接承担过大的灌电流。 【解析】（1）TTL图腾柱输出级在低电平时主要考查下拉管灌电流能力，在高电平时主要考查上拉管拉电流能力，因此应分别计算低电平负载电流和高电平负载电流，再与允许值比较。（2）二输入TTL与非门先对输入A、B进行与运算，再对结果取反；只要任一输入为低电平，输出Y就为高电平。（3）继续增加负载会使输出低电平时下拉管电流进一步增大，可能导致输出低电平升高、逻辑状态不可靠或器件过热；采用缓冲级或外接驱动级可以利用TTL门电路的分级驱动特点，提高负载能力并改善工作可靠性。 34. 某机电设备状态联锁板采用3个TTL开集电极输出门共同控制一条报警总线Y，总线通过一个上拉电阻接+5 V电源，并同时送入4个同系列TTL门输入端。已知每个开集电极门输出低电平时允许灌电流最大值为16 mA，低电平最大输出电压为0.4 V；每个TTL输入端低电平输入电流为1.6 mA，高电平输入电流为40 μA；每个开集电极输出截止时漏电流为0.25 mA；系统要求总线高电平电压不低于2.4 V。（1）计算上拉电阻R的允许取值范围。（2）若实际选用2.2 kΩ上拉电阻，判断该取值是否合适，并说明依据。（3）若维修人员误将3个普通TTL图腾柱输出门的输出端直接并接到总线Y，分析可能出现的工程问题，并提出正确改进方法。 【答案】（1）低电平时，上拉电阻电流和4个负载低电平输入电流之和不得超过16 mA。公式为，。代入得，，，所以，即。高电平时，上拉电阻上的压降不得使总线低于2.4 V。总漏电流和输入高电平电流为。公式为，代入得，，所以。上拉电阻允许范围为。（2）2.2 kΩ合适。因为2.2 kΩ大于479 Ω，低电平时灌电流不超限；2.2 kΩ小于2.86 kΩ，高电平时总线电压能满足不低于2.4 V的要求。（3）普通TTL图腾柱输出门能主动输出高电平和低电平，多个输出端直接并接时，若一个门输出高电平而另一个门输出低电平，会形成输出冲突电流，可能造成门电路发热、误动作甚至损坏。正确方法是使用TTL开集电极输出门并联并共用上拉电阻，或使用三态门按时序分时接入总线。 【解析】（1）开集电极输出低电平时由输出管灌入上拉电阻电流和负载输入电流，因此上拉电阻不能过小；输出高电平时靠上拉电阻提供电流，漏电流和输入高电平电流会造成压降，因此上拉电阻不能过大。分别按低电平电流限制和高电平电压要求计算，可得到允许范围。（2）判断上拉电阻是否合适，应同时满足低电平灌电流能力和高电平电压裕量两个条件。2.2 kΩ落在允许范围内，因此可用于该报警总线。（3）图腾柱输出级的上拉管和下拉管均能主动驱动输出，直接并联不具备线与连接条件。开集电极输出端截止时呈开路状态，多个输出端可安全并接，并通过公共上拉电阻形成总线高电平。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $