山东省（春季高考）电气技术类 《电子技术基础与技能》项目六任务三 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）电气技术类《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共155份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电气技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）电气技术类 《电子技术基础与技能》 项目六：门电路 任务三：非门 时间：45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2分，共40分） 1. 在指示灯控制电路中，需要将传感器输出的高、低电平转换为相反状态，宜选用（ ） A. 单输入非门电路 B. 双输入与门电路 C. 双输入或门电路 D. 双输入异或门电路 2. 一个非门的输入端可取0或1两种状态，使其输出端为高电平的输入状态有（ ）种。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 4 3. 波形如图所示，Y与A、B的辑关系为（ ） A. 与逻辑 B. 或逻辑 C. 与非逻辑 D. 或非逻辑 4. 某非门输入端A接低电平，输出端Y的逻辑状态为（ ）。 A. 低电平 B. 高电平 C. 高阻态 D. 悬空态 5. 设逻辑变量A为非门的输入，Y为输出，下列逻辑表达式正确的是（ ）。 A. Y=A B. Y=¬A C. Y=A·A D. Y=A+B 6. 某反相器的输入端接低电平信号时，输出端应处于（ ） A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻态状态 D. 不确定状态 7. 如图所示逻辑符号为（ ） A. OC门 B. 三态门 C. NOR门 D. 与门 8. 两个非门依次串联，第一只非门的输入端接逻辑变量A，第二只非门的输出为Y。Y与A的关系是（ ）。 A. Y恒为0 B. Y恒为1 C. Y与A相同 D. Y与A相反 9. 下列关于非门的说法，正确的是（ ）。 A. 输入端数为一个 B. 输出端数为两个 C. 输入输出状态相同 D. 输出状态由两输入决定 10. 下图是______的逻辑图形符号。（ ） A. 与非门 B. 或非门 C. 异或门 D. 与或非门 11. 某设备的报警信号经非门处理后送入指示电路。若非门输出端为0，则其输入端应为（ ）。 A. 0 B. 1 C. 高阻态 D. 不确定态 12. 常用TTL集成电路74LS04的主要功能是提供（ ）。 A. 六个独立非门 B. 六个独立与门 C. 六个独立或门 D. 六个独立异或门 13. 使用CMOS非门时，为避免输出逻辑状态不稳定，未接信号的输入端应（ ）。 A. 接到确定电平 B. 保持悬空状态 C. 直接接输出端 D. 接到高阻端 14. 门电路的输入输出波形如图所示，其中AB为输入信号，Y为输出信号，该门电路实现______的逻辑功能。（ ） A. 与门 B. 或门 C. 与非门 D. 异或门 15. 某非门的输入端为低电平时，其输出端应为（ ）。 A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻状态 D. 不定状态 16. 在数字电路中，非门的主要逻辑作用是（ ）。 A. 将两个输入信号相加 B. 将输入信号进行反相 C. 将多个输入信号相与 D. 将输入信号保持不变 17. 如图所示的逻辑符号，其逻辑表达式为（ ） A. B. C. D. 18. 设非门输入变量为A，输出变量为Y，下列逻辑表达式正确的是（ ）。 A. Y为A与A的逻辑乘积 B. Y为A与A的逻辑和运算 C. Y为A的逻辑非运算 D. Y为A与1的逻辑乘积 19. 某控制电路要求指示灯在传感器输出高电平时熄灭，在传感器输出低电平时点亮。若传感器信号直接作为逻辑输入，应在信号与指示灯控制端之间接入（ ）。 A. 一个与门电路 B. 一个或门电路 C. 一个异或门电路 D. 一个非门电路 20. 将两个非门依次串联，若第一个非门的输入端为高电平，则第二个非门的输出端为（ ）。 A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻状态 D. 随机状态 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 已知非门的输入信号A为高电平，写出非门的逻辑表达式，并说明输出信号Y的逻辑状态。 22. 简述使用CMOS非门时，对未接入有效信号的输入端应如何处理，并说明原因。 23. 某设备的报警继电器采用低电平有效控制，控制器正常工作时输出高电平，发生故障时输出低电平。为使故障发生时报警继电器动作，简述在控制器与继电器驱动电路之间使用非门的作用。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某非门的输入端接入频率为 20 kHz 的矩形脉冲，输入信号高电平持续时间为 15 μs。求：（1）输入信号的周期。（2）输入信号的低电平持续时间。（3）非门输出信号的高、低电平持续时间及占空比。 25. 某 74LS04 TTL 六非门集成电路的技术参数为：低电平输出电流最大值 mA，高电平输出电流最大值 mA；每个 TTL 输入端的低电平输入电流 mA，高电平输入电流 μA。求：（1）该非门在输出低电平时的扇出系数。（2）该非门在输出高电平时的扇出系数。（3）若该非门已经驱动 16 个同类 TTL 输入端，最多还可增加驱动多少个输入端。 26. 某 CMOS 六非门集成电路工作电压为 10 V，其中 6 个非门均用于驱动电容性负载。每个非门的负载电容为 100 pF，输出信号频率为 250 kHz。忽略静态功耗，集成电路允许的最大动态功耗为 12 mW。求：（1）每个非门在该频率下的动态功耗。（2）6 个非门同时工作时的总动态功耗及平均电源电流。（3）判断该工作频率是否满足功耗要求，并计算满足功耗要求时的最高工作频率。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某自动供水设备采用低水位传感器和非门构成报警控制电路。传感器输出信号为 X：水位正常时 X 为高电平，水位过低时 X 为低电平。信号 X 接入 74LS04 的第一个非门，输出端 Y 经限流电阻驱动三极管，三极管导通后点亮 12 V 报警指示灯。已知指示灯正向压降为 2.0 V，三极管饱和压降为 0.2 V，要求指示灯工作电流为 9 mA，选用标称阻值为 1.1 kΩ 的限流电阻。（1）计算限流电阻的理论阻值、实际工作电流和电阻消耗的功率。（2）分别用逻辑表达式、真值表和文字说明三种方法表示该非门报警电路的逻辑功能。（3）写出 74LS04 第一个非门的输入、输出及电源引脚，并说明 TTL 非门未使用输入端的处理要求。 28. 逻辑电路如图所示，试写出各个电路的逻辑函数表达式。 29. 某电子设备维修人员使用 74HC04 制作三级非门环形振荡器，为检测电路提供时钟信号。电路采用第一个、第二个和第三个非门串联，将第三个非门的输出端反馈至第一个非门输入端。已知每个非门的平均传播延迟时间为 25 ns，电源电压为 5 V。设备中另有一块 74LS04 电路板，其高电平输出保证值为 2.7 V；74HC04 在 5 V 电源下的高电平输入门限约为 3.5 V。（1）计算该三级非门环形振荡器的振荡周期和理论振荡频率。（2）写出构成振荡器的三个非门对应的输入、输出引脚，以及电源引脚和反馈连接关系。（3）判断 74LS04 的输出能否可靠直接接入 74HC04 的输入端，并说明改进措施及 CMOS 门电路使用时的两项注意事项。 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 $ 山东省（春季高考）电气技术类《电子技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，共155份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固电气技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）电气技术类 《电子技术基础与技能》 项目六：门电路 任务三：非门 时间：45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2分，共40分） 1. 在指示灯控制电路中，需要将传感器输出的高、低电平转换为相反状态，宜选用（ ） A. 单输入非门电路 B. 双输入与门电路 C. 双输入或门电路 D. 双输入异或门电路 【答案】A 【解析】非门只有一个输入端，其输出逻辑状态始终与输入逻辑状态相反，能够实现控制信号的电平反相。与门、或门和异或门均需根据两个输入信号确定输出状态。 2. 一个非门的输入端可取0或1两种状态，使其输出端为高电平的输入状态有（ ）种。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 4 【答案】B 【解析】非门在输入为低电平时输出高电平。在输入的两种可能状态中，只有输入为0时满足条件。 3. 波形如图所示，Y与A、B的辑关系为（ ） A. 与逻辑 B. 或逻辑 C. 与非逻辑 D. 或非逻辑 【答案】C 4. 某非门输入端A接低电平，输出端Y的逻辑状态为（ ）。 A. 低电平 B. 高电平 C. 高阻态 D. 悬空态 【答案】B 【解析】非门对输入信号进行逻辑取反。输入端为低电平时，输出端应为高电平。 5. 设逻辑变量A为非门的输入，Y为输出，下列逻辑表达式正确的是（ ）。 A. Y=A B. Y=¬A C. Y=A·A D. Y=A+B 【答案】B 【解析】非门的功能是将输入变量的逻辑状态取反，因此输出Y为A的反变量。 6. 某反相器的输入端接低电平信号时，输出端应处于（ ） A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻态状态 D. 不确定状态 【答案】A 【解析】反相器实现逻辑非功能，输入端为低电平时，输出端产生高电平。高阻态通常是三态门的附加输出状态，不是普通非门的正常输出状态。 7. 如图所示逻辑符号为（ ） A. OC门 B. 三态门 C. NOR门 D. 与门 【答案】B 8. 两个非门依次串联，第一只非门的输入端接逻辑变量A，第二只非门的输出为Y。Y与A的关系是（ ）。 A. Y恒为0 B. Y恒为1 C. Y与A相同 D. Y与A相反 【答案】C 【解析】第一个非门先将A取反，第二个非门再对该结果取反。经过两次取反后，输出逻辑状态恢复为输入A的状态。 9. 下列关于非门的说法，正确的是（ ）。 A. 输入端数为一个 B. 输出端数为两个 C. 输入输出状态相同 D. 输出状态由两输入决定 【答案】A 【解析】基本非门通常具有一个输入端和一个输出端，其输出状态与该输入端的逻辑状态相反。 10. 下图是______的逻辑图形符号。（ ） A. 与非门 B. 或非门 C. 异或门 D. 与或非门 【答案】D 11. 某设备的报警信号经非门处理后送入指示电路。若非门输出端为0，则其输入端应为（ ）。 A. 0 B. 1 C. 高阻态 D. 不确定态 【答案】B 【解析】非门的输入与输出逻辑状态相反。输出端为0时，输入端必须为1。 12. 常用TTL集成电路74LS04的主要功能是提供（ ）。 A. 六个独立非门 B. 六个独立与门 C. 六个独立或门 D. 六个独立异或门 【答案】A 【解析】74LS04属于六反相器集成电路，内部集成六个相互独立的非门，可用于信号反相处理。 13. 使用CMOS非门时，为避免输出逻辑状态不稳定，未接信号的输入端应（ ）。 A. 接到确定电平 B. 保持悬空状态 C. 直接接输出端 D. 接到高阻端 【答案】A 【解析】CMOS非门的输入端不能悬空使用。未使用的输入端应接高电平或低电平，使其具有确定的逻辑状态。 14. 门电路的输入输出波形如图所示，其中AB为输入信号，Y为输出信号，该门电路实现______的逻辑功能。（ ） A. 与门 B. 或门 C. 与非门 D. 异或门 【答案】D 【解析】从波形图中可以看出，逻辑功能：同出0，异出1，该电路为异或门。 15. 某非门的输入端为低电平时，其输出端应为（ ）。 A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻状态 D. 不定状态 【答案】A 【解析】非门的逻辑功能是对输入信号取反。输入为低电平时，输出为高电平。 16. 在数字电路中，非门的主要逻辑作用是（ ）。 A. 将两个输入信号相加 B. 将输入信号进行反相 C. 将多个输入信号相与 D. 将输入信号保持不变 【答案】B 【解析】非门只有一个输入端和一个输出端，其输出逻辑状态始终与输入逻辑状态相反，因此主要作用是实现逻辑反相。 17. 如图所示的逻辑符号，其逻辑表达式为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 18. 设非门输入变量为A，输出变量为Y，下列逻辑表达式正确的是（ ）。 A. Y为A与A的逻辑乘积 B. Y为A与A的逻辑和运算 C. Y为A的逻辑非运算 D. Y为A与1的逻辑乘积 【答案】C 【解析】非门对单个输入变量进行逻辑取反，输出Y表示A的逻辑非运算。当A为0时Y为1，当A为1时Y为0。 19. 某控制电路要求指示灯在传感器输出高电平时熄灭，在传感器输出低电平时点亮。若传感器信号直接作为逻辑输入，应在信号与指示灯控制端之间接入（ ）。 A. 一个与门电路 B. 一个或门电路 C. 一个异或门电路 D. 一个非门电路 【答案】D 【解析】题目要求指示灯状态与传感器输出状态相反，需要对传感器信号进行反相处理。非门能够实现输入高电平时输出低电平、输入低电平时输出高电平的功能。 20. 将两个非门依次串联，若第一个非门的输入端为高电平，则第二个非门的输出端为（ ）。 A. 高电平状态 B. 低电平状态 C. 高阻状态 D. 随机状态 【答案】A 【解析】第一个非门接收高电平后输出低电平，第二个非门再对低电平取反，最终输出高电平。两个非门串联的总体逻辑功能相当于缓冲器。 二、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 21. 已知非门的输入信号A为高电平，写出非门的逻辑表达式，并说明输出信号Y的逻辑状态。 【答案】（1）非门的逻辑表达式为Y为A的逻辑非运算。 （2）当输入信号A为高电平时，输出信号Y为低电平。 【解析】非门的输出状态与输入状态始终相反。根据逻辑取反规律，输入为高电平时，输出必为低电平。 22. 简述使用CMOS非门时，对未接入有效信号的输入端应如何处理，并说明原因。 【答案】（1）未使用的CMOS非门输入端应接到确定的高电平或低电平。 （2）不能将输入端悬空。 （3）输入端悬空时容易受外界干扰和静电影响，导致输出逻辑状态不稳定，严重时可能损坏器件。 【解析】CMOS非门的输入端阻抗很高，悬空时容易感应外界电荷和干扰信号。将输入端接至确定电平，能够保证非门输出状态稳定可靠。 23. 某设备的报警继电器采用低电平有效控制，控制器正常工作时输出高电平，发生故障时输出低电平。为使故障发生时报警继电器动作，简述在控制器与继电器驱动电路之间使用非门的作用。 【答案】（1）非门将控制器的输出信号进行逻辑反相。 （2）控制器正常输出高电平时，非门输出低电平，报警继电器不动作。 （3）控制器故障输出低电平时，非门输出高电平，使继电器驱动电路获得动作信号并启动报警。 【解析】非门可使输出信号与输入信号的逻辑状态相反。在低电平故障信号需要转换为高电平动作信号的场合，非门能够实现控制逻辑匹配。 三、计算题（本大题共3小题，每题6分，共18分） 24. 某非门的输入端接入频率为 20 kHz 的矩形脉冲，输入信号高电平持续时间为 15 μs。求：（1）输入信号的周期。（2）输入信号的低电平持续时间。（3）非门输出信号的高、低电平持续时间及占空比。 【答案】（1）输入信号周期为 s μs。（2）输入信号低电平持续时间为 μs。（3）非门输出高电平持续时间为 35 μs，低电平持续时间为 15 μs，占空比为 。 【解析】周期由T=1/f得50 μs。输入低电平时间为50-15=35 μs。非门使高、低电平互换，故输出高电平35 μs、低电平15 μs，占空比为35/50×100%=70%。 25. 某 74LS04 TTL 六非门集成电路的技术参数为：低电平输出电流最大值 mA，高电平输出电流最大值 mA；每个 TTL 输入端的低电平输入电流 mA，高电平输入电流 μA。求：（1）该非门在输出低电平时的扇出系数。（2）该非门在输出高电平时的扇出系数。（3）若该非门已经驱动 16 个同类 TTL 输入端，最多还可增加驱动多少个输入端。 【答案】（1）低电平扇出系数为 。（2）高电平扇出系数为 。（3）实际允许扇出系数取较小值，为 20。还可增加驱动的输入端数量为 个。 【解析】低电平扇出NL=/0.4=20；高电平时0.4 mA=400 μA，NH=400/20=20。允许扇出取较小值20，已驱动16个输入端，尚可增加4个。 26. 某 CMOS 六非门集成电路工作电压为 10 V，其中 6 个非门均用于驱动电容性负载。每个非门的负载电容为 100 pF，输出信号频率为 250 kHz。忽略静态功耗，集成电路允许的最大动态功耗为 12 mW。求：（1）每个非门在该频率下的动态功耗。（2）6 个非门同时工作时的总动态功耗及平均电源电流。（3）判断该工作频率是否满足功耗要求，并计算满足功耗要求时的最高工作频率。 【答案】（1）每个非门的动态功耗为 W mW。（2）总动态功耗为 mW。平均电源电流为 mA。（3）15 mW 大于 12 mW，不满足功耗要求。最高工作频率为 Hz kHz。 【解析】CMOS动态功耗P=CVDD^{2}f。单个门功耗为100 pF×102×250 kHz=2.5 mW；6个门总功耗15 mW，平均电流I=P/ mA。15 mW超过限值，令6CVDD^{2}f=12 mW，得 kHz。 四、综合应用题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 27. 某自动供水设备采用低水位传感器和非门构成报警控制电路。传感器输出信号为 X：水位正常时 X 为高电平，水位过低时 X 为低电平。信号 X 接入 74LS04 的第一个非门，输出端 Y 经限流电阻驱动三极管，三极管导通后点亮 12 V 报警指示灯。已知指示灯正向压降为 2.0 V，三极管饱和压降为 0.2 V，要求指示灯工作电流为 9 mA，选用标称阻值为 1.1 kΩ 的限流电阻。（1）计算限流电阻的理论阻值、实际工作电流和电阻消耗的功率。（2）分别用逻辑表达式、真值表和文字说明三种方法表示该非门报警电路的逻辑功能。（3）写出 74LS04 第一个非门的输入、输出及电源引脚，并说明 TTL 非门未使用输入端的处理要求。 【答案】（1）限流电阻理论阻值为：。选用 电阻后，实际电流为：。电阻消耗功率为：。因此可选用额定功率不小于 0.125 W 的电阻。（2）逻辑表达式为 。真值表为：当 X 为 0 时，Y 为 1；当 X 为 1 时，Y 为 0。逻辑符号连接关系为：传感器输出 X 接非门输入端，非门输出 Y 接三极管控制端。水位过低时，Y 输出高电平，三极管导通，报警灯点亮。（3）74LS04 的第一个非门输入端为 1 脚，输出端为 2 脚，14 脚接 5 V 电源正极，7 脚接电源负极。未使用的 TTL 非门输入端应接固定高电平或低电平，不得悬空。 【解析】电阻压降为12-2.0-0.2=9.8 V，理论值R=9.8/0.009≈1088.9 Ω；取1.1 kΩ时I≈8.91 mA，P=R≈0.087 W，应选不小于0.125 W。逻辑为Y=反相X：X=0时Y=1并报警。1脚输入、2脚输出，14脚接+5 V，7脚接地；未用TTL输入端不得悬空。 28. 逻辑电路如图所示，试写出各个电路的逻辑函数表达式。 【答案】解： 29. 某电子设备维修人员使用 74HC04 制作三级非门环形振荡器，为检测电路提供时钟信号。电路采用第一个、第二个和第三个非门串联，将第三个非门的输出端反馈至第一个非门输入端。已知每个非门的平均传播延迟时间为 25 ns，电源电压为 5 V。设备中另有一块 74LS04 电路板，其高电平输出保证值为 2.7 V；74HC04 在 5 V 电源下的高电平输入门限约为 3.5 V。（1）计算该三级非门环形振荡器的振荡周期和理论振荡频率。（2）写出构成振荡器的三个非门对应的输入、输出引脚，以及电源引脚和反馈连接关系。（3）判断 74LS04 的输出能否可靠直接接入 74HC04 的输入端，并说明改进措施及 CMOS 门电路使用时的两项注意事项。 【答案】（1）三级非门环形振荡器的周期为：。理论振荡频率为：。（2）第一个非门的输入端为 1 脚，输出端为 2 脚；第二个非门的输入端为 3 脚，输出端为 4 脚；第三个非门的输入端为 5 脚，输出端为 6 脚。14 脚接 5 V 电源正极，7 脚接电源负极。连接关系为 2 脚接 3 脚，4 脚接 5 脚，6 脚反馈连接至 1 脚。（3）不能可靠直接连接。74LS04 的高电平输出保证值为 2.7 V，低于 74HC04 约 3.5 V 的高电平输入门限，可能被误判为低电平。可改用 74HCT04，或增加电平转换电路。CMOS 门电路未使用输入端应接固定电平，电源端附近应加去耦电容。 【解析】三级环形振荡器周期T=2Ntpd=2×3×25 ns=150 ns，频率约6.67 MHz。引脚依次为12、34、56，2脚接3脚、4脚接5脚、6脚反馈至1脚，14脚接5 V、7脚接地。74LS04高电平保证值2.7 V低于74HC04门限约3.5 V，不能可靠直连；可用74HCT04或电平转换。CMOS未用输入端固定电平，并加去耦电容。 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 $