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《数字电子技术基础》习题

第一章第一章数字电子技术概述

1．数字信号和模拟信号各有什么特点?描写脉冲波形有哪些主要参数

2．和模拟电路相比，数字电路有哪些优点?

3．在数字系统中为什么要采用二进制?它有何优点?

4．数字电路和模拟电路的工作各有何特点?

⒌把下列二进制数转换成十进制数：

10010110 11010100 0101001 110110.111 101101.101

⒍将下列数转换为十进制数：1101B 4FBH 110.11B

⒎将下列数转换为二进制数：7.85D 3DF.2BH 256D

⒐将下列数转换为十六进制数：256D 1101.11B 110.11B

⒑将下列十进制数转换为对应的八进刺数：

21 130 27 250 48 1012 95 100.625

⒒分别用842lBCD码、余3码表示下列各数：

(9.04)10 (263.27)10 (1101101)2 (3FF)16 (45.7)8

⒓列出用BCD码代替二进制的优点

⒔列出用BcD码代替二进制的主要缺点j

⒕在数字系统的运算电路中使用BCD的主要缺点是什么

⒖格雷码的另一个名字是什么

⒗二极管电路及输入电压ui的波形如图1-1所示，试对应画出各输出电压的波形。

图1-1

⒘半导体三极管的开、关条件是什么?饱和导通和截止时各有什么特点?和半导体二极管比较，它的主要优点是什么?

⒙⒙判断图1-2所示各电路中三极管的工作状态，并计算输出电压u o的值。

图1-2

⒚N沟造增强型MOS管的开、关条件是什么?导通和截止时各有什么特点?和P沟道增强型MOS管比较，两者的主要区别是什么?

第二章第二章集成逻辑门电路

⒈请举出生活中有关“与”、“或”、“非”的逻辑概念．并各举两个例子说明。

⒉如图2-1所示，是二极管门电路，请分析各电路的逻辑功能．并写出其表达式。

图2-1

⒊电路如图2-2所示，写出输出L的表达式。设电路中各元件参数满足使三极管处于饱和及截止的条件。

图2-2

⒋TTL与非门典型电路中输出电路一般采用电路。

⒌为什么说TTL与非门的输入端在以下4种接法下，都属于逻辑1：(1)输入端悬空；(2)输入端接高于2V的电源；(3)输入端接同类与非门的输出高电压3.6V；(4)输入端接10KΩ的电阻到地。

⒍TTL与非门空载时输出高电平为伏．输出低电平为伏，闻值电平Uth约为伏。

⒎某TTL反相器的主要参数为I IH＝20μA；I IL＝1.4ｍA；I OH＝400μA；水I OL＝14ｍA，求它能带多少个同样的门。

⒏集成逻辑门电路的发展方向是提高、降低

⒐CMOS门电路中不用的输入端不允许。CMOS电路中通过大电阻将输入端接

地．相当于接；而通过电阻接U dd，相当于接。

⒑CMOS门电路中与非门的负载管是(串联还是并联)的，驱动管是的；或非门的负载管是的，驱动管是的。

⒒图2-3所示为TTL与非门的电压传输特性，由曲线可知：开门电平Uo N= V；关门电平U OFF＝V；输出高电平U OH= V；输出低电平U OL＝V。

图2-3图2-4 ⒓TTL与非门是极型集成电路。由管组成，电路工作在状态‘

⒔CMOS逻辑门是极型集成电路，由管组成，电路工作在状念‘

⒕二极管门电路如图2-4所示。已知二极管V D l、V D2导通压降为0.7V，试回答下列问题：

(1)A接10V，B接0.3V时，输出Vo为多少伏?

(2)A，B都接10V，V o为多少伏?

(3)A接10V，B悬空．用万用表测B端电压，V B为多少伏?

(4)A接0.3V，B悬空，测V B时应为多少伏?

(5)A接5kΩ电阻，B悬空，测V B电压时，应为多少伏?

15.在图2-5所示电路中，(1)设R K＝3kΩ，R B＝20kΩ，试问晶体管的β值最小应为多少才能满足饱和条件?(2)设β＝30，R B＝30kΩ，试问R K的阻值最大应该是多少才能满足饱和条件?

图2-5

16.对于图2-6所示的各种电路及图(b)所示的输入波形，试画出F1~F4的波形。

图2-6

17.DTL与非门电路如图2-7所示，D1、D2、D3都是硅管，导通电压V D＝0.7V，V IL＝0.3v，V IH＝3.3V，电路其他参数如图所示。

1．1．当V I分别为0.3V和3.3V时，电路的工作情况如何?通过计算确定T的状态。

2．二极管D3在电路中的作用是什么?

3．电路的拉电流、灌电流的能力为多大?

4．A端接5V，B端悬空，用万用表测B点电位，则V B为多少状?

图2-7

18.说明图2-8所示各个CMOS门电路输出端的逻辑状态，写出相应输出信号的逻辑表达式。

图2-8

19.分析图2-9所示CMOS电路，哪些能正常工作，哪些不能。写出能正常工作电路输出信号的逻辑表达式。

图2-9

20.试说明下列各种门电路中哪些可以将输出端并联使用(输入端的状态不一定相同)。

(1)具有推拉式输出级的TTL电路；

(2)TTL电路的OC门；

(3)TTL电路的三态输出门；

(4)普通的CMOS门；

(5)漏极开路输出的CMOS门；

(6)CMOS电路的三态输出门；

第三章逻辑代数基础、逻辑函数化简

⒈试总结并说出：

(1)从真值表写逻辑函数式的方法；

(2)从函数式列真值表的方法：

(3)从逻辑图写逻辑函数式的方法；

(4)从逻辑函数式画逻辑图的方法；

(5)卡诺图的绘制方法；

(6)利用卡诺固化简函数式的方法。

⒉电路如图3-1所示：

(1)根据反演规则，写出F的反函数；

(2)根据对偶规则，写出F的对偶式；

(3)用最少数目的与非门实现函数F；

(4)用最少数目的与或非门实现函数F。图3-1

⒊已知逻辑函数Y的真值表如表3-1所示，写出Y的逻辑函数式。

表3-1

⒋写出图3-2所示逻辑电路的表达式，并列出该电路的真值表。

图3-2

⒌列出逻辑函数Y＝AB＋BC＋AC的真值表，并画出逻辑图。

⒍利用逻辑代数的基本公式和常用公式化简下列各式。

⒎用真值表法证明下列恒等式；

⒏下列逻辑式中，变量A、B、C取哪些值时，L的值为1。

⒐写出下列函数的各种最简表达式：与—或、或—与、与—或—非、与非—与非、或非－或非表达式，并画出其对应的逻辑电路图。

⒑用与非门实现下列逻辑函数，画出逻辑图

⒒求下列函数的反函数并化成最简“与一或”形式。

⒓将下列各函数式化成最小项表达式。

⒔用公式法将下列各逻辑函数化简成最简与或表达式。

⒕画出下列逻辑函数的卡诺图。

⒖化简下列逻辑函数。

⒗用卡诺图法化简下列各式：

第四章第四章组合逻辑电路

1.组合逻辑电路有什么特点?

2.图4-1所示电路，当M＝0时实现何种功能？当M＝1时又实现何种功能？请说明其工作原理。

图4-1

3.试分析如图4-2所示逻辑电路。

图4-2

4.试分析如图4-3所示逻辑电路。

图4-3

5.用三个异或门和三个与门实现下列逻辑关系

6.分析图4-4所示各电路的逻辑功能。写出电路输出信号的逻辑表达式。

图4-4

7.写出图4-5所示电路输出信号的逻辑表达式，列出真值表，说明其功能。

图4-5

8.试分析图4-6所示电路，写出逻辑函效表达式，列出真值表，说明电路逻辑功能。

图4-6

9.试分析图4-7所示电路，写出逻辑函效表达式，列出真值表，说明电路逻辑功能。

图4-7

10.试分析图4-8所示电路，写出逻辑函效表达式，列出真值表，说明电路逻辑功能。

图4-8

11.分别用与非门，或非门设计如下组合电路

(1)三变量的多效表决电路；

(2)三变量的不一致电路；

(3)三变量的偶数电路。

12.设计一个组合电路。其输入是4位二进制数D＝D3D2D1D o，要求能判断出下列三种情况：

(1)D中没有1

(2)D中有两个1

(3)D中有奇数个1。

13.设计一个组合逻辑电路，其输入是一个3位二进制数A＝A2A1A0．其输出是Y1＝2A，Y2＝A2，Y1、Y2也是二进制数。

14.设计一个一位二进制数全减器电路，用与非门和异或门实现。

15.用与非门实现下列代码的转换：

(1)8421BCD码转换为余3码；

(2)8421BCD码转换为5421码。

16.设计一个编码器，6个输入信号和输出的3位代码之间的对应关系如表4-1所示。

表4-1

17.用与非门设计一个多功能运算电路，具体要求见表4-2。表中要S2、S l、S0为输入控制信号，A、B为输入逻辑变量，Y是输出函数。

表4-2

18.某机床由A、B、C三台电动机拖动，根据加工要求为：

(1)A机必须开机运行；

(2)如开B机，则必须开C机；

(3)A机运行后，C机也可开机运行：

满足上述要求时，指示灯亮，否则指示灯熄灭。设开机信号为1，指示灯亮为1，写出灯亮的逻辑表达式并化简。

19.用数据选择器74153分别实现下列逻辑函数：

20.试用八选一数据选择器74151实现下列函数

21.试用3－8译码器74138和与非门实现下列函数：

22.试画出用三片四位数值比较器7485组成12数值比较器的接线图。

23.双4选1数据选择器74253的功能表见表4-3，先用门电路将它扩展为8选1数据选择，再用它实现逻辑函数C A C B AB F ++=画出逻辑电路图．令CBA 对应着A 2A 1A 0。

表4-3 MUX74LS253功能表

24.试分别用下列方法设计全加器；

(1)用与非门；

(2)用或非门；

(3)用双四选一数据选择器74153。

25.判断下列函数构成的逻辑电路中有无冒险。若有，则用修改设计法消除之。

第五章 时序逻辑电路

1.触发器逻辑功能的描述方法有哪几种?

2.与非门组成的基本RS 触发器，当在D R 和D S 端加图5-1(a)和(b)所示波形时，试分别绘出Q 的波形，设触发器的初态为0。

图5-1

3.根据图5-2所给的时钟脉冲波形及输入信号R 、S 的波形．画出同步RS 触发器Q 端的波形。

图5-2

4.有一个下降沿触发的维持阻塞D 触发器，试画出在图5-3所示的CP 脉冲和输入D 信号的作用下．输出端Q 的波形。设D 触发器的初态为0。

图5-3

5图5-4中各触发器的初始状态Q ＝0，试画出在CP 脉冲作用下各触发器Q 端的电压波形：

图5-4

6画出图5-5中Q 的波形(忽略触发器的传输延迟时间)。

图5-5

7.图5-6(a)是一个锁存器逻辑图，D 是输人信号，CP 是锁存命令，若CP 和D 的波形如图5-6(b)所示，试绘出Q 及Q 的波形。

8.图5-7是作用于某主从JK 触发器CP 、J 、K 、D R 及D S 端的信号波形图，试绘出Q 端的波形图。

图5-6 图5-7

9. 图5-8(a)是一个1检出电路，图5-8(b)是CP 及J 端的输入波形图，试绘出D R 端及Q 端的波形图[注：触发器是主从触发器，分析时序逻辑图时要注意CP ＝1时主触发器的存储作用]。

图5-8

10. 试利用触发器的特征方程式写出图5-9(a)、(b)、(c)中各触发器次态1+n Q 与现态Q n 和A 、B 之间的逻辑函数式。

图5-9

11.时序逻辑电路与组合逻辑电路的主要区别是什么；

描述时序电路逻辑功能的方法有哪几种?它们之间有何种关系?

12.已知状态图如图5-10所示，试作出它的状态表。

图5-10

13.已知某时序电路的状态表如表5-1所示，试画出它的状态图。如果电路的初始状态在S 2，输入信号依次为0，1，0，1，1，1，试求出相应的输出。

表5-1

14.已知某同步时序电路含有两个正边沿D 触发器，其驱动方程、输出方程为

输人信号的波形如图5-11所示，设初始状态为00，试画出Q 1、Q 0的波形，并分析其逻辑

功能。

图5-11

15.分析图5-12时序电路的逻辑功能．写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图，说明电路能否自启动。

图5-12

16.试分析图5-13所示时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图。A为输入逻辑变量。

图5-13

17.试分析图5-14所示时序电路的逻辑功能．写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图，检查电路能否自启动。

图5-14

18 分析图5-15给出的时序电路，画出电路的状态转换图，检查电路能否自启动，说明电路实现的功能。A为输人变量。

图5-15

19.分析图5-16所示时序逻辑电路，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图，说明电路能否自启动。

图5-16

20.图5-17电路是可变进制计数器。试分析当控制变量A为1和0时电路各为几进制计数器。

图5-17

21.用异步清零法将集成计数器74161连接成下列计数器：

(1)十进制计数器；

(2)二十进制计数器。

22.用同步置数法将集成计数器74161连接成下列计数器：

(1)九进制计数器：

(2)十二进制计数器。

23.试用反馈复位法将7490集成计数器连接为：(1)七进制计数器（8421BCD码）

(2)82进制计数器（5421BCD码）

24. 试用两片74194接成8位双向移位寄存器。

第六章D/A 、A/D转换器

1.D/A转换器，其最小分辨电压V LSB＝4mV，最大满刻度输出电压V om＝l0V，求该转换器输入二进制数字量的位数。

⒉在10位二进制数D/A转换器中，已知其最大满刻度输出模拟电压V om＝5V，求最小分辨电压V LSB和分辨率。

⒊某10位倒T型电阻网络D／A转换器如图6-1所示，当R=R f时：

(1)试求输出电压的取值他围：

(2)若要求电路输入数字量为200H时输出电压Vo=5V，试问V REF应取何值?

图6-1

4. n位权电阻D／A转换器如图6-2所示。

(1)(1)试推导输出电压v o与输入数字量之间的关系式；

(2)(2)如n＝8，V REF=10V，当R f=1／8R时，如输入数码为20H，试求输出电压值。

图6-1

5.四选一数据选择器的数据输人端分别接入四个信号：D1＝cosωt ，D2＝0.5 cos2ωt ，D3＝2cos2ωt，D4＝cos4ωt。问：(1)每个信号的最低取样频率是多少?

(2)要每路信号都能按要求的频率取样，问数据选择器从D l~D4所需的转换速率为多少?

6.一个十位逐次渐进型A／D转换器，若时钟频率为100Hz，试计算完成一次转换所需要的时间。

7.如图6-2所设定双积分A／D转换器的时钟脉冲频率为100KHz时，若其分辨率为10位，求最高采样频率。

8.在图6-2的所示的双积分A ／D 转换器中，

(1)分别求出两次积分完毕时，积分器的输出电压。

(2)设第一次积分时间为T 1，第二次积分时间为T 2，问输出数字量与哪个时间成正比？

(3)若g

R U >1，转换过程中将出现什么现象?

图6-2 一个周期内积分器的输出电压波形

9.某位移闭环控制系统的反馈电压为0~5V ．最小可分辨电压为2.5mV ，位移控制范围为0~200 mm ，控制精度为0.2mm 。现选用集成A/D 转换器AD574，试通过查阅资料，分析判定选择的参数是否合适。

10.根据逐次比较型A ／D 转换器的工作原理，设计一A ／D 转换器，要求输出4位二进制数字，转换时间为10μs 。

11双积分型A ／D 转换器如图6-3所示。

图6-3

第七章 第七章 脉冲的产生与波形变换 1.图7-1是由555定时器构成的施密特触发器电路。

(1)在图7-1(a)中，当V DD ＝15V 时，求U ＋、U －、及U ?各为多少？

(2)在图7-I(b)中，当V DD ＝15V 时，∞U ＝5V ．求U ＋、U －、及U ?各为多少？

(3)将图7-1(c)中给定的电压信号加到图7-1(a)、(b)中．试画出输出电压的波形．

图7-1

2.图7-2为CMOS 非门组成的施密特触发器．R 1＝10 k Ω．R 2＝30 k Ω．V DD ＝15V 。

(1)分析其工作原理。

(2)求U ＋、U －、及U ?各为多少2

(3)将图7-1[(c)中约定的电压信号加到图7-2中．试画出输出电压的波形

图7-2

3.图7-3(a)是TTL 与非门组成的施密持触发器电路．试分析其工作原理。设U m =1.4V 。如果输入电压u i 的波形如图7-3(b)所示．试画出u 01、和u 0的波形。

图7-3

4.在图7-4所示的由555定时器构成的单稳态触发器中。

(1)要求输出脉冲宽度为1s 时．定时电阻R ＝11k Ω，试计算定时电容C ＝？

(2)当C ＝6200 pF 时．要求脉冲宽度为150μs,试计算定时电阻R ＝?

图7-4 555定时器构成的单稳态触发器 图7-5 555定时器构成的多谐振荡器

5.在图7-5所示电路中．已知R 1=1k Ω,R 2=8.2k Ω，C ＝0.4μF 。试求脉冲宽度t w 、振荡周期T 、振荡频率f 。和占空比D 。