《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?

⒙ ⒙ 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uo的值。

图1-2

⒚ N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IIH＝20μA；IIL＝1.4ｍA；IOH＝400μA；水IOL＝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Udd，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UoN= V；关门电平UOFF＝ V；输出高电平UOH= V；输出低电平UOL＝ 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VDl、VD2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，Vo为多少伏?

(3)A接10V，B悬空．用万用表测B端电压，VB为多少伏? (4)A接0.3V，B悬空，测VB时应为多少伏?

(5)A接5kΩ电阻，B悬空，测VB电压时，应为多少伏?

15.在图2-5所示电路中，(1)设RK＝3kΩ，RB＝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，RB＝30kΩ，试问RK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VD＝0.7V，VIL＝0.3v，VIH＝3.3V，电路其他参数如图所示。

1． 1． 当VI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VB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＝D3D2D1Do，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、Sl、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F?AB?BC?AC画出逻辑电路图．令CBA对应着A2A1A0。

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RD和SD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、RD及SD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RD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Qn?1与现态Qn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S2，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Q1、Q0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VLSB＝4mV，最大满刻度输出电压Vom＝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Vom＝5V，求最小分辨电压VLSB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=Rf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VREF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vo与输入数字量之间的关系式；

(2) (2) 如n＝8，VREF=10V，当Rf=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Dl~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T1，第二次积分时间为T2，问输出数字量与哪个时间成正比？ (3)若

U1?Rg，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VDD＝15V时，求U＋、U－、及?U各为多少？

(2)在图7-I(b)中，当VDD＝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．R1＝10 kΩ．R2＝30 kΩ．VDD＝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Um=1.4V。如果输入电压ui的波形如图7-3(b)所示．试画出u01、和u0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＝11kΩ，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R1=1kΩ,R2=8.2kΩ，C＝0.4μF。试求脉冲宽度tw、振荡周期T、振荡频率f。和占空比D。