数字电子技术 期末复习

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1、武汉大学电气工程学院 乐健 2010 10 电子技术基础 数字部分 期末复习 第2页 基础知识 1 2 3章 组合逻辑 4章分析 设计 常用功能器件 数制 二进制码 基本逻辑门电路 逻辑代数 卡诺图 触发器 5章 时序逻辑 6章分析 设计 常用功能器件 特定功能电路8章波形产生与变换 第3页 重点 1 代数法 卡诺图法化简逻辑表达式 2 基于门电路参数的计算问题 3 组合逻辑电路的分析与设计 4 同步时序逻辑电路的分析设计 5 常用组合逻辑电路的应用 6 常用时序逻辑电路的应用 7 单稳 多谐 施密特电路的分析计算 8 电路符号 第4页 第一 二章习题 第5页 解 1 10110 0101 2

2、 1 24 1 22 1 21 1 2 2 1 2 4 22 3125 10 2 1101101 111 2 1 26 1 25 1 23 1 22 1 20 1 2 1 1 2 2 1 2 3 109 875 10 例 将十进制数225 246转换为二 八和十六进制数 解 1 225 246 10 11100001 011 2 2 225 246 10 341 175 8 3 225 246 10 E1 3E 16 第6页 解 1 526 72 10 1000 0101 1001 1010 0101 余3码 2 645 89 10 1001 0100 1000 1011 1100 5421B

3、CD 例 某数 1100 1101 1110 1111 其对应的十进制数 678 9 10 问该数是什么BCD码 解 1100 1101 1110 1111 2421BCD 678 9 10 第7页 例 用公式法证明下列等式 解 解 第8页 例 用公式法化简 解 用对偶函数的方法 第9页 例 用公式法化简 解 第10页 例 将下列各函数用与非门实现 解 第11页 例 将下列各函数用或非门实现 解 用圈0的方法 第12页 解 第13页 解 第14页 第三章习题 第15页 例 已知CMOS电路和输入A B及控制端C的波形 试画出Q端的波形 解 当C 0时 TG1导通 TG2截止 当C 1时 TG2

4、导通 TG1截止 第16页 例 试写出下图所示的逻辑功能 解 第17页 例 试写出下图所示的逻辑功能 解 第18页 例 试说出如下各TTL电路输出电平 高 低 高阻 低 高 高 低 高阻 高阻 低 低 第19页 例 试说出如下各CMOS电路输出电平 高 低 高阻 高 低 低 第20页 例 试按输出逻辑表达式连接TTL电路 VCC GND 第21页 例 图中R1 R2和C构成输入滤波电路 当开关闭合时 要求门电路输入电压 0 4V 当开关断开时 要求门电路输入电压 4V 试求R1和R2的最大允许值 各门电路为74LS系列TTL反相器 高电平输入电流 20uA 低电平输入电流 0 4mA 解 开关

5、闭合时 低电平输入电流流过电阻R2 开关断开时 高电平输入电流流过电阻R2和R1 第22页 例 图为继电器线圈驱动电路 要求VI Vth时三极管T截止 而VI 0时三极管饱和导通 已知OC门输出管截止时漏电流IOH 100uA 导通时允许流过的最大电流ILM 10mA 管压降小于0 1V 三极管放大倍数为50 继电器线圈内阻240欧姆 电源正电压12V 负电压 8V R2 3 2k R3 18k 求R1阻值范围 第23页 解 根据饱和导通的要求 计算R1的最大值 第24页 根据截止的要求 计算R1的最小值 第25页 例 图为用TTL电路驱动CMOS电路的实例 试计算上拉电阻的取值范围 TTL与

6、非门在VOL 0 3V时最大输出电流为8mA 输出管截止时有50uA电流 CMOS或非门输入电流可忽略 要求加到CMOS或非门的电压VIH 4V VIL 0 3V 电源电压为5V 根据CMOS门输入高电平的要求 解 根据CMOS门输入低电平的要求 第26页 第四章习题 第27页 例 由与非门构成的表决电路如图所示 ABCD表示4个人 L 1时表示决议通过 试分析 1 通过决议有几种情况 2 谁的权力最大 解 2 C的权力最大 第28页 例 已知某组合电路的输入ABC和输出F的波形如图所示 试写出F的最简与或表达式 解 第29页 例 试说明如下电路的功能 解 写出逻辑表达式 第30页 得到逻辑真

7、值表 当ABC取值全相同时 输出0 否则输出1 该电路为 不一致 判断电路 第31页 例 与非门组成的电路如图所示 试画出化简后用与非门组成的电路 解 写出逻辑表达式 第32页 例 试说明如下电路的功能 解 A 1时 G3 G4关闭 输出均为0 两三态门输出高阻 此时C与D间隔离 A 0时 G3 G4打开 B 1时G4输出1 G3输出0 数据由C传向D B 0时G3输出1 G4输出0 数据由D传向C 带门控的双向传输电路 第33页 例 试设计一个8421BCD码的检码电路 要求当输入DCBA 4或 8 电路输出高电平 否则为低电平 用与非门设计该电路 解 根据题意得到真值表 由真值表得到逻辑函

8、数表达式 化简并转换为与非表达式 图略 第34页 例 用红绿黄三个灯表示三台设备的工作情况 绿灯亮表示全部正常 红灯亮表示一台不正常 黄灯亮表示两台不正常 红黄灯同时亮表示全不正常 试选用合适芯片设计电路 解 根据题意得到真值表 由真值表得到逻辑函数表达式 第35页 选用译码器和与非门实现 第36页 例 请用最少器件设计一个健身房照明控制电路 该健身房有东 南和西门 每门旁都有一个开关 每个开关都能独立控制灯的开关 控制电路功能如下 1 当某一门开关接通 灯亮 开关断 灯灭 2 当某一门开关接通 灯亮 此时另一开关接通 灯灭 3 三个门开关均接通时 灯亮 解 设东门开关为A 南门开关为B 西门

9、开关为C 开关闭合为1 开关断开为0 灯为Z 灯亮为1 灯灭为0 根据题意得到真值表 第37页 利用卡诺图进行化简 化简后的表达式 逻辑电路 第38页 例 设计一个判断输入8421BCD码时能被2或3整除的电路 解 根据题意得到真值表 利用卡诺图进行化简得到表达式 逻辑电路 第39页 例 用74LS138译码器构成如所示电路 写出输出F的逻辑表达式 列出真值表并说明电路功能 解 由图可得逻辑函数表达式 列出真值表如下 电路的逻辑功能为 奇偶判别电路 第40页 例 已知8421BCD可用7段译码器 驱动日字LED管 显示出十进制数字 指出下列变换真值表中哪一行是正确的 注 逻辑 1 表示灯亮 解

10、 第二行4的显示是正确的 第41页 例 用8选1数据选择器74LS151构成如图所示电路 1 写出输出F的逻辑表达式 2 用与非门实现该电路 3 用译码器74LS138和与非门实现该电路 解 2 图略 第42页 3 当D 1时 当D 0时 第43页 例 试将74LS85接成一个五位二进制数比较器 解 可将高四位正常接入 最低位可利用级联的三个端子 第44页 例 用两个4选1数据选择器实现L 允许使用反相器 解 7个变量 先尝试化简函数 第45页 例 用8选1数据选择器74LS151设计一个组合电路 该电路有3个输入ABC 一个工作模式控制变量M 当M 0时 电路实现 意见一致 功能 当M 1时

11、 电路实现 多数表决功能 解 根据题意得到真值表 利用卡诺图进行化简得到表达式 第46页 例 设X Z均为3位二进制数 X为输入 Z为输出 要求两者有如下关系 当3 x 6时 z x 1 当x6时 Z 3 试用一片3线 8线译码器构成实现上述要求的逻辑电路 解 根据题意得到真值表 图略 第47页 例 TTL或非门组成的电路如图所示 分析电路在什么时刻可能出现冒险现象 用增加冗余项的方法来消除冒险 电路应该怎样修改 解 写出逻辑表达式 从表达式可清楚看到 当AB两者至少有一个0 且D 0时 表达式将成为 从而出现竞争冒险 可在电路最后的或非门添加一项 第48页 第五章习题 第49页 例 逻辑电路

12、如图所示 画出Q0和Q1的波形 设初态为0 第50页 例 逻辑电路如图所示 画出Q0和Q1的波形 设初态为0 第51页 例 写出如图所示的触发器的特征方程 此电路完成的是哪一种触发器的逻辑功能 解 同T触发器的特征方程相比较 此即为T触发器 第52页 例 一种特殊的同步R S触发器如图所示 1 列出状态转换真值表 2 写出次态方程 3 R与S是否需要约束条件 解 该电路分为2级 后一级为由与非门构成的低电平有效的简单RS触发器 G为置位端 P为复位端 根据题意列出状态转换真值表 第53页 利用卡诺图进行化简 特性方程 RS无需约束条件 第54页 例 试画出JK触发器转换成AB触发器的逻辑图 A

13、B触发器的功能表如图所示 解 先写出AB触发器的特性方程 与JK触发器特性方程比对后有 第55页 例 逻辑电路如图所示 画出Q和Z的波形 设初态为0 解 第56页 例 电路如图所示 试画出Q1 Q2在输入信号CP Rd和D下的波形 解 第57页 例 由各种TTL逻辑门组成如图所示电路 试分析图中各电路是否具有触发器的功能 不具有 不具有 不具有 具有 具有 不具有 第58页 例 边沿触发器组成的电路和输入波形如图所示 设初态为0 试画出Q1Q0的波形 解 第59页 例 电路和输入波形CP A如图所示 设起始状态Q1Q0 00 试画出Q1 Q0 B C的波形 解 第60页 例 一逻辑电路如图所示

14、 试画出时序电路部分的状态图 并画出在CP作用下2 4译码器74LS139输出Y0 Y1 Y2 Y3的波形 设Q1 Q0的初态为0 解 首先作出Q1Q0的状态转换图 第61页 第62页 第六章习题 第63页 例 分析图所示电路 画出在5个时钟CP作用下Q1Q2的时序图 根据电路的组成及连接直接判断出电路的功能 异步4进制减计数器 第64页 例 分析该电路为几进制计数器 画出电路的状态转换图 解 写激励方程 输出方程 并结合特性方程求解状态方程 第65页 得出状态转换表 同步5进制计数器 转换次序现态次态S0000001S1001010S2010011S3011100S4100000 第66页

15、例 分析图示的电路 画出电路的状态转换图和时序图 说明电路能否自启动 解 写激励方程 输出方程 并结合特性方程求解状态方程 第67页 同步6进制计数器 能自启动 得出状态转换图 Z在110时输出为1 表示进位 第68页 例 异步计数电路 分析电路为几进制计数器 画出电路的状态转换图 解 写激励方程 输出方程 并结合特性方程求解状态方程 并列写时钟方程 第69页 得出状态转换表 异步6进制计数器 能自启动 第70页 例 设计一个同步7进制加法计数器 解 由题意可得状态转换图 状态编码 得出状态转换真值表 第71页 选择JK触发器 利用卡诺图化简求得驱动方程和输出方程 第72页 第73页 化简后得

16、到 检查111 1CP后进入000 电路具有自启动能力 第74页 例 用JK触发器设计一个能产生如图所示波形的同步时序逻辑电路 不得使用其它门电路 要求 给出设计过程 检查自启动 画出逻辑图 包括进位输出 解 由波形图可得状态转换图 第75页 得出状态转换真值表 结合真值表和特性方程求激励方程 能自启动 第76页 例 试用74161和数据选择器构成一个01100011序列发生器 第77页 例 用十六进制同步加法计数器74161设计能自启动的2421BCD码十进制加法计数器 可用必要的门电路 解 2421码状态转换图 计数至4时进行置数1101 第78页 例 用中规模集成计数器74LS161构成初始状态为0010的七进制计数器 解 状态转换图 第79页 例 试分析如图所示电路的逻辑功能 图中74LS160为十进制同步加法计数器 其功能如表所示 解 28进制加计数器 第80页 例 由四位二进制计数器74161及门电路组成的时序电路如图所示 要求 1 分别列出X 0和X 1时的状态图 2 指出该电路的功能 第81页 2 X 1时 电路为5进制加计数器 状态转换图为 1 X 0时 电路为8进制