习题答案(数电)

西 安 工 程 大 学 西 安 工 程 大 学第 四 章 组 合 逻 辑 电 路 西 安 工 程 大 学 十 一 、 某 工 厂 有 三 个 车 间 和 一 个 自 备 电 站 ， 站 内 有 两 台 发 电机 X和 Y。 Y的 发 电 能 力 是 X的 两 倍 。 如 果 一 个 车 间 开 工 ， 只 起动 X即 可 ； 如 果 两 个 车 间 同 时 开 工 ， 只 起 动 Y即 可 ； 如 果 三 个车 间 同 时 开 工 ， 则 X和 Y都 要 起 动 。 试 设 计 一 个 控 制 发 电 机 X、Y起 动 和 停 止 的 逻 辑 电 路 。（ 1） 用 全 加 器 实 现 。（ 2） 用 译 码 器 实 现 。（ 3） 用 门 电 路 实 现 ， 门 电 路 种 类 不 限 。答 案 ：用 E、 F、 G三 个 变 量 作 为 输 入 变 量 分别 对 应 三 个 车 间 ， 并 设 车 间 开 工 为 1，不 开 工 为 0； X、 Y两 个 变 量 作 为 输 出 变 量 分 别 对应 两 台 发 电 机 ， 并 设 电 机 启 动 为 1， 停止 为 0。 根 据 题 意 可 列 真 值 表 ： 西 安 工 程 大 学X EFG EFG EFG EFG Y EFG EFG EFG EFG 由 真 值 表 写 出 逻 辑 表 达 式 ：（ 1） 用 全 加 器 实 现 令 CI=E A=F B=G 则 S=X CO=Y 1 2 4 7 1 2 4 7( )X E F G E FG EF G EFG m m m m m m m m 3 5 6 7 3 5 6 7( )Y E FG EF G EFG EFG m m m m m m m m （ 2） 用 译 码 器 实 现 西 安 工 程 大 学 0 7 0 7 Y Y m m 令 A2=E A1=F A0=G 则 （ 3） 用 门 电 路 实 现 ， 门 电 路 种 类 不 限 。 ( ) ( ) ( ) ( ) X E F G E FG EF G EFGG E F EF G E F EFG E F G E FE F G ( ) ( ) ( )Y E FG EF G EFG EFGG E F EF EF G GG E F EF 西 安 工 程 大 学第 五 章 触 发 器 西 安 工 程 大 学 15. 画 出 由 与 非 门 组 成 的 SR锁 存 器 输 出 端 的 电 压 波 形 ， 输 入 端 的 电 压 波 形 如 图 中 所 示 。 QQ 、RS 、答 案 ： 西 安 工 程 大 学 QQ 、16. 画 出 由 或 非 门 组 成 的 SR锁 存 器 输 出 端 的 电 压 波 形 ， 输 入 端 S、 R 的 电 压 波 形 如 图 中 所 示 。答 案 ： 西 安 工 程 大 学 17.由 或 非 门 组 成 的 触 发 器 和 输 入 端 信 号 如 图 所 示 ， 设 触 发 器 的 初 始 状 态 为 1， 画 出 输 出 端 Q的 波 形 。答 案 ： 西 安 工 程 大 学 18. 在 下 图 电 路 中 ， 若 CP、 S、 R的 电 压 波 形 如 图 中 所 示 ， 试 画 出 Q的 波 形 ， 假 定 触 发 器 的 初 始 状 态 为 Q=0。答 案 ： 西 安 工 程 大 学 19. 若 主 从 结 构 RS触 发 器 各 输 入 端 的 电 压 波 形 如 图 中 所 示 ， 试 画 出 端 对 应 的 电 压 波 形 。 设 触 发 器 的 初 始 状 态 为 Q=0。QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 学 20. 已 知 主 从 结 构 JK触 发 器 输 入 端 J、 K和 CP的 电 压 波 形 如 图 所 示 ， 试 画 出 端 对 应 的 波 形 。 设 触 发 器 的 初 始 状 态 为 Q = 0。QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 学 21. 图 示 电 路 中 ， 已 知 CP和 输 入 信 号 T的 电 压 波 形 ， 试 画 出 触 发 器 输 出 端 的 电 压 波 形 ， 设 触 发 器 的 起 始 状 态 为 Q=0。QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 学 22. 已 知 上 升 沿 触 发 的 D触 发 器 输 入 端 的 波 形 如 图 所 示 ， 画 出输 出 端 Q的 波 形 。 若 为 下 降 沿 触 发 ， 画 出 输 出 端 Q的 波 形 。 设初 始 状 态 为 Q=0。答 案 ： 西 安 工 程 大 学 23. 已 知 D 触 发 器 各 输 入 端 的 波 形 如 图 所 示 ， 试 画 出 端 的 波 形 。 QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 学 24. 如 图 所 示 为 边 沿 D触 发 器 构 成 的 电 路 图 ， 设 触 发 器 的 初 状 态 Q1Q0=00， 确 定 Q0 及 Q1在 时 钟 脉 冲 作 用 下 的 波 形 。答 案 ： 0110 QDQD 0110 QQQQ * 因 为 所 以 即 两 个 D触 发 器 的 输 入 信 号 分 别 为 另 一 个 D触 发 器 的 输 出 信号 ， 故 在 确 定 它 们 输 出 端 波 形 时 ， 应 该 分 段 交 替 画 出 其 波 形 。 西 安 工 程 大 学第 六 章 时 序 逻 辑 电 路 西 安 工 程 大 学 7. 试 分 析 下 图 所 示 时 序 逻 辑 电 路 的 逻 辑 功 能 。解 ： 属 同 步 时 序 电 路 ， 时 钟 方 程 省 去 。 11 QXQXY 10 01T QXT QTQ* 输 出 方 程 ： 驱 动 方 程 ：T触 发 器 的 特 性 方 程 ：将 各 触 发 器 的 驱 动 方 程 代 入 特 性 方 程 ，即 得 电 路 的 状 态 方 程 ： 00000 10111 1 QQQTQ QQXQTQ* 西 安 工 程 大 学 列 状 态 转 换 表 画 状 态 转 换 图 和 时 序 波 形 图由 状 态 图 可 以 看 出 ，当 输 入 X 0时 ， 状 态 变 化 为 ： 0001101100当 X 1时 ， 状 态 变 化 为 ： 0011100100可 见 ， 该 电 路 既 具 有 递 增 计 数 功 能 ， 又 具 有 递 减 计 数 功 能 ，是 一 个 2位 二 进 制 同 步 可 逆 计 数 器 。 西 安 工 程 大 学 8. 写 出 下 图 电 路 的 驱 动 方 程 、 特 性 方 程 和 输 出 方 程 。 11 3213 1212 131 KQQJ Q K QJ KQJ 3213 2121212 131 QQQQ QQQQQQQ QQQ* 3QY 解 ： 驱 动 方 程状 态 方 程输 出 方 程 西 安 工 程 大 学 10. 输 入 信 号 波 形 如 图 所 示 ， 试 画 出 电 路 对 应 的 输 出 Q2、 Q1 的 波 形 图 。 西 安 工 程 大 学 11. 试 分 析 下 图 所 示 时 序 逻 辑 电 路 的 逻 辑 功 能 。解 ： 属 同 步 时 序 电 路 ， 时 钟 方 程 省 去 。 2323 1212 131 1 QKQJ Q K QJ KQJ驱 动 方 程 ：将 各 触 发 器 的 驱 动 方 程 代入 特 性 方 程 ， 即 得 电 路 的状 态 方 程 ： 232323 2121212 131 QQQQQQ QQQQQQQ QQQ* 西 安 工 程 大 学 列 状 态 转 换 表 画 状 态 转 换 图由 状 态 转 换 图 可 知 ：该 电 路 属 同 步 五 进 制 计 数 器 ， 不 具 备 自 启 动 功 能 。 西 安 工 程 大 学 12. 已 知 计 数 器 的 输 出 端 Q2、 Q1、 Q 0的 输 出 波 形 如 图 所 示 ，试 画 出 对 应 的 状 态 图 ， 并 分 析 该 计 数 器 为 几 进 制 计 数 器 。由 状 态 转 换 图 可 知 ： 该 电 路 属 七 进 制 计 数 器 。解 ： 西 安 工 程 大 学 13. 分 析 图 示 时 序 电 路 的 逻 辑 功 能 ， 假 设 电 路 初 态 为 000，如 果 在 CP的 前 六 个 脉 冲 内 ， D端 依 次 输 入 数 据 为 1， 0， 1，0， 0， 1， 则 电 路 输 出 在 此 六 个 脉 冲 内 是 如 何 变 化 的 ？ 解 ： 属 同 步 时 序 电 路 ， 时 钟 方 程 省 去 。 1212 0101 00 QKQJ Q K QJ D KDJ驱 动 方 程 ：将 各 触 发 器 的 驱 动 方 程 代 入 特 性方 程 ， 即 得 电 路 的 状 态 方 程 ： 121212 010101 000 QQQQQQ QQQQQQ DDQQDQ* 西 安 工 程 大 学 列 状 态 转 换 表 12 010 QQ QQ DQ*该 电 路 属 三 位 右 移 移 位 寄 存 器 。 西 安 工 程 大 学 14. 分 析 图 示 计 数 器 电 路 ， 说 明 这 是 多 少 进 制 的 计 数 器 ，并 画 出 对 应 的 状 态 转 换 图 。 十 进 制 计 数 器 74160的 功 能 表与 表 6.3.4（ 教 材 P282） 相 同 。 这 是 一 个 七 进 制 进 制 的 计 数 器 。15.下 图 所 示 计 数 器 电 路 为 几 进 制 计 数 器 ？ 图 示 计 数 器电 路 分 别 为八 进 制 计 数器 和 七 进 制 进 制 的 计 数器 。 西 安 工 程 大 学 16. 试 用 两 片 4位 二 进 制 加 法 计 数 器 74161采 用 并 行 进 位 方 式构 成 8位 二 进 制 同 步 加 法 计 数 器 。 模 为 16 16=256。17. 试 用 74161构 成 九 进 制 计 数 器 。 （ 可 采 用 异 步 清 零 法 或同 步 预 置 数 法 ） 异 步 清 零 法 同 步 预 置 数 法 西 安 工 程 大 学 18. 试 用 集 成 计 数 器 74160和 与 非 门 组 成 五 进 制 计 数 器 ， 要 求直 接 利 用 芯 片 的 进 位 输 出 端 作 为 该 计 数 器 的 进 位 输 出 。20. 试 用 集 成 计 数 器 74160和 与 非 门 组 成 48进 制 计 数 器 。解 ： 因 为 N 48， 所 以 要 用 两 片 74160构 成 此 计 数 器 。 两 芯 片采 用 并 行 进 位 方 式 连 接 成 100进 制 计 数 器 ， 再 用 异 步 清 零 法 组 成了 48进 制 计 数 器 。 西 安 工 程 大 学 21. 某 石 英 晶 体 振 荡 器 输 出 脉 冲 信 号 的 频 率 为 32768Hz， 用74161组 成 分 频 器 ， 将 其 分 频 为 频 率 为 1Hz的 脉 冲 信 号 。 解 ： 因 为 32768=215， 经 15级 二 分 频 ， 就 可 获 得 频 率 为 1Hz的 脉冲 信 号 。 因 此 将 四 片 74161级 联 ， 从 高 位 片 （ 4） 的 Q2输 出 即可 。 西 安 工 程 大 学 22. 试 用 计 数 器 74161和 数 据 选 择 器 74151设 计 一 个 01100011的 序 列 信 号 发 生 器 。解 ： 由 于 序 列 长 度 P=8， 故 将 74161构 成 模 8计 数 器 ， 并 选 用数 据 选 择 器 74151产 生 所 需 序 列 ， 从 而 得 电 路 如 图 所 示 。 西 安 工 程 大 学 23. 试 用 JK触 发 器 设 计 一 个 同 步 五 进 制 加 法 计 数 器 ， 要 求电 路 能 够 自 启 动 。解 ： 本 题 是 同 步 计 数 器 的 设 计 ， 分 析 步 骤 如 下 ：（ 1） 根 据 设 计 要 求 ， 设 定 状 态 ， 画 出 状 态 转 换 图 。 该 状 态图 不 须 化 简 。（ 2） 状 态 分 配 ， 列 状 态 转 换 编 码 表 。 由 题 意 要 求 M=5，故 应 取 触 发 器 位 数 n=3， 因 为 2 2523 西 安 工 程 大 学 （ 3） 画 出 电 路 的 次 态 卡 诺 图 ， 经 化 简 得 到 电 路 的 状 态 方 程 。 201201012 10101 01201020 QQQQQQQQQ QQQQQ QQQQQQQQ*（ 4） 选 择 触 发 器 用 JK触 发 器 ， 则 可 列 出 有 关 JK触 发 器 驱 动方 程 和 进 位 输 出 方 程 。 012012 0101 0120 1 QQKQQJ QK QJ KQQJ 2QY 西 安 工 程 大 学 （ 5） 画 逻 辑 电 路 图（ 6） 检 查 能 否 自 启 动可 见 ， 如 果 电 路进 入 无 效 状 态 101、110、 111时 ， 都可 在 CP脉 冲 作 用下 ， 分 别 进 入 有效 状 态 010、 011、100。 所 以 电 路 能够 自 启 动 。 西 安 工 程 大 学第 七 章 半 导 体 存 储 器 西 安 工 程 大 学解 :（ 1） ROM真 值 表 如 下1101 AWWD 0202 AWWD 013213 AAWWWD 0101304 AAAAWWD （ 2） 逻 辑 表 达 式 如 下 11. 某 一 ROM电 路 如 图 所 示 。(1) 填 写 ROM真 值 表 ；(2) 分 别 写 出 D1、 D2、 D3、 D4对 于 A1、 A0的 逻 辑 表 达 式 。 西 安 工 程 大 学解 ： 见 下 图 所 示 电 路 13. 试 用 2片 1024 8位 的 ROM组 成 1024 16位 的 存 储 器 。 西 安 工 程 大 学 14. 试 用 4片 4K 8位 的 RAM组 成 16K 8位 的 存 储 器 。解 ： 见 下 图 所 示 电 路 西 安 工 程 大 学解 ： 由 原 式 得 到 最 小 项 之 和 表 达 式 ),(mY ),(mY ),(mY ),(mY 6420 13105 1412873 112012315. 用 ROM产 生 下 列 一 组 函 数 ， 写 出 ROM中 应 存 入 的 数 据 表 。 西 安 工 程 大 学第 十 章 脉 冲 波 形 的 产 生 和 整 形 西 安 工 程 大 学 4. 若 反 相 输 出 的 施 密 特 触 发 器 输 入 信 号 波 形 如 图 P10-4所 示 ，试 画 出 输 出 信 号 的 波 形 。 施 密 特 触 发 器 的 转 换 电 平 VT+、 VT-已 在 输 入 波 形 图 上 标 出 。解 ： 西 安 工 程 大 学 5. 在 教 材 P458图 10.2.1给 出 的 由 CMOS反 相 器 组 成 的 施 密特 触 发 器 电 路 中 ， 若 R1=50k ， R2=100k ， VDD=5V ，VTH=VDD/2 ， 试 求 电 路 的 输 入 转 换 电 平 VT+、 VT-以 及 回 差 电压 VT 。 V753521005011 TH21T .VRRV V251521005011 TH21T .VRRV V52251753 TTT .VVV 解 ： 西 安 工 程 大 学 6. 在 图 P10-6（ a） 所 示 的 施 密 特 触 发 器 电 路 中 ， 已 知R1=10k ， R2=30k 。 G1和 G2为 CMOS反 相 器 ， VDD=15V 。(1)试 计 算 电 路 的 正 向 阈 值 电 压 VT+、 负 向 阈 值 电 压 VT-和 回 差电 压 VT 。(2)若 将 图 P10-6（ b） 给 出 的 电 压 信 号 加 到 图 P10-6（ a） 电 路的 输 入 端 ， 试 画 出 输 出 电 压 的 波 形 。V10215301011 TH 21T VRRV V5215301011 TH21T VRRVV5510 TTT VVV解 ： 西 安 工 程 大 学 9. 在 教 材 P467图 10.3.1给 出 的 微 分 型 单 稳 态 触 发 器 电 路 中 ， 已知 R=51k ， C=0.01F， 电 源 电 压 VDD=10V ， 试 求 在 触 发 信 号作 用 下 输 出 脉 冲 的 宽 度 和 幅 度 。 解 ： tW=RCln2=51 103 0.01 10-6 0.69=0.35ms Vm=VOH-VOL10V11. 在 教 材 P469图 10.3.5给 出 的 积 分 型 单 稳 态 触 发 器 电 路 中 ，若 G1和 G2为 74LS系 列 门 电 路 ， 它 们 的 VOH=3.4V ， VOL0V， VTH=1.1V ， R=1k ， C=0.01F， 试 求 在 触 发 信 号 作 用 下 输出 负 脉 冲 的 宽 度 。 设 触 发 脉 冲 的 宽 度 大 于 输 出 脉 冲 的 宽 度 。 s31111 43ln10010101ln 63THOHW .VVRCt 解 ： 西 安 工 程 大 学 12. 图 P10-12是 用 两 个 集成 单 稳 态 触 发 器 74121所组 成 的 脉 冲 变 换 电 路 ，外 接 电 阻 和 电 容 参 数 如图 中 所 示 。 试 计 算 在 输入 触 发 信 号 vI作 用 下 vO1、vO2输 出 脉 冲 的 宽 度 ， 并画 出 与 vI波 形 相 对 应 的vO1、 vO2的 电 压 波 形 。 vI的 波 形 如 图 中 所 示 。 t W1=RCln2 =22 103 0.13 10-6 0.692ms tW2=RCln2 =11 103 0.13 10-6 0.691ms 解 ： 西 安 工 程 大 学 14. 在 教 材 P477图 10.4.1给 出 的 对 称 式 多 谐 振 荡 器 电 路 中 ，若 RF1= RF2=1k ， C1=C2=0.1F ， G1和 G2为 74LS04（ 六反 相 器 ） 中 的 两 个 反 相 器 ， G1和 G2的 VOH=3.4V ，VTH=1.1V ， VIK=-1.5V ， R1=20k ， 求 电 路 的 振 荡 频 率 。THE IKEE ln2 VV VVCRT k950120 120 F1 F1E .RR RRR V44370435120143 BEOHCCF1 FOHE . VVVRR RVV kHz0471 .Tf 其 中 故 得 到 振 荡 频 率 为 解 ： 西 安 工 程 大 学 16. 图 P10-16是 由 五 个 同 样 的 与 非 门 接 成 的 环 形 振 荡 器 。今 测 得 输 出 信 号 的 重 复 频 率 为 10MHz， 试 求 每 个 门 的 平 均传 输 延 迟 时 间 。 假 定 所 有 与 非 门 的 传 输 延 迟 时 间 相 同 ， 而且 tPHL=tPLH=tpd。 ns10s10101052 1212 86pd nfnTt 解 ： 西 安 工 程 大 学 17 在 教 材 P487图 10.4.17给 出 的 脉 冲 占 空 比 可 调 的 多 谐 振 荡 器 电 路 中 ，已 知 CMOS集 成 施 密 特 触 发 器 的 电 源 电 压 VDD 15V， VT+=9V， VT- 4V，试 问 ： (1) 为 了 得 到 占 空 比 为 q 50 的 输 出 脉 冲 ， R1与 R2 的 比 值 应 取 多 少 ？(2)若 给 定 R1=3k ， R2=8.2k ， C=0.05F ， 电 路 的 振 荡 频 率 为 多 少 ？输 出 脉 冲 的 占 空 比 又 是 多 少 ？ TTVVCRVV VVCRTT lnln 1TDD -TDD221 4349ln611lnlnln TDD TDDTT12 VV VVVVR/R ms370ms 120250 s49ln10050103s611ln100501028 lnln 6363 1TDD -TDD221 . . VVCRVV VVCRTTT TT kHz721 .Tf 680370 2501 .TTq 解 : (1) (2) 西 安 工 程 大 学 29. 图 P10-29是 由 555定 时 器 构 成 的 施 密 特 触 发 器 电 路 。(1) 在 图 P10-29(a)中 ， 当 VDD 15V时 ， 没 有 外 接 控 制 电 压 ， 求VT+、 VT- 及 VT各 为 多 少 ？(2) 在 图 P10-29(b)中 ， 当 VDD 9V时 ， 外 接 控 制 电 压 VCO 5V，求 VT+、 VT-及 VT各 为 多 少 ？ V1032 DDT VV V531 DDT VV V5 TTT VVVV5COT VV V5221 COT .VV V52 TTT .VVV 解 ： （ 1） 当 VDD 15V时 ，（ 2） 当 VCO 5V时 ， 西 安 工 程 大 学 30. 图 P10-30是 用 555定 时 器 组 成 的 开 机 延 时 电 路 。 若 给 定C=25F， R=91k， VCC 12V， 试 计 算 常 闭 开 关 S断 开 以后 经 过 多 长 的 延 迟 时 间 vO才 跳 变 为 高 电 平 。 s5210251091113ln3100ln 63CCCCD .RCVVRCT 解 ： 西 安 工 程 大 学 31. 在 图 P10-31所 示 由 555定 时 器 构 成 的 多 谐 振 荡 器 中 ， 若R1=R2=5.1 k ， C 0.01F， VCC 12V。 试 求 脉 冲 宽 度tW、 振 荡 周 期 T、 振 荡 频 率 f 、 占 空 比 q 。 ms07069010010102102ln)( 63211W .CRRTt ms106069010010103152ln)2( 632121 .CRRTTT kHz4791 .Tf %.RR RRTTq 766322 21 211 解 ：