《数字电子技术基础》课后习题及参考答案.doc

第 1 章 习题与参考答案 题 1 1 将下列十进制数转换为二进制数 八进制数 十六进制数 1 25 2 43 3 56 4 78 解 1 25 11001 2 31 8 19 16 2 43 101011 2 53 8 2B 16 3 56 111000 2 70 8 38 16 4 1001110 2 116 8 4E 16 题 1 2 将下列二进制数转换为十进制数 1 10110001 2 10101010 3 11110001 4 10001000 解 1 10110001 177 2 10101010 170 3 11110001 241 4 10001000 136 题 1 3 将下列十六进制数转换为十进制数 1 FF 2 3FF 3 AB 4 13FF 解 1 FF 16 255 2 3FF 16 1023 3 AB 16 171 4 13FF 16 5119 题 1 4 将下列十六进制数转换为二进制数 1 11 2 9C 3 B1 4 AF 解 1 11 16 00010001 2 2 9C 16 10011100 2 3 B1 16 1011 0001 2 4 AF 16 10101111 2 题 1 5 将下列二进制数转换为十进制数 1 1110 01 2 1010 11 3 1100 101 4 1001 0101 解 1 1110 01 2 14 25 2 1010 11 2 10 75 3 1001 0101 2 9 3125 题 1 6 将下列十进制数转换为二进制数 1 20 7 2 10 2 3 5 8 4 101 71 解 1 20 7 10100 1011 2 2 10 2 1010 0011 2 3 5 8 101 1100 2 4 101 71 1100101 1011 2 题 1 7 写出下列二进制数的反码与补码 最高位为符号位 1 01101100 2 11001100 3 11101110 4 11110001 解 1 01101100 是正数 所以其反码 补码与原码相同 为 01101100 2 11001100 反码为 10110011 补码为 10110100 3 11101110 反码为 10010001 补码为 10010010 4 11110001 反码为 10001110 补码为 10001111 题 1 8 将下列自然二进制码转换成格雷码 000 001 010 011 100 101 110 111 解 格雷码 000 001 011 010 110 111 101 100 题 1 9 将下列十进制数转换成 BCD 码 1 25 2 34 3 78 4 152 解 1 25 0010 0101 BCD 2 34 0011 0100 BCD 3 78 0111 1000 BCD 4 152 0001 0101 0010 BCD 题 1 10 试写出 3 位和 4 位二进制数的格雷码 解 4 位数格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1010 1 011 1001 1000 第 2 章习题与参考答案 题 2 1 试 画 出 图 题 2 1 a 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2 1 b 波 形 时 的 输 出 端 B C 的 波 形 图题 2 1 解 A B C 题 2 2 试 画 出 图 题 2 2 a 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2 2 b 波 形 时 的 输 出 端 X Y 的 波 形 图题 2 2 解 A B X Y 题 2 3 试 画 出 图 题 2 3 a 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2 3 b 波 形 时 的 输 出 端 X Y 的 波 形 图题 2 3 解 A B Y X 题 2 4 试 画 出 图 题 2 4 a 所 示 电 路 在 输 入 图 题 2 4 b 波 形 时 的 输 出 端 X Y 的 波 形 图题 2 4 解 A B Y X 题 2 5 试设计一逻辑电路 其信号 A 可以控制信号 B 使输出 Y 根据需要为 Y B 或 Y B 解 可采用异或门实现 逻辑电路如下 BY 1A B Y 题 2 6 某温度与压力检测装置在压力信号 A 或温度信号 B 中有一个出现高电平时 输出低电平的报警信号 试用门电路实现该检测装置 解 压力信号 温度信号与报警信号之间的关系为 有如下逻辑图 Y 1 A B Y 题 2 7 某印刷裁纸机 只有操作工人的左右手同时按下开关 A 与 B 时 才能进行裁 纸操作 试用逻辑门实现该控制 解 开关 A B 与裁纸操作之间的关系为 逻辑图如下 AY A B Y 题 2 8 某生产设备上有水压信号 A 与重量信号 B 当两信号同时为低电平时 检测 电路输出高电平信号报警 试用逻辑门实现该报警装置 解 水压信号 A 重量信号 B 与报警信号之间的关系为 逻辑图如下 AY 1 A B Y 题 2 9 如果如下乘积项的值为 1 试写出该乘积项中每个逻辑变量的取值 1 AB 2 3 4 ABCAC 解 1 A 1 B 1 2 A 1 B 1 C 0 3 A 0 B 1 C 0 4 A 1 B 0 或 C 1 题 2 10 如果如下和项的值为 0 试写出该和项中每个逻辑变量的取值 1 2 3 4 AB C ABC ABC 解 1 A 0 B 0 2 A 0 B 1 或 C 1 3 A 1 B 0 C 1 4 A 0 B 1 或 C 0 题 2 11 对于如下逻辑函数式中变量的所有取值 写出对应 Y 的值 1 2 YABC YAB 解 1 C A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 2 YAB A 当 A 取 1 时 输出 Y 为 1 其他情况 Y 0 题 2 12 试证明如下逻辑函数等式 1 2 BC ABCABC 3 A 解 1 左边 右边 1 2 左边 右边 3 左边 右 边 ACBABC 题 2 13 对如下逻辑函数式实行摩根定理变换 1 2 3 4 YA 2Y 3YD YABCD 解 1 2 BBA 3 DCBABDCAY 4 BCABCA 题 2 14 试用代数法化简如下逻辑函数式 1 2 3 YAB2YBC 3 Y 解 1 A 2 CYBC 3 A A 题 2 15 试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式 1 2 YBDABCE2YABC 3 解 1 AC 2 YBA 3 B C 题 2 16 试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式 1 2 YACAD2YABCDABC 3 解 1 1 BBC 2 YACDA 3 ABC 题 2 17 将如下逻辑函数式转换成最小项之和形式 1 2 3 YAB2 YABC 3YABCD 4 CD 解 1 1 7651m 2 YABC 75m 3 D 15432 4 Y 153 题 2 18 试用卡诺图化简如下逻辑函数式 1 2 ABCYABC 3 4 Y 解 1 BC A 0 1 00 01 11 10 111 1 1 1 BAY 2 YABC BC A 0 1 00 01 11 10 111 1 AY 2 3 YACB BC A 0 1 00 01 11 10 111 1 AY 3 4 YABC BC A 0 1 00 01 11 10 111 1 1 1 CAY 4 题 2 19 试用卡诺图化简如下逻辑函数式 解 1 0 1289 13 45 FABCDm ABCD 00 01 11 10 00 01 11 10 11 1 1 1 1 1 1 1 1 CBDAY 2 2 4567 24 5 FABCDm ABCD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ACDBAY 2 3 2467 8 5 FABCDm ABCD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 BCDAY 3 题 2 20 试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式 解 1 3 58910 2 123 FABCDmd ABCD 00 01 11 10 00 01 11 10 XX X 1 1 1 1 1 1 X DCABY 2 4 5613 8 9102 FABCDmd ABCD 00 01 11 10 00 01 11 10 11 1 X 1 1 X 1 X X ABDCY 2 3 29 3 4 805 FABCDmd ABCD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 X X X 1 X DBAY 3 题 2 21 将如下逻辑函数式画成真值表 解 1 YABC A B C Y1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 2 YABC A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 3 YABC A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 题 2 22 将如下逻辑函数式画成真值表 解 1 FABC A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 2 FABCDABCD A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 题 2 23 写出图题 2 23 所示逻辑电路的逻辑函数式 图题 2 23 解 1 BAY 2 C 题 2 24 画出如下逻辑函数式的逻辑电路图 1 AB 1 1 1 A B Y1 2 ABC 1 1 1 A B C Y2 3 ABCD 1 1 1 A BC D Y3 4 ABC 1 1 1 A B C D 1 Y4 题 2 25 写出表题 2 25 的与或逻辑函数式 ABCCBAY 题 2 26 用与非门实现如下逻辑函数 1 FABC AB C F 2 FABCD D AB CD F 3 FABC BDACBADC A BC D F 表题 2 25 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 题 2 27 用或非门实现题 2 26 中的逻辑函数 1 FABC CB 1 1 1 1 A B C F 2 FABCD DA 1 1 1 A B C 1 D 1 1 F 3 FAB BDACBADCBA DC 1 1 1 A B C 1D 1 F 1 1 1 1 第 3 章习题与参考答案 题 3 1 试画出 74HC 与 74LS 系列逻辑门电路的输出逻辑电平与输入逻辑电平 示意图 解 74HC 系列 5V 74LS 系列 0 5V 1 5V 3 5V 2 5 V 4 44 V 0V VOL VIL VIH Vt VOH GND 5V VCC 5V CMOS 0 5V VOL 0 8V VIL 2 0V VIH 1 1 V Vt 2 7V VOH 0V GND 5V VCC 5V LS 题 3 2 某逻辑门的输入低电平信号范围为 3 12 V 输入高电平范围为 3 12 V 若该逻辑门的输入电压值为 5 V 8 V 5 V 8 V 对于正逻辑约定 这些 电压值各代表什么逻辑值 若是采用负逻辑约定 这些电压值各代表什么逻辑值 解 5V 8V 代表逻辑 0 5V 8V 代表逻辑 1 若是复逻辑 5V 8V 代表逻辑 1 5V 8V 代表逻辑 0 题 3 3 CMOS 非门电路采用什么类型的 MOS 管 解 采用一个 PMOS 管和一个 NMOS 管 题 3 4 试确定图题 3 4 所示的 MOS 管中 哪些是导通的 哪些是截止的 图题 3 4 解 a 通 b 通 c 通 d 通 题 3 5 试 分 析 图 题 3 5 所 示 MOS 电 路 的 逻 辑 功 能 写 出 Y 端 的 逻 辑 函 数 式 并 画 出 逻 辑 图 图题 3 5 解 A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0DCBAY A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0DCBAY 题 3 6 请查阅 74HC04 手册 确定该器件在 4 5 V 电源时的高电平与低电平噪声容限 解 查手册 74HC04 V CC 4 5V 时 VIHmin 3 15V V ILmax 1 35V 20 A 负载电流时 V OHmin 4 4V V OLmax 0 1V VNL VILmax V OLmax 1 35V 0 1V 1 25V VNH VOHmin V IHmin 4 4V 3 15V 1 25V 4mA 负载电流时 V OHmin 4 18V V OLmax 0 26V VNL VILmax V OLmax 1 35V 0 26V 1 09V VNH VOHmin V IHmin 4 18V 3 15V 1 03V 题 3 7 某门电路的输出电流值为负数 请确定该电流是拉电流还是灌电流 解 流出芯片的电流为负数 因此为拉电流 题 3 8 请查阅 74HC04 手册 确定该器件在拉电流 4 mA 负载时 可否保持 VOHmin 4V V CC 4 5V 解 可以保持 VOH 4V 因为 VOHmin 4 18V 题 3 9 请查阅 74HC04 手册 确定该器件在灌电流 4 mA 负载时 可否保持 VOLmax 0 4V V CC 4 5V 解 可以保持 VOLB A B A1 2 n 有 2n 100 可知 n 应该大于等于 7 因此 D A 转换器的位数至少 7 位 题 11 10 解释什么是 D A 转换器的偏移误差 偏移误差可消除吗 解 偏移误差是 D A 转换器输入数字为 0 时 输出电压不为 0 输出电压的大小就 是偏移误差 偏移误差可以用在输出电压上叠加电压的方法消除 题 11 11 如果 D A 转换器的参考电源发生了变化 将引起哪种误差 解 引起增益误差 题 11 12 如果 D A 转换器 0832 的输入数字为 AF 16 参考电压为 5V 其输出电流 IOUT1 是多少 解 mAkVAFkVIREOUT 278 056125611 题 11 13 在学过的几种 A D 转换器中 哪种转换速度快 哪种转换位数多 解 并联 A D 转换速度最快 位数最多 题 11 14 逐次比较式 A D 转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系 解 转换时间取决于转换转换位数 若位数为 n 转换时钟周期为 TC 则最小转换 时间是 nTC 题 11 15 某 10 位 A D 转换器的参考电压为 4 096V 该转换器能区分的输入模拟信 号最小变化量为多少 分辨率是多少 解 最小变化量是 4mV 分辨率是 1 1024 0 097 题 11 16 A D 转换器的采样频率与输入信号频率之间应该满足什么关系 解 按照采样定理 采样频率至少是输入信号最高有效频率的 2 倍 题 11 17 采样 保持电路的作用是什么 解 采样保持电路可以在 A D 转换期间保持输入 A D 转换器的电压稳定 减小转换 误差 题 11 18 如何采用一个 A D 转换器实现多路模拟量转换 解 可以采用多路转换器 就是采用模拟开关选择 A D 转换器的输入信号 题 11 19 A D 转换器 0809 的输入电压与输出数字之间 具有什么关系 解 INREF256V 题 11 20 试用 D A 转换器 0832 与计数器 74LS161 组成 10 个台阶的阶梯电压发生器 要求画出完整原理图 从 0V 不断升高 每次升高一个台阶 在最高电压处返回 0V 后 再 重复升高过程的电压波形就是阶梯电压 解 根据题意有原理图如下 CS1 WR12 GND 3 D34 D2 5 D16 D07 VREF 8 Rfb 9 GND 10 IOUT1 11 IOUT2 12 D713 D6 14 D515 D416 XFER17 WR218 ILE19 VCC 20 DAC0832 1 2 3 4 8 LM258 5V 5V 1k TL431 2 5V 5V U1 U2 U3 10k 10k 12V R1 R2 R3 12V Vout CLR1 LOAD9 ENT10 ENP7 CLK2 RCO 15 A3 14 B4 13 C5 12 D6 11 AB CD QQ QQ 74161 5V CLK 题 11 21 试用 A D 转换器 0804 组成一个 8 位 A D 转换电路 输入模拟电压范围为 0 5V 采用 2 个十六进制显示的共阳数码管显示转换结果 用 CPLD 器件 MAX7128S 实现 并用 Verilog HDL 描述十六进制 7 段译码器 要求画出完整电路图与十六进制 7 段译码器的 Verilog HDL 描述 第 12 章 习题与参考答案 题 12 1 某 数 字 电 路 输 入 端 低 电 平 有 效 试 设 计 一 个 按 键 电 路 给 该 数 字 电 路 输 入 端 提 供 信 号 解 KEY 5V 510 VO 题 12 2 试设计一个输出低电平有效消除抖动的按键电路 解 5V KEY R1 R2 C1 1k 20 33 F VO 74LS14 题 12 3 试设计一个开关量光耦隔离电路 当某开关闭合时 向数字电路输出高电平 有效的信号 数字电路侧电源为 5V 开关量侧电源为 12V 2 4k 0 1uF 5V 10k 12V COM LED R1 C1SW VO BAT 题 12 4 现有 74LS160 需要外接发光二极管显示其输出端的电平 要求输出高电平使 发光二极管亮 试设计该电路 电源为 5V 解 5V 510 CLR1 LOAD9 ENT10 ENP7 CLK2 RCO 15 A3 14 B4 13 C5 12 D6 11 QQ QQ A B CD 74160 1 510 1 510 1 510 1 74LS04 题 12 5 试设计一个采用 74HC595 的 8 位共阳数码管显示电路 由于室内显示 不 需要很亮 可以采用 74HC595 直接驱动 电源为 5V 解 采用 74HC595 扫描驱动 电路图如下 G 13 RCK 12 SER 14 SRC LR 10 SRC K 11 QA 15 QB 1 QC 2 QD 3 QE 4 QF 5 QG 6 QH 7 QH1 9 U 74 HC5 95 G 13 RCK 12 SER 14 SRC LR 10 SRC K 11 QA 15 QB 1 QC 2 QD 3 QE 4 QF 5 QG 6 QH 7 QH1 9 U74 HC5 95 DATA RCKSRCK HQw a11 b 7 c 4 d 2 e 1 f 10 g 5 h 3 112 29 38 46 SM2 a 11 b 7 c 4 d 2 e 1 f 10 g 5 h 3 112 29 38 46 SM1 n1n2 n3n4 n5n6 n7n8 bcdefgh a n5n6n7n8 n1n2n3n4 510 x 8 5V 1 2 题 12 6 某继电器工作电压 12V 工作电流 50mA 若采用 74LS00 门电路输出的有 效高电平控制 试设计该继电器驱动电路 解 5 1k 12V 12 3 RLY D11N4148 Q19013 74LS00 4 基极限流电阻 RB V OH 0 7 0 4mA 4 3k 选 5 1k 这里取 VOH 2 4V V BE 0 7V 验证 I B V OH 0 7 5 1 k 0 33mA IC IB 3 33 180 59mA 由于集电极电流 IC 大于继电器工作电流 所以可以使三极管饱和 题 12 7 某继电器工作电压 6V 工作电流 50mA 若采用 74HC04 门电路输出的有效 高电平控制 试设计光耦隔离电路驱动该继电器 电源为 6V 解 6V 74HC04 6 1N4001 3 3k 33k 9013 1 2 3 4 TLP521 1R 1 U1 R2 R3 RY1D1 Q1 330 1 TLP521 二极管的电流为 IF VOH 1V 330 4V 1V 330 1mA 由于 TLP521 的电流传输比 CTR 1 6 若取最小值 1 则流过光耦三极管的电流为 1mA 该电流流入 9013 的基极 忽略电阻 R3 使流入 9013 集电极的临界饱和电流为 180mA 180 远大于继电器的工作电流 50mA 因此 9013 可以可靠饱和 题 12 8 非门 74LS04 输出低电平有效 现需要驱动电压为 12V 线圈阻值为 300 的 继电器 试设计该继电器的驱动电路 解 继电器工作电流为 12V 300 40mA 12V 74LS04 6 1N4001 3 3k 33k 9013 1 2 3 4 TLP521 1 5V R1 U1 R2 R3 RY1D1 Q1 360 1 由图 TLP521 二极管的电流为 IF 5V 1 5V 91 3 5V 360 1mA 由于 TLP521 的电流传输比 CTR 1 6 若取最小值 1 则流过光耦三极管的电流为 1mA 该电流流入 9013 的基极 忽略电阻 R3 使流入 9013 集电极的临界饱和电流为 180mA 180 远大于继电器的工作电流 40mA 因此 9013 可以可靠饱和 题 12 9 某共阳数码管中每段都是由 4 个发光二极管串联构成 若数码管驱动电源为 12V 试采用 74LS247 译码电路设计该数码管的驱动电路 可用 ULN2803 解 45 37 12 6 1312 1110 915 14 AB CD LTRBI BI RBO ab cd ef g 74247 240 x 8 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 GND9 COM 10OUT 11OUT 12 OUT 13OUT 14OUT 15 OUT 16OUT 17OUT 1812 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 2803 12V 5V 1 1 1 1 1 1 1 74LS04 74LS04 6 图中 流过数码管中发光二极管电流为 12V 1 8 4 240 20mA 题 12 10 试采用 MOC3063 设计一个 74LS04 输出有效高电平驱动交流 220V 5A 电 炉丝负载的电炉 DBTA12 1 2 3 4 5 6 U MOC3063 5V 74LS04 R 330 R 360 NAC 220VLJQ 39 0 01 F Cs Rs A A G 2 3 1 21 1 1 1 Q1 9013 RB 3k RD1k 题 12 11 试用 74LS244 74LS76 74LS247 门电路和三极管设计一个 4 位共阳数 码管扫描显示电路 解 该例原理图如下 EN1 A12 Y4 3 A24 Y3 5 A36 Y2 7 A48 Y1 9 GND 10 A511 Y4 12 A613 Y3 14 A715 Y2 16 A817 Y1 18 EN19 VCC 20 74LS244 45 37 12 6 1312 1110 915 14 AB CD LTRBI BI RBOab cd ef g74LS247 5V C1 1J 1K74LS76 7406 9012 9012 12V 470 470 1k 1k 470 BCD BCD CLK 1 2 3 8 a 7 b 6 g 10 f 9 e 1 d 2 h 5 c 4 3 8 a 7 b 6 g 10 f 9 e 1 d 2 h 5 c 4 7406 C1 1J 1K74LS76 5V FF1 FF0 EN1 A12 Y4 3 A24 Y3 5 A36 Y2 7 A48 Y1 9 GND 10 A511 Y4 12 A613 Y3 14 A715 Y2 16 A817 Y1 18 EN19 VCC 20 74LS244 BCD BCD 3 4 3 8 a 7 b 6 g 10 f 9 e 1 d 2 h 5 c 4 9012 470 1k 1k 470 90123 8 a 7 b 6 g 10 f 9 e 1 d 2 h 5 c 4