習題答案(數(shù)電)

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1、西 安 工 程 大 學 西 安 工 程 大 學第 四 章 組 合 邏 輯 電 路 西 安 工 程 大 學 十 一 、 某 工 廠 有 三 個 車 間 和 一 個 自 備 電 站 ， 站 內(nèi) 有 兩 臺 發(fā) 電機 X和 Y。 Y的 發(fā) 電 能 力 是 X的 兩 倍 。 如 果 一 個 車 間 開 工 ， 只 起動 X即 可 ； 如 果 兩 個 車 間 同 時 開 工 ， 只 起 動 Y即 可 ； 如 果 三 個車 間 同 時 開 工 ， 則 X和 Y都 要 起 動 。 試 設 計 一 個 控 制 發(fā) 電 機 X、Y起 動 和 停 止 的 邏 輯 電 路 。（ 1） 用 全 加 器 實 現(xiàn) 。（

2、2） 用 譯 碼 器 實 現(xiàn) 。（ 3） 用 門 電 路 實 現(xiàn) ， 門 電 路 種 類 不 限 。答 案 ：用 E、 F、 G三 個 變 量 作 為 輸 入 變 量 分別 對 應 三 個 車 間 ， 并 設 車 間 開 工 為 1，不 開 工 為 0； X、 Y兩 個 變 量 作 為 輸 出 變 量 分 別 對應 兩 臺 發(fā) 電 機 ， 并 設 電 機 啟 動 為 1， 停止 為 0。 根 據(jù) 題 意 可 列 真 值 表 ： 西 安 工 程 大 學X EFG EFG EFG EFG Y EFG EFG EFG EFG 由 真 值 表 寫 出 邏 輯 表 達 式 ：（ 1） 用 全 加 器 實

3、 現(xiàn) 令 CI=E A=F B=G 則 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 譯 碼 器 實 現(xiàn) 西 安 工 程 大 學 0 7 0 7 Y Y m m 令 A2=E A1=F A0=G 則 （ 3） 用 門 電 路 實 現(xiàn) ， 門 電 路 種 類 不 限 。 ( ) ( ) ( ) ( ) X E F G E FG EF G EFGG E F EF G E F EFG E F G

4、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 學第 五 章 觸 發(fā) 器 西 安 工 程 大 學 15. 畫 出 由 與 非 門 組 成 的 SR鎖 存 器 輸 出 端 的 電 壓 波 形 ， 輸 入 端 的 電 壓 波 形 如 圖 中 所 示 。 QQ 、RS 、答 案 ： 西 安 工 程 大 學 QQ 、16. 畫 出 由 或 非 門 組 成 的 SR鎖 存 器 輸 出 端 的 電 壓 波 形 ， 輸 入 端 S、 R 的 電 壓 波 形 如 圖 中 所 示 。答 案 ： 西 安 工 程 大

5、學 17.由 或 非 門 組 成 的 觸 發(fā) 器 和 輸 入 端 信 號 如 圖 所 示 ， 設 觸 發(fā) 器 的 初 始 狀 態(tài) 為 1， 畫 出 輸 出 端 Q的 波 形 。答 案 ： 西 安 工 程 大 學 18. 在 下 圖 電 路 中 ， 若 CP、 S、 R的 電 壓 波 形 如 圖 中 所 示 ， 試 畫 出 Q的 波 形 ， 假 定 觸 發(fā) 器 的 初 始 狀 態(tài) 為 Q=0。答 案 ： 西 安 工 程 大 學 19. 若 主 從 結(jié) 構(gòu) RS觸 發(fā) 器 各 輸 入 端 的 電 壓 波 形 如 圖 中 所 示 ， 試 畫 出 端 對 應 的 電 壓 波 形 。 設 觸 發(fā) 器 的

6、 初 始 狀 態(tài) 為 Q=0。QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 學 20. 已 知 主 從 結(jié) 構(gòu) JK觸 發(fā) 器 輸 入 端 J、 K和 CP的 電 壓 波 形 如 圖 所 示 ， 試 畫 出 端 對 應 的 波 形 。 設 觸 發(fā) 器 的 初 始 狀 態(tài) 為 Q = 0。QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 學 21. 圖 示 電 路 中 ， 已 知 CP和 輸 入 信 號 T的 電 壓 波 形 ， 試 畫 出 觸 發(fā) 器 輸 出 端 的 電 壓 波 形 ， 設 觸 發(fā) 器 的 起 始 狀 態(tài) 為 Q=0。QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 學 22. 已 知 上 升 沿 觸

7、發(fā) 的 D觸 發(fā) 器 輸 入 端 的 波 形 如 圖 所 示 ， 畫 出輸 出 端 Q的 波 形 。 若 為 下 降 沿 觸 發(fā) ， 畫 出 輸 出 端 Q的 波 形 。 設初 始 狀 態(tài) 為 Q=0。答 案 ： 西 安 工 程 大 學 23. 已 知 D 觸 發(fā) 器 各 輸 入 端 的 波 形 如 圖 所 示 ， 試 畫 出 端 的 波 形 。 QQ 、答 案 ： 西 安 工 程 大 學 24. 如 圖 所 示 為 邊 沿 D觸 發(fā) 器 構(gòu) 成 的 電 路 圖 ， 設 觸 發(fā) 器 的 初 狀 態(tài) Q1Q0=00， 確 定 Q0 及 Q1在 時 鐘 脈 沖 作 用 下 的 波 形 。答 案 ：

8、 0110 QDQD 0110 QQQQ * 因 為 所 以 即 兩 個 D觸 發(fā) 器 的 輸 入 信 號 分 別 為 另 一 個 D觸 發(fā) 器 的 輸 出 信號 ， 故 在 確 定 它 們 輸 出 端 波 形 時 ， 應 該 分 段 交 替 畫 出 其 波 形 。 西 安 工 程 大 學第 六 章 時 序 邏 輯 電 路 西 安 工 程 大 學 7. 試 分 析 下 圖 所 示 時 序 邏 輯 電 路 的 邏 輯 功 能 。解 ： 屬 同 步 時 序 電 路 ， 時 鐘 方 程 省 去 。 11 QXQXY 10 01T QXT QTQ* 輸 出 方 程 ： 驅(qū) 動 方 程 ：T觸 發(fā) 器

9、的 特 性 方 程 ：將 各 觸 發(fā) 器 的 驅(qū) 動 方 程 代 入 特 性 方 程 ，即 得 電 路 的 狀 態(tài) 方 程 ： 00000 10111 1 QQQTQ QQXQTQ* 西 安 工 程 大 學 列 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 表 畫 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖 和 時 序 波 形 圖由 狀 態(tài) 圖 可 以 看 出 ，當 輸 入 X 0時 ， 狀 態(tài) 變 化 為 ： 0001101100當 X 1時 ， 狀 態(tài) 變 化 為 ： 0011100100可 見 ， 該 電 路 既 具 有 遞 增 計 數(shù) 功 能 ， 又 具 有 遞 減 計 數(shù) 功 能 ，是 一 個 2位 二 進 制 同 步 可 逆 計 數(shù)

10、器 。 西 安 工 程 大 學 8. 寫 出 下 圖 電 路 的 驅(qū) 動 方 程 、 特 性 方 程 和 輸 出 方 程 。 11 3213 1212 131 KQQJ Q K QJ KQJ 3213 2121212 131 QQQQ QQQQQQQ QQQ* 3QY 解 ： 驅(qū) 動 方 程狀 態(tài) 方 程輸 出 方 程 西 安 工 程 大 學 10. 輸 入 信 號 波 形 如 圖 所 示 ， 試 畫 出 電 路 對 應 的 輸 出 Q2、 Q1 的 波 形 圖 。 西 安 工 程 大 學 11. 試 分 析 下 圖 所 示 時 序 邏 輯 電 路 的 邏 輯 功 能 。解 ： 屬 同 步 時

11、 序 電 路 ， 時 鐘 方 程 省 去 。 2323 1212 131 1 QKQJ Q K QJ KQJ驅(qū) 動 方 程 ：將 各 觸 發(fā) 器 的 驅(qū) 動 方 程 代入 特 性 方 程 ， 即 得 電 路 的狀 態(tài) 方 程 ： 232323 2121212 131 QQQQQQ QQQQQQQ QQQ* 西 安 工 程 大 學 列 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 表 畫 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖由 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖 可 知 ：該 電 路 屬 同 步 五 進 制 計 數(shù) 器 ， 不 具 備 自 啟 動 功 能 。 西 安 工 程 大 學 12. 已 知 計 數(shù) 器 的 輸 出 端 Q2、 Q1、 Q 0的 輸 出

12、 波 形 如 圖 所 示 ，試 畫 出 對 應 的 狀 態(tài) 圖 ， 并 分 析 該 計 數(shù) 器 為 幾 進 制 計 數(shù) 器 。由 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖 可 知 ： 該 電 路 屬 七 進 制 計 數(shù) 器 。解 ： 西 安 工 程 大 學 13. 分 析 圖 示 時 序 電 路 的 邏 輯 功 能 ， 假 設 電 路 初 態(tài) 為 000，如 果 在 CP的 前 六 個 脈 沖 內(nèi) ， D端 依 次 輸 入 數(shù) 據(jù) 為 1， 0， 1，0， 0， 1， 則 電 路 輸 出 在 此 六 個 脈 沖 內(nèi) 是 如 何 變 化 的 ？ 解 ： 屬 同 步 時 序 電 路 ， 時 鐘 方 程 省 去 。 12

13、12 0101 00 QKQJ Q K QJ D KDJ驅(qū) 動 方 程 ：將 各 觸 發(fā) 器 的 驅(qū) 動 方 程 代 入 特 性方 程 ， 即 得 電 路 的 狀 態(tài) 方 程 ： 121212 010101 000 QQQQQQ QQQQQQ DDQQDQ* 西 安 工 程 大 學 列 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 表 12 010 QQ QQ DQ*該 電 路 屬 三 位 右 移 移 位 寄 存 器 。 西 安 工 程 大 學 14. 分 析 圖 示 計 數(shù) 器 電 路 ， 說 明 這 是 多 少 進 制 的 計 數(shù) 器 ，并 畫 出 對 應 的 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖 。 十 進 制 計 數(shù) 器 74160

14、的 功 能 表與 表 6.3.4（ 教 材 P282） 相 同 。 這 是 一 個 七 進 制 進 制 的 計 數(shù) 器 。15.下 圖 所 示 計 數(shù) 器 電 路 為 幾 進 制 計 數(shù) 器 ？ 圖 示 計 數(shù) 器電 路 分 別 為八 進 制 計 數(shù)器 和 七 進 制 進 制 的 計 數(shù)器 。 西 安 工 程 大 學 16. 試 用 兩 片 4位 二 進 制 加 法 計 數(shù) 器 74161采 用 并 行 進 位 方 式構(gòu) 成 8位 二 進 制 同 步 加 法 計 數(shù) 器 。 模 為 16 16=256。17. 試 用 74161構(gòu) 成 九 進 制 計 數(shù) 器 。 （ 可 采 用 異 步 清 零

15、 法 或同 步 預 置 數(shù) 法 ） 異 步 清 零 法 同 步 預 置 數(shù) 法 西 安 工 程 大 學 18. 試 用 集 成 計 數(shù) 器 74160和 與 非 門 組 成 五 進 制 計 數(shù) 器 ， 要 求直 接 利 用 芯 片 的 進 位 輸 出 端 作 為 該 計 數(shù) 器 的 進 位 輸 出 。20. 試 用 集 成 計 數(shù) 器 74160和 與 非 門 組 成 48進 制 計 數(shù) 器 。解 ： 因 為 N 48， 所 以 要 用 兩 片 74160構(gòu) 成 此 計 數(shù) 器 。 兩 芯 片采 用 并 行 進 位 方 式 連 接 成 100進 制 計 數(shù) 器 ， 再 用 異 步 清 零 法

16、組 成了 48進 制 計 數(shù) 器 。 西 安 工 程 大 學 21. 某 石 英 晶 體 振 蕩 器 輸 出 脈 沖 信 號 的 頻 率 為 32768Hz， 用74161組 成 分 頻 器 ， 將 其 分 頻 為 頻 率 為 1Hz的 脈 沖 信 號 。 解 ： 因 為 32768=215， 經(jīng) 15級 二 分 頻 ， 就 可 獲 得 頻 率 為 1Hz的 脈沖 信 號 。 因 此 將 四 片 74161級 聯(lián) ， 從 高 位 片 （ 4） 的 Q2輸 出 即可 。 西 安 工 程 大 學 22. 試 用 計 數(shù) 器 74161和 數(shù) 據(jù) 選 擇 器 74151設 計 一 個 0110001

17、1的 序 列 信 號 發(fā) 生 器 。解 ： 由 于 序 列 長 度 P=8， 故 將 74161構(gòu) 成 模 8計 數(shù) 器 ， 并 選 用數(shù) 據(jù) 選 擇 器 74151產(chǎn) 生 所 需 序 列 ， 從 而 得 電 路 如 圖 所 示 。 西 安 工 程 大 學 23. 試 用 JK觸 發(fā) 器 設 計 一 個 同 步 五 進 制 加 法 計 數(shù) 器 ， 要 求電 路 能 夠 自 啟 動 。解 ： 本 題 是 同 步 計 數(shù) 器 的 設 計 ， 分 析 步 驟 如 下 ：（ 1） 根 據(jù) 設 計 要 求 ， 設 定 狀 態(tài) ， 畫 出 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖 。 該 狀 態(tài)圖 不 須 化 簡 。（ 2）

18、狀 態(tài) 分 配 ， 列 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 編 碼 表 。 由 題 意 要 求 M=5，故 應 取 觸 發(fā) 器 位 數(shù) n=3， 因 為 2 2523 西 安 工 程 大 學 （ 3） 畫 出 電 路 的 次 態(tài) 卡 諾 圖 ， 經(jīng) 化 簡 得 到 電 路 的 狀 態(tài) 方 程 。 201201012 10101 01201020 QQQQQQQQQ QQQQQ QQQQQQQQ*（ 4） 選 擇 觸 發(fā) 器 用 JK觸 發(fā) 器 ， 則 可 列 出 有 關(guān) JK觸 發(fā) 器 驅(qū) 動方 程 和 進 位 輸 出 方 程 。 012012 0101 0120 1 QQKQQJ QK QJ KQQJ 2QY

19、西 安 工 程 大 學 （ 5） 畫 邏 輯 電 路 圖（ 6） 檢 查 能 否 自 啟 動可 見 ， 如 果 電 路進 入 無 效 狀 態(tài) 101、110、 111時 ， 都可 在 CP脈 沖 作 用下 ， 分 別 進 入 有效 狀 態(tài) 010、 011、100。 所 以 電 路 能夠 自 啟 動 。 西 安 工 程 大 學第 七 章 半 導 體 存 儲 器 西 安 工 程 大 學解 :（ 1） ROM真 值 表 如 下1101 AWWD 0202 AWWD 013213 AAWWWD 0101304 AAAAWWD （ 2） 邏 輯 表 達 式 如 下 11. 某 一 ROM電 路 如 圖

20、 所 示 。(1) 填 寫 ROM真 值 表 ；(2) 分 別 寫 出 D1、 D2、 D3、 D4對 于 A1、 A0的 邏 輯 表 達 式 。 西 安 工 程 大 學解 ： 見 下 圖 所 示 電 路 13. 試 用 2片 1024 8位 的 ROM組 成 1024 16位 的 存 儲 器 。 西 安 工 程 大 學 14. 試 用 4片 4K 8位 的 RAM組 成 16K 8位 的 存 儲 器 。解 ： 見 下 圖 所 示 電 路 西 安 工 程 大 學解 ： 由 原 式 得 到 最 小 項 之 和 表 達 式 ),(mY ),(mY ),(mY ),(mY 6420 13105 14

21、12873 112012315. 用 ROM產(chǎn) 生 下 列 一 組 函 數(shù) ， 寫 出 ROM中 應 存 入 的 數(shù) 據(jù) 表 。 西 安 工 程 大 學第 十 章 脈 沖 波 形 的 產(chǎn) 生 和 整 形 西 安 工 程 大 學 4. 若 反 相 輸 出 的 施 密 特 觸 發(fā) 器 輸 入 信 號 波 形 如 圖 P10-4所 示 ，試 畫 出 輸 出 信 號 的 波 形 。 施 密 特 觸 發(fā) 器 的 轉(zhuǎn) 換 電 平 VT+、 VT-已 在 輸 入 波 形 圖 上 標 出 。解 ： 西 安 工 程 大 學 5. 在 教 材 P458圖 10.2.1給 出 的 由 CMOS反 相 器 組 成 的

22、 施 密特 觸 發(fā) 器 電 路 中 ， 若 R1=50k ， R2=100k ， VDD=5V ，VTH=VDD/2 ， 試 求 電 路 的 輸 入 轉(zhuǎn) 換 電 平 VT+、 VT-以 及 回 差 電壓 VT 。 V753521005011 TH21T .VRRV V251521005011 TH21T .VRRV V52251753 TTT .VVV 解 ： 西 安 工 程 大 學 6. 在 圖 P10-6（ a） 所 示 的 施 密 特 觸 發(fā) 器 電 路 中 ， 已 知R1=10k ， R2=30k 。 G1和 G2為 CMOS反 相 器 ， VDD=15V 。(1)試 計 算 電 路

23、的 正 向 閾 值 電 壓 VT+、 負 向 閾 值 電 壓 VT-和 回 差電 壓 VT 。(2)若 將 圖 P10-6（ b） 給 出 的 電 壓 信 號 加 到 圖 P10-6（ a） 電 路的 輸 入 端 ， 試 畫 出 輸 出 電 壓 的 波 形 。V10215301011 TH 21T VRRV V5215301011 TH21T VRRVV5510 TTT VVV解 ： 西 安 工 程 大 學 9. 在 教 材 P467圖 10.3.1給 出 的 微 分 型 單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 電 路 中 ， 已知 R=51k ， C=0.01F， 電 源 電 壓 VDD=10V ， 試 求

24、 在 觸 發(fā) 信 號作 用 下 輸 出 脈 沖 的 寬 度 和 幅 度 。 解 ： tW=RCln2=51 103 0.01 10-6 0.69=0.35ms Vm=VOH-VOL10V11. 在 教 材 P469圖 10.3.5給 出 的 積 分 型 單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 電 路 中 ，若 G1和 G2為 74LS系 列 門 電 路 ， 它 們 的 VOH=3.4V ， VOL0V， VTH=1.1V ， R=1k ， C=0.01F， 試 求 在 觸 發(fā) 信 號 作 用 下 輸出 負 脈 沖 的 寬 度 。 設 觸 發(fā) 脈 沖 的 寬 度 大 于 輸 出 脈 沖 的 寬 度 。 s311

25、11 43ln10010101ln 63THOHW .VVRCt 解 ： 西 安 工 程 大 學 12. 圖 P10-12是 用 兩 個 集成 單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 74121所組 成 的 脈 沖 變 換 電 路 ，外 接 電 阻 和 電 容 參 數(shù) 如圖 中 所 示 。 試 計 算 在 輸入 觸 發(fā) 信 號 vI作 用 下 vO1、vO2輸 出 脈 沖 的 寬 度 ， 并畫 出 與 vI波 形 相 對 應 的vO1、 vO2的 電 壓 波 形 。 vI的 波 形 如 圖 中 所 示 。 t W1=RCln2 =22 103 0.13 10-6 0.692ms tW2=RCln2 =11 1

26、03 0.13 10-6 0.691ms 解 ： 西 安 工 程 大 學 14. 在 教 材 P477圖 10.4.1給 出 的 對 稱 式 多 諧 振 蕩 器 電 路 中 ，若 RF1= RF2=1k ， C1=C2=0.1F ， G1和 G2為 74LS04（ 六反 相 器 ） 中 的 兩 個 反 相 器 ， G1和 G2的 VOH=3.4V ，VTH=1.1V ， VIK=-1.5V ， R1=20k ， 求 電 路 的 振 蕩 頻 率 。THE IKEE ln2 VV VVCRT k950120 120 F1 F1E .RR RRR V44370435120143 BEOHCCF1 F

27、OHE . VVVRR RVV kHz0471 .Tf 其 中 故 得 到 振 蕩 頻 率 為 解 ： 西 安 工 程 大 學 16. 圖 P10-16是 由 五 個 同 樣 的 與 非 門 接 成 的 環(huán) 形 振 蕩 器 。今 測 得 輸 出 信 號 的 重 復 頻 率 為 10MHz， 試 求 每 個 門 的 平 均傳 輸 延 遲 時 間 。 假 定 所 有 與 非 門 的 傳 輸 延 遲 時 間 相 同 ， 而且 tPHL=tPLH=tpd。 ns10s10101052 1212 86pd nfnTt 解 ： 西 安 工 程 大 學 17 在 教 材 P487圖 10.4.17給 出 的

28、 脈 沖 占 空 比 可 調(diào) 的 多 諧 振 蕩 器 電 路 中 ，已 知 CMOS集 成 施 密 特 觸 發(fā) 器 的 電 源 電 壓 VDD 15V， VT+=9V， VT- 4V，試 問 ： (1) 為 了 得 到 占 空 比 為 q 50 的 輸 出 脈 沖 ， R1與 R2 的 比 值 應 取 多 少 ？(2)若 給 定 R1=3k ， R2=8.2k ， C=0.05F ， 電 路 的 振 蕩 頻 率 為 多 少 ？輸 出 脈 沖 的 占 空 比 又 是 多 少 ？ TTVVCRVV VVCRTT lnln 1TDD -TDD221 4349ln611lnlnln TDD TDDTT

29、12 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 學 29. 圖 P10-29是 由 555定 時 器 構(gòu) 成 的 施 密 特 觸 發(fā) 器 電 路 。(1) 在 圖 P10-29(a)中 ， 當 VDD 15V時 ， 沒 有 外 接 控 制 電 壓 ， 求VT+、 VT- 及 VT各 為 多 少 ？(2) 在 圖 P10-29(b)中 ， 當

30、 VDD 9V時 ， 外 接 控 制 電 壓 VCO 5V，求 VT+、 VT-及 VT各 為 多 少 ？ V1032 DDT VV V531 DDT VV V5 TTT VVVV5COT VV V5221 COT .VV V52 TTT .VVV 解 ： （ 1） 當 VDD 15V時 ，（ 2） 當 VCO 5V時 ， 西 安 工 程 大 學 30. 圖 P10-30是 用 555定 時 器 組 成 的 開 機 延 時 電 路 。 若 給 定C=25F， R=91k， VCC 12V， 試 計 算 常 閉 開 關(guān) S斷 開 以后 經(jīng) 過 多 長 的 延 遲 時 間 vO才 跳 變 為 高

31、電 平 。 s5210251091113ln3100ln 63CCCCD .RCVVRCT 解 ： 西 安 工 程 大 學 31. 在 圖 P10-31所 示 由 555定 時 器 構(gòu) 成 的 多 諧 振 蕩 器 中 ， 若R1=R2=5.1 k ， C 0.01F， VCC 12V。 試 求 脈 沖 寬 度tW、 振 蕩 周 期 T、 振 蕩 頻 率 f 、 占 空 比 q 。 ms07069010010102102ln)( 63211W .CRRTt ms106069010010103152ln)2( 632121 .CRRTTT kHz4791 .Tf %.RR RRTTq 766322 21 211 解 ：