《數(shù)字電子技術(shù)》總結(jié)復(fù)習(xí)

數(shù)字電子技術(shù)復(fù)習(xí)一、主要知識(shí)點(diǎn)總結(jié)和要求1數(shù)制、編碼其及轉(zhuǎn)換：要求： 能熟練在 10 進(jìn)制、2 進(jìn)制、8 進(jìn)制、16 進(jìn)制、8421BCD、格雷碼 之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換 。舉例 1：（37.25 ） = ( )= ( )= ()8421BCD10216解：（37.25）10= ( 100101.01 )2= ( 25.4 )16= ( 00110111.00100101)8421BCD2邏輯門電路：(1)基本概念1）數(shù)字電路中晶體管作為開關(guān)使用 時(shí)，是指它的工作狀態(tài)處于飽和狀態(tài) 和截止?fàn)顟B(tài)。2）TTL 門電路典型高電平為3.6 V，典型低電平為0.3V。3）OC 門和 OD 門具有線與功能。4）三態(tài)門電路的 特點(diǎn)、邏輯功能和應(yīng)用。高阻態(tài)、高電平、低電平。5）門電路參數(shù)： 噪聲容限 VNH 或 VNL 、扇出系數(shù) No、平均傳輸時(shí)間t pd 。要求：掌握八種邏輯門電路的邏輯功能；掌握OC 門和 OD 門，三態(tài)門電路的邏輯功能；能根據(jù)輸入信號(hào)畫出各種邏輯門電路的輸出波形。舉例 2：畫出下列電路的輸出波形。解：由邏輯圖寫出表達(dá)式為：YABCABC ，則輸出 Y 見上。3基本邏輯運(yùn)算的特點(diǎn)：與 運(yùn) 算：見零為零，全 1 為 1；或 運(yùn) 算：見 1 為 1，全零為零 ；與非運(yùn)算：見零為 1，全 1 為零；或非運(yùn)算：見 1 為零，全零為 1；異或運(yùn)算：相異為 1，相同為零 ；同或運(yùn)算：相同為 1，相異為零 ；非 運(yùn) 算：零 變 1， 1 變 零；要求：熟練應(yīng)用上述邏輯運(yùn)算。4. 數(shù)字電路邏輯功能的幾種表示方法及相互轉(zhuǎn)換。真值表（組合邏輯電路）或狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表（時(shí)序邏輯電路） ：是由變量的所有可能取值組合及其對(duì)應(yīng)的函數(shù)值所構(gòu)成的表格。邏輯表達(dá)式 ：是由邏輯變量和與、 或、非 3 種運(yùn)算符連接起來所構(gòu)成的式子?？ㄖZ圖：是由表示變量的所有可能取值組合的小方格所構(gòu)成的圖形。邏輯圖：是由表示邏輯運(yùn)算的邏輯符號(hào)所構(gòu)成的圖形。波形圖或時(shí)序圖 ：是由輸入變量的所有可能取值組合的高、低電平及其對(duì)應(yīng)的輸出函數(shù)值的高、低電平所構(gòu)成的圖形。狀態(tài)圖（只有時(shí)序電路才有）：描述時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖。要求：掌握這五種（對(duì)組合邏輯電路）或六種（對(duì)時(shí)序邏輯電路）方法之間的相互轉(zhuǎn)換 。5邏輯代數(shù)運(yùn)算的基本規(guī)則 反演規(guī)則： 對(duì)于任何一個(gè)邏輯表達(dá)式 Y，如果將表達(dá)式中的所有“”換成“”，“”換成“”，“0”換成“ 1”，“1”換成“ 0”，原變量換成反變量，反變量換成原變量，那么所得到的表達(dá)式就是函數(shù) Y 的反函數(shù) Y（或稱補(bǔ)函數(shù)）。這個(gè)規(guī)則稱為 反演規(guī)則 。對(duì)偶規(guī)則：對(duì)于任何一個(gè)邏輯表達(dá)式 Y，如果將表達(dá)式中的所有 “”換成“”，“”換成“ ”，“0”換成“ 1”，“1”換成“ 0”，而 變量保持不變，則可得到的一個(gè)新的函數(shù)表達(dá)式 Y，Y稱為函 Y 的對(duì)偶函數(shù)。這個(gè)規(guī)則稱為 對(duì)偶規(guī)則 。要求：熟練應(yīng)用反演規(guī)則和對(duì)偶規(guī)則求邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對(duì)偶函數(shù)。舉例 3：求下列邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對(duì)偶函數(shù)YA BC D E解：反函數(shù)：Y( AB)(CDE )；對(duì)偶函數(shù)： Y( AB )(CDE)6邏輯函數(shù)化簡要求：熟練掌握邏輯函數(shù)的兩種化簡方法。公式法化簡： 邏輯函數(shù)的公式化簡法就是運(yùn)用邏輯代數(shù)的 基本公式、定理和規(guī)則來化簡邏輯函數(shù) 。舉例 4：用公式化簡邏輯函數(shù)： Y1 ABC A BC BC 解：圖形化簡： 邏輯函數(shù)的圖形化簡法是將邏輯函數(shù)用 卡諾圖來表示，利用卡諾圖來化簡邏輯函數(shù)。（主要適合于 3 個(gè)或 4 個(gè)變量的化簡 ）舉例 5：用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)：Y ( A, B, C )m(0,2,3,7)d( 4,6)解：畫出卡諾圖為則 Y C B7觸發(fā)器及其特性方程1）觸發(fā)器的的概念和 特點(diǎn)：觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元。其具有如下特點(diǎn)：它有 兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài) ：0 狀態(tài)和 1 狀態(tài)；在不同的輸入情況下，它可以被置成 0 狀態(tài)或 1 狀態(tài)，即兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。具有記憶功能2）不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程 為：RS觸發(fā)器： Q n 1S RQ n ，約束條件為： RS0，具有置 0、置 1、保持功能。JK 觸發(fā)器： Q n 1JQ nK Q n ，具有置 0、置 1、保持、翻轉(zhuǎn) 功能。D觸發(fā)器： Q n 1D ，具有置 0、置 1 功能。T 觸發(fā)器：Q n 1TQ nT Q n ，具有保持、翻轉(zhuǎn) 功能。T觸發(fā)器：Q n 1Q n ( 計(jì)數(shù)工作狀態(tài) ) ，具有翻轉(zhuǎn)功能。要求：能根據(jù)觸發(fā)器（重點(diǎn)是 JK-FF 和 D-FF）的特性方程熟練地畫出輸出波形。舉例 6：已知 J，K-FF 電路和其輸入波形，試畫出8脈沖產(chǎn)生和整形電路1) 施密特觸發(fā)器 是一種能夠把 輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的 矩形脈沖的電路。 要求：會(huì)根據(jù)輸入波形畫輸出波形。特點(diǎn)：具有滯回特性，有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，輸出僅由輸入決定，即在輸入信號(hào)達(dá)到對(duì)應(yīng)門限電壓時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，沒有記憶功能 。2) 多諧振蕩器 是一種不需要輸入信號(hào)控制，就能自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖 的自激振蕩電路。特點(diǎn)：沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，且兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)能自動(dòng)轉(zhuǎn)換。3) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 在輸入負(fù)脈沖作用下，產(chǎn)生 定時(shí)、延時(shí)脈沖信號(hào)，或?qū)斎氩ㄐ握?。特點(diǎn)：電路有 一個(gè)穩(wěn)態(tài) 和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài) 。在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由 穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài) 。暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長久保持的狀態(tài) ，經(jīng)過一段時(shí)間后， 電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài) 。要求：熟練掌握 555 定時(shí)器構(gòu)成的上述電路，并會(huì)求有關(guān)參數(shù)（脈寬、周期、頻率）和畫輸出波形。舉例 7：已知施密特電路具有逆時(shí)針的滯回特性，試畫出輸出波形。解：9 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器1）A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器概念：模數(shù)轉(zhuǎn)換器： 能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或 ADC。由采樣、保持、量化、編碼四部分構(gòu)成。數(shù)模轉(zhuǎn)換器： 能將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路稱為 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或 DAC。由基準(zhǔn)電壓、變換網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)、反向求和構(gòu)成。ADC和 DAC是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。2）D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率分辨率用輸入二進(jìn)制數(shù)的有效位數(shù)表示。在分辨率為 n 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓能區(qū)分 2n 個(gè)不同的輸入二進(jìn)制代碼狀態(tài)，能給出 2n 個(gè)不同等級(jí)的輸出模擬電壓。分辨率也可以用 D/A 轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示。舉例 8：10 位 D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率為：110.001210110233）A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率 用輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。舉例 9：輸入模擬電壓的變化范圍為05V，輸出 8 位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為 5V2820mV；而輸出 12 位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為 5V2121.22mV。10常用組合和時(shí)序邏輯部件的作用和特點(diǎn)組合邏輯部件： 編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、半加器、全加器。時(shí)序邏輯部件： 計(jì)數(shù)器、寄存器。要求：掌握編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、半加器、全加器、計(jì)數(shù)器、寄存器的定義，功能和特點(diǎn)。舉例 10：能對(duì)兩個(gè) 1 位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加而求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為半加器。二、典型題型總結(jié)及要求（一）分析題型1組合邏輯電路分析：分析思路：由邏輯圖寫出輸出邏輯表達(dá)式； 將邏輯表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式；由最簡與或表達(dá)式列出真值表；分析真值表，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握由門電路和組合邏輯器件74LS138、74LS153、74LS151構(gòu)成的各種組合邏輯電路的分析。舉例 11：分析如圖邏輯電路的邏輯功能。解：由邏輯圖寫出輸出邏輯表達(dá)式Y(jié)Y1Y2Y3ABBCAC將邏輯表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式Y(jié)ABBCCA由最簡與或表達(dá)式列出真值表分析真值表，說明電路邏輯功能當(dāng)輸入 A、B、C中有 2 個(gè)或 3 個(gè)為 1 時(shí)，輸出 Y 為 1，否則輸出 Y為 0。所以這個(gè)電路實(shí)際上是一種 3 人表決用的組合邏輯電路 ：只要有 2 票或 3 票同意，表決就通過。2時(shí)序邏輯電路分析：分析思路： 由電路圖寫出時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程； 將驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特征方程，確定電路狀態(tài)方程；分析計(jì)算狀態(tài)方程，列出電路狀態(tài)表；由電路狀態(tài)表畫出狀態(tài)圖或時(shí)序圖；分析狀態(tài)圖或時(shí)序圖，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握同步時(shí)序電路，比如同步加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器、環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的分析。舉例 12：如圖所示時(shí)序邏輯電路，試分析它的邏輯功能，驗(yàn)證是否能自啟動(dòng)，并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖。解：時(shí)鐘方程為： CP0=CP1=CP激勵(lì)方程為：J0Q1nJ1Q0nK 01K 11將激勵(lì)方程代入J-K-FF 的特性方程可得狀態(tài)方程為Q0n 1J 0Q0nK Q0nQ0n Q0nQ1n 1J1Q1nK Q1nQ0nQ1n由狀態(tài)方程做出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表為：QnQnQn 1n 10Q0110001011010001100則狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖為：可見電路具 有自啟動(dòng)特性 ，這是一個(gè) 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 。（二）設(shè)計(jì)題型1組合邏輯電路設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)思路： 由電路功能描述列出真值表； 由真值表寫出邏輯表達(dá)式或卡若圖；將表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式；實(shí)現(xiàn)邏輯變換，畫出邏輯電路圖。要求：熟練掌握用常用門電路和組合邏輯器件74LS138、74LS153、74LS151設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯電路。舉例 13：某汽車駕駛員培訓(xùn)班進(jìn)行結(jié)業(yè)考試，有三名評(píng)判員，其中A 為主評(píng)判員， B 和 C為副評(píng)判員，在評(píng)判時(shí)按照服從多數(shù)原則通過，但主評(píng)判員認(rèn)為合格也通過，試用與非門實(shí)現(xiàn)該邏輯電路。（或用 74138、74151、74153 實(shí)現(xiàn)）解：由題意可作出真值表為：用卡諾圖化簡為ABCY00000010010001111001101111011111則輸出邏輯表達(dá)式為YABCA BC用與非門實(shí)現(xiàn)邏輯電路圖為：2時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)思路：由設(shè)計(jì)要求畫出原始狀態(tài)圖或時(shí)序圖；簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)；選擇觸發(fā)器類型，求時(shí)鐘方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程；畫出邏輯電路圖；檢查電路能否自啟動(dòng)。要求：熟練掌握同步時(shí)序電路， 比如同步加法計(jì)數(shù)器、 減法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。舉例 14：設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7 進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn) 1，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。解： 建立原始狀態(tài)圖：簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)：已經(jīng)是最簡，已是二進(jìn)制狀態(tài)；選擇觸發(fā)器類型，求時(shí)鐘方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程：因需用3 位二進(jìn)制代碼，選用 3 個(gè) CP下降沿觸發(fā)的 JK 觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 表示。由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：CP0CP1CP2CP輸出方程：狀態(tài)方程：畫出電路圖檢查電路能否自啟動(dòng)：將無效狀態(tài) 111 代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見111 的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能Q0n 1Q2nQ1nQ0n1Q0n0Q1n 1Q0nQ1nQ2nQ0nQ1n0Q2n 1Q1nQ0nQ2nQ1nQ2n0夠自啟動(dòng)。3集成計(jì)數(shù)器和寄存器的應(yīng)用：構(gòu)成 N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。要求：熟練掌握 74LS160、74LS161、74LS162、74LS163四種集成計(jì)數(shù)器應(yīng)用，比如分析或設(shè)計(jì)N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器； 熟練掌握 74LS194 應(yīng)用，比如分析或設(shè)計(jì) 環(huán)形計(jì)數(shù)器和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。1. 用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成 N進(jìn)置計(jì)數(shù)器（1）寫出狀態(tài) SN-1 的二進(jìn)制代碼。（2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。（3）畫連線圖。2. 用異步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成 N進(jìn)置計(jì)數(shù)器（1）寫出狀態(tài) SN 的二進(jìn)制代碼。（2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。（3）畫連線圖。舉例 15：用 74LS161來構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：(1)用異步清零端 CR 歸零： SNS121100 則電路為：CRQ3nQ2n注：這里 D0D3 可隨意處理。(2)用同步置數(shù)端 LD 歸零：SNS111011LDQ3nQ1nQ0n則電路為： 注：這里 D0D3 必須都接 0。舉例 16：用 74LS160來構(gòu)成一個(gè) 48 進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。解：因 74LS160為同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 要構(gòu)成 48 進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器須用二片74LS160 來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)采用異步清零實(shí)現(xiàn)：S48，取高位片的C 和低=01001000Q位片的 QD 作歸零反饋信號(hào)。即清零端 CR 歸零信號(hào)為： CRQC高 Q D低 ，則電路連線圖為：（三）計(jì)算和畫圖題型：要求：會(huì)分析電路工作原理，說明電路功能；會(huì)根據(jù)題意計(jì)算電路參數(shù)，或正確畫出電路波形。舉例 17：如圖電路，完成下列問題：1) 說明這是什么電路？2) 求電路的輸出信號(hào)頻率 f3) 畫出 VC 及 VO 的波形。解：1) 這是一個(gè)由 555 定時(shí)器構(gòu)成的 多諧振蕩器 。2) 其振蕩周期為T0.7( R12 R2 )C0.7( 2040 )10 320 10 60.84 s則其頻率為 f111.2HzT 0.843) VC及 VO的波形的波形 為：三、基本概念練習(xí)一、判斷題1CMOS門電路為雙極型電路，而TTL門電路則為單極型電路。 （）2. 能夠?qū)崿F(xiàn)“線與”功能的門電路是 OC門或 OD門。（ ）3施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)是只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，需在外加信號(hào)作用下才能由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。（）4在時(shí)鐘脈沖的控制下， 根據(jù)輸入信號(hào) T 不同情況，凡是具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，稱為 T 觸發(fā)器。（）5. 某電路任意時(shí)刻的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而且與電路的原狀態(tài)有關(guān)，該電路為時(shí)序邏輯電路。 ( )6. 若集成 555 定時(shí)器的第 4 腳接低電平時(shí)，不管輸入信號(hào)為任意值，定時(shí)器始終輸出高電平。 ( )二、填空題：1（44375）10=2 =8 =16 =8421BCD。2Y=AB（C+D），它的反函數(shù) Y =；對(duì)偶函數(shù) Y =。3或非邏輯運(yùn)算特點(diǎn)是，異或邏輯運(yùn)算特點(diǎn)為。4.n-2 n 線譯碼器的輸入代碼為個(gè)，輸出代碼為個(gè)。5. 就單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器而言，若要實(shí)現(xiàn)延時(shí)、定時(shí)的功能，應(yīng)選用；若要實(shí)現(xiàn)波形變換、整形的功能，應(yīng)選用。6. 一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)分頻； n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，最后一個(gè)觸發(fā)器輸出的脈沖頻率是輸入頻率的倍。三、選擇題1. 八位二進(jìn)制數(shù)所能表示的最大十進(jìn)制數(shù)為()。(a) 255(b) 88(c) 99(d) 1282. 下圖中能實(shí)現(xiàn)YAB 邏輯運(yùn)算的電路是()。3.8421BCD十進(jìn)制譯碼器，數(shù)字輸入信號(hào)端和數(shù)字輸出信號(hào)端分別有（ ）個(gè)。(a)4 和 16(b) 3和 8(c) 3和 10(d) 4和 104四個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，若觸發(fā)器輸出從低位至高位分別為Q0、Q1、Q2、Q3，則輸出進(jìn)位信號(hào)C 為()(a) Q3Q1(b) Q3Q2Q1Q0(c) Q2Q1Q0(d) Q3Q05能將輸入三角波信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形脈沖信號(hào)輸出的電路是(a)多諧振蕩器(b) AD轉(zhuǎn)換器(c)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(d)施密特觸發(fā)器()。6. 若A/D 轉(zhuǎn)換器輸入模擬電壓的變化范圍為05V，則輸出10 位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為()(a)1.5mV(b)2.4mV(c)4.9mV(d)6.5mV