数字电路问题解答269.pdf

第 1 页 1什么是数字信号？什么是模拟信号？答：数字信号：电压或电流在幅度上和时间上都是离散、突变的信号。模拟信号：电压或电流的幅度随时间连续变化。2在数字逻辑电路中为什么采用二进制？答：由于二进制数中的 0 和 1 与开关电路中的两个状态对应，因此，二进制数在数字电路中应用十分广泛。二进制只有 0 和 1 两个数码，可分别表示数字信号的高电平和低电平，使得数字电路结构简单，抗干扰能力强，便于集成化，通用性强。3二进制数如何转变为八进制数和十六进制数？答：二进制数转换为八进制数的方法是：整数部分从低位开始，每 3 位二进制数为一组，最后一组不足 3 位时，则在高位加 0 补足 3 位为止；小数点后的二进制数则从高位开始，每 3 位二进制数为一组，最后一组不足 3 位时，则在低位加 0 补足 3 位，然后用对应的八进制数来代替，再按原顺序排列写出对应的八进制数。二进制数转换为十六进制数的方法与上述方法类似，只是每4 位二进制数为一组。48421 码和 8421BCD 码有什么区别？答：所谓 BCD 码是将十进制数的 09 十个数字用 4 位二进制数表示的代码，而 8421BCD 码是取 4 位自然二进制数的前 10 种组合，即 0000（0）1001（9），从高位到低位的权值分别为 8、4、2、第 2 页 1。而 8421 码仅表示权值分别为 8、4、2、1 的四位二进制代码。并不一定是表示十进制数，仅仅是一种代码，可用任意的意义。5为什么格雷码是可靠性代码？答：格雷码为无权码，特点是任意两组相邻的格雷码之间只有一位不同，其余各位都相同，且 0 和最大数之间也具有这一特征，是一种循环码。它的这个特点使它在传输和形成过程中引起的错误很少。6利用反演规则和对偶规则进行变换时，应注意哪些问题？答：反演规则应注意：运算符号的优先顺序；原、反变量互换时，只对单个变量有效，而对于与非、或非等长非号则保持不变。对偶规则：同样要注意运算符号的优先顺序，同时，所有变量上的非号都保持不变。7常见逻辑函数有哪几种表示方法？答：真值表、逻辑函数式、逻辑图、卡诺图和时序波形图。8什么是相邻项？它有哪些特性？答：相邻项指：只有一个变量互为反变量，其余变量都相同的两个最小项。两个相邻项可进行合并，合并的结果为两个相邻项中的共有变量，消去一个互反变量。9数字电路与模拟电路相比有哪些特点？答：（1）电路结构简单，便于集成化。（2）工作可靠。抗干扰能力强。第 3 页（3）数字信号便于长期保存和加密。（4）数字集成电路产品系列全，通用性强，成本低。（5）数字电路不仅能完成数值运算，而且还能进行逻辑判断。10卡诺图化简逻辑函数时，画包围圈的原则是什么？答：1）每个包围圈内相邻 1 方格的个数一定是 2n个方格，n=0,1,2,3,2）同一个1 方格可以被不同的包围圈重复包围多次，但新增加的包围圈中必须有原先没有被圈过的 1 方格。3）包围圈中相邻1 方格的个数尽量多。4）包围圈的个数尽量少。11 用卡诺图化简逻辑函数时，一个包围圈能包围6个1方格吗？答：不能。每个包围圈内相邻 1 方格的个数一定是 2n个方格，n=0,1,2,3,，因为卡诺图化简逻辑函数的重要依据是：卡诺图中最小项在几何位置相邻同时也逻辑相邻 12由真值表如何写逻辑函数标准与或表达式？答：先将使得输出为逻辑 1 的输入变量用与组合来表示（变量取值为 1 用原变量表示，取 0 用反变量表示），再将这些与组合进行逻辑加，即根据真值表得到了逻辑函数的标准与或表达式。13什么是相邻项？它有哪些特性？答：相邻项指：只有一个变量互为反变量，其余变量都相同的两个最小项。两个相邻项可进行合并，合并的结果为两个相邻项中的共有第 4 页 变量，（消去一个互非变量）。14什么是真值表？答：描述逻辑函数输入变量的所有取值组合和对应输出函数值排列成的表格称为真值表。15逻辑函数式有哪几种表示形式？答：通常有以下五种形式：与或表达式、与非与非表达式、或与表达式、或非或非表达式、与或非表达式。16最小项的定义是什么？它有哪些性质？答：在逻辑函数中，如果一个与项（乘积项）包含该逻辑函数的全部变量，且每个变量或以原变量或以反变量只出现一次，则该与项称为最小项。对于 n 个变量的逻辑函数共有 2n个最小项。最小项性质：（1）对于变量的任一组取值，只有一个最小项的值为 1。（2）不同的最小项，使其值为 1 的那组变量取值也不同。（3）对于变量的同一组取值，任意两个最小项逻辑与的结果为 0。（4）对于变量的同一组取值，全部最小项逻辑或的结果为 1。17求逻辑函数的反函数有哪几种方法？答：一种是直接利用逻辑代数中的基本定律和公式求反函数；一种是用反演规则来求；还可以通过真值表来求。第 5 页 18 为什么 TTL 与非门的多余输入端不能接地？为什么 TTL 或非门的输入端不能接高电平 VCC或悬空？答：TTL 与非门的多余输入端接地变使得与非门关闭，输出恒定为高电平。而 TTL 或非门的输如端接高电平或悬空，使得或非门恒定输出为 0，或非门被关闭。因此，不能这样接。19为什么 CMOS 门电路闲置输入端不允许悬空？答：CMOS 闲置输入端不允许悬空，以免拾取脉冲干扰。20如将 CMOS 与非门、或非门和异或门作反相器使用，输入端应如何连接？答：与非门和异或门闲置输入端接高电平或悬空；或非门闲置输入端接地（低电平）便能作非门使用。21 二极管产生反向恢复时间的原因是什么？它对开关速度有何影响？答：二极管产生反向恢复时间 trr 的原因是：二极管在正向导通时，P 区的多数载流子空穴大量流入 N 区，N 区的多数载流子电子大量流入 P 区，在 P 区和 N 区分别存储了大量的存储电荷。当二极管两端电压跃变为负值时，上述存储电荷不会立刻消失，在反向电压的作用下形成了较大的反向电流。随着存储电荷的不断消散，反向电流也随之减少，最终二极管转为截止。22 CT74LS 系列 TTL 与非门输入端的输入端悬空属于逻辑 1 吗？答：为逻辑 1。23三态输出与非门的逻辑功能，它有什么特点和用途？第 6 页 答：三态输出与非门，EN 为使能端，当 EN 高电平有效时：EN=1时，输出和输入之间是与非逻辑关系，电路处于工作状态；EN=0时，输出 Y 现高阻状态，即处于悬浮态。三态输出门的应用：用三态输出门构成单向总线、用三态输出门构成双向总 24为什么一般 TTL 与非门不能用来实现线与，而 OC 门可用来实现线与？答：TTL 与非门输出为推拉式输出电路结构，它们的输出端不能并联使用。如果一个门的输出是高电平而另一个的输出是低电平，则输出端并联以后必然有很大的负载电流同时流过这两个门的输出级，这个电流的数值将远远超过正常工作电流，可能使门电路损坏。因此，不能用来实现线与。而OC 门外为集电极开路结构，在工作时需要外接负载电阻和电源。将两个 OC 结构与非门输出端并联，便不会有电流过大损坏管子的问题。25在 CMOS 与非门和或非门的实际集成电路中，其输入级和输出级为什么要用反相器？答：门电路的输入端和输出端加了缓冲级后，其输出的高电平和低电平都不会受输入状态的影响，其电气特性和反向器相同。因为，CMOS 反向器的电气特性和好，如电压传输特性好，噪声容限高，功耗低等。26使用 CMOS 数字集成电路时应注意哪些问题？答：(1)注意不同系列 CMOS 电路允许的电源电压范围不同，一第 7 页 般多用+5 V。电源电压越高，抗干扰能力也越强。(2)闲置输入端的处理：不允许悬空。可与使用输入端并联使用。但这样会增大输入电容，使速度下降，因此工作频率高时不宜这样用。27OC 门有什么特点和用途？答：集电极开路与非门（OC 门），工作时，需在输出端 Y 和 VCC之间外接一个负载电阻 RL，其逻辑功能和 TTL 与非门相似，所不同的是，它输出的高电平不是 3.6V，而是电源电压 VCC（5V）。它的用途是：实现线与逻辑、电平转换和驱动发光二极管等 28组合逻辑电路的分析步骤？答：（1）根据给定的逻辑电路写出输出逻辑函数表达式。必要时，可用卡诺图或代数法进行化简，求出最简逻辑函数式。（2）根据逻辑函数式列出真值表。（3）根据真值表或化简的逻辑函数式说明电路的逻辑功能。29半加器全加器的区别是什么？答：只考虑本位两个二进制数相加，而不考虑来自低位进位数相加的运算电路称为半加器。将两个多位二进制数相加时，除考虑本位两个二进制数相加外，还应考虑相邻低位来的进位数相加的运算电路，称为全加器。区别是，全加器要考虑邻低位来的进位数。30优先编码器？它是否存在编码信号间的相互排斥？答：在优先编码器中，允许多个输入信号同时请求编码，电路对第 8 页 其中一个优先级别最高的信号进行编码。）。不存在信号间的相互排斥，多个编码信号可以同时发出编码请求，但优先级别高的编码信号排斥低级别的，电路对其中一个优先级别最高的编码。31 如何判别组合逻辑电路是否存在冒险？常用消除冒险的方法有哪几种？答：组合逻辑电路是否存在冒险可用代数法和卡诺图法进行判断。消除冒险的方法有修改逻辑设计、输出端并联滤波电容、引入选通脉冲等。32二进制译码器、二十进制译码器、显示译码器三者之间有哪些主要区别？答：二进制译码器：对于 n 个输入变量，有 2n 个输出，且每个输出都是输入变量的最小项。又叫全译码器，可用来实现单输出或多输出的任意逻辑函数。二十进制译码器：将输入的二进制代码翻译成 09 十个对应信号输出的逻辑电路。即仅有十个输出。显示译码器输入的一般为二十进制代码，输出信号用来驱动显示器，如 4 线7 段译码器等 33为什么说二进制译码器很适合用于实现多输出逻辑函数？答：二进制译码器又叫全译码器，即输出为全部最小项，且每个输出为一个最小项，而任一逻辑函数都可变换为最小项表达式。因此，用译码器实现逻辑函数时，用门电路将有关最小项进行综合，即能很方便地实现多输出逻辑函数。第 9 页 34 什么叫超前进位加法器？和串行进位加法器相比，它的运算速度为什么会提高？答：超前进位加法器指：电路进行二进制加法运算时，通过快速进位电路同时产生除最低位全加器外的其余所有全加器的进位信号，无需再由低位到高位逐位传递进位信号，从而消除了串行进位加法器逐位传递进位信号的时间，提高了加法器的运算速度。35什么是同步时序逻辑电路？什么是异步时序逻辑电路?答：（1）同步时序逻辑电路：电路中所有触发器（存储电路）状态的变更发生在同一时钟的同一时刻。（2）异步时序逻辑电路：电路中所有触发器（存储电路）状态的变更不都发生在同一时钟的同一时刻。36主从触发器和边沿触发器的工作各有哪些特点?答：主从触发器由分别工作在时钟脉冲 CP 不同时段的主触发器和从触发器构成，通常只能在 CP 下降沿时刻状态发生翻转，而在 CP 其它时刻保持状态不变。它虽然克服了空翻，但对输入信号仍有限制。边沿触发器只能在 CP 上升沿(或下降沿)时刻接收输入信号，其状态只能在 CP 上升沿(或下降沿)时刻发生翻转。它应用范围广、可靠性高、抗干扰能力强。37如何检查设计出来的同步时序逻辑电路能否自启动?答：将偏离状态逐个代入状态方程中进行运算后得到次态（或直接从卡诺图看出），若偏离状态的次态为有效循环中的任一状态，第 10 页 则电路可以自启动，若偏离状态的次态不是有效循环中的状态，则电路不能自启动。38什么是并行输入和并行输出?什么是串行输入和串行输出?答：在 CP 脉冲的作用下，将输入信号 D0-Dn并行存入到各级触发器中，称为并行输入。在并行输出指令脉冲的作用下，从寄存器各 Q 端或输出与门的输出端同时得到 Q0-Qn信号，称为并行输出。在移位脉冲的作用下，从寄存器串行输入端输入串行数码称为串行输入。在移位脉冲的作用下，从寄存器输出端得到串行数码称为串行输出。39分析时序逻辑电路有哪些步骤？答：1）写方程式 （1）输出方程、（2）驱动方程、（3）状态方程、（4）时钟方程（异步时序逻辑电路）；2）列状态转换真值表；3）画状态转换图；4）逻辑功能的说明。40什么叫异步计数器?什么叫同步计数器?它们各有哪些优缺点?答：构成计数器的所有触发器（存储电路）状态的变更不都发生在同一时钟的同一时刻（CP或 CP），称为异步计数器。电路简单，速度较慢。构成计数器的所有触发器（存储电路）状态的变更都发生在同一时钟的同一时刻（CP或 CP），称为同步计第 11 页 数器。电路较复杂，速度快。41单稳态触发器有什么特点?它主要有哪些用途?答：单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态，在没有触发脉冲作用时，电路处于稳定状态。在输入触发脉冲作用下，电路进入暂稳态，暂稳态维持时问的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关经一段时间后，自动返回到稳定状态，从而输出宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲。输出脉冲宽度取决于定时元件 R、C 值的大小，与输入触发脉冲没有关系。调节 R、C 值的大小，可改变输出脉冲的宽度。由于具备这些特点，单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、延时(产生滞后于触发脉冲的输出脉冲)以及定时(产生固定时间宽度的脉冲信号)等。42多谐振荡器的特点？答：多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。依靠电容的充电和放电，使两个暂稳态相互自动交换。因此，多谐振荡器接通电源后便可输出周期性的矩形脉冲。改变电容充、放电回路中的RC 值的大小，便可调节振荡频率。在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体多谐振荡器。43施密特触发器的特点？答：施密特触发器有两个稳定状态，而每个稳定状态都是依靠输入电平来维持的。当输入电压大于正向阈值电压 VT+时，输出状态转换到另一个稳定状态；而当输入电压小于负向阈值电压 VT-第 12 页 时，输出状态又返回到原来的稳定状态。利用这个特性可将任意输入波形变换成边沿陡峭的矩形脉冲输出，特别是可将边沿变化缓慢的信号变换成边沿陡峭的矩形脉冲。施密特触发器具有回差特性，调节回差电压的大小，可改变电路的抗干扰能力。44 施密特触发器为什么能将边沿变化缓慢的信号变换成边沿陡峭的矩形脉冲?答：输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同；在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。45ROM 主要由哪几部分组成?它的主要特点是什么?答：只读存储器(ROM)主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲级等部分组成，其主要特点是存放的数据是固定不变的，不能随意改写。工作时。只能根据地址读出数据。ROM 工作可靠，断电后，存储的数据不会丢失，因此，它常用于存储固定数据的场合。只读存储器有固定 ROM 和可编程 ROM。固定 ROM 由芯片制造厂向芯片写入数据，而可编程 ROM 则由用户向芯片写人数据。可编程ROM 又分为一次性可编程的 PROM 和可擦除可编程的 EPROM 和E2PROM。46 静态 RAM 和动态 RAM 有哪些区别，动态 RAM 为什么要进行周期性刷新？答：随机存取存储器(RAM)分静态 RAM 和动态 RAM。静态 RAM 的第 13 页 存储单元为触发器，工作时不需要刷新，但存储容量较小。动态RAM的存储单元是利用MOS管栅极高输入电阻(大于1010)在栅极电容上可暂存电荷的特点来存储信息的，由于栅极电容存在漏电，因此，工作时需要周期性地进行刷新。MOS 动态存储单元有单管、3 管、4 管等结构形式。动态 RAM 电路简单，功耗低，集成度高，常用于大容量存储器，但外围电路较复杂。47什么是位扩展?什么是字扩展?答：一片随机存取存储器(RAM)的存储容量不够用时，可用多片RAM 来扩展存储容量。如字数够用而位数不够用时，可采用位扩展接法；如位数够用而字数不够用时，可采用字扩展接法；如字数和位数都不够用时，刚应同时采用位扩展接法和宇扩展接法。目的是使存储器的存储容量扩大。48RAM 和 ROM 有什么区别，它们各适用于什么场合?答：随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称 RAM)是一种能够选择任一存储单元写入(存人)或读出(取出)数据的存储器，简称 RAM，又称读写存储器。读出操作时，原信息保留；写人操作时，新信息取代原信息。RAM 的最大优点是读写方便，使用灵活。它的最大缺点是电路失电后存储器中的数据将全部丢失。它主要用于存放一些临时性的数据或中间结果。只读存储器(ReadOnlyMemory简称 RoM)是用以存储周定信息的部件存储的信息一旦写人后就不能改变。工作时，它只能读出不能随意改写。断电后，存储的数据不会丢失。只读存第 14 页 储器主要用于存放需要长期保存的常数、表格、程序、函数和字符等固定不变 的信息。49并联比较型、逐次渐近型和双积分型三种 AD 转换器的主要优点和缺点它们各在什么情况下采用?答：（1）并联比较型 AD 转换器的主要优点是转换速度快，只要进行一次比较就能得出结果。主要缺点是电路比较复杂，成本高。通常用于高速度、低分辨率的场合。（2）逐次渐近型 AD 转换器是一种反馈比较型 AD 转换器，转换速度比并联比较型慢，但比双积分型要快，属中速 AD 转换器，使用元件少，转换精度较高，在集成 AD 转换器中用得最多，使用很广泛。（3）双积分型 AD 转换器是一种间接转换型 AD 转换器，主要优点是工作稳定，抗干扰能力强，转换精度较高。主要缺点是转换速度慢。通常用于工作速度要求不高的场合。50权电流型 DA 转换器有什么优点？为什么?答：R-2R 倒 T 形电阻网络 DA 转换器所需电阻种类少，转换速度快，便于集成化，但转换精度较低。权电流网络 DA 转换器转换速度和转换精度都比较高。电子模拟开关在实际中都存在一定的大小不等的电阻，其上会产生大小不一的电压，这就不可避免地会引起转换误差。权电流型 DA 转换器它主要由权电流恒流源、运算放大器、电子模拟开关，和基准电压 VREF组成。D第 15 页 A 转换器采用恒流后，减少了电子模拟开关引起的误差，提高了转换精度。