数字电子技术基础-康华光第五版答案(共37页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 第一章 数字逻辑习题 11 数字电路与数字信号 1.1.2 图形代表的二进制数 114 一周期性数字波形如图题所示,试计算:(1)周期;(2)频率;(3)占空比例 MSBLSB 0 1 2 11 12 (ms) 解:因为图题所示为周期性数字波,所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期,T=10ms 频率为周期的倒数,f=1/T=1/0.01s=100HZ 占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比,q=1ms/10ms*100%=10% 1.2 数制 1.2.2 将下列十进制数转换为二进制数,八进制数和十六进制数(要求转换误差不大于24 (2)127 (4)2.718 解
2、:(2)(127)D= 27 -1=()B-1=()B=(177)O=(7F)H (4)(2.718)D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H 1.4 二进制代码 1.4.1 将下列十进制数转换为 8421BCD 码: (1)43 (3)254.25 解:(43)D=()BCD 1.4.3 试用十六进制写书下列字符繁荣 ASC码的表示:P28 (1)+ (2) (3)you (4)43 解:首先查出每个字符所对应的二进制表示的 ASC码,然后将二进制码转换为十六进制数表示。 (1) “+”的 ASC码为 ,则()B=(2B)H (2) 的 ASC码为 ,()B=(40)H (3)
3、you 的 ASC码为本 ,对应的十六进制数分别为 79,6F,75 (4)43 的 ASC码为 ,对应的十六紧张数分别为 34,33 1.6 逻辑函数及其表示方法 1.6.1 在图题 1. 6.1 中,已知输入信号 A,B的波形,画出各门电路输出 L 的波形。 解: (a)为与非, (b)为同或非,即异或 专心-专注-专业第二章 逻辑代数 习题解答 2.1.1 用真值表证明下列恒等式 (3)A =B AB AB+(AB)=AB+AB 解:真值表如下 A B AB AB AB AB AB+AB 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0
4、1 1 1 由最右边2栏可知,AB与AB+AB的真值表完全相同。 2.1.3 用逻辑代数定律证明下列等式 (3)A+ABC ACD C D E A CD E+ +() = + 解:A+ABC ACD C D E+ +() =A(1+BC ACD CDE)+ = +A ACD CDE+ = +A CD CDE+ = +A CD+ E 2.1.4 用代数法化简下列各式 (3) ABC B( +C) 解: ABC B( +C) = + +(A B C B C)( + ) =AB AC BB BC CB C+ + + =AB C A B B+ ( + + +1) =AB C+ (6)(A+ + + +
5、B A B AB AB) () ()() 解:(A+ + + +B A B AB AB) () ()() = A B+ A B+(A+ B A)(+ B) BABAB=+ ABB=+ AB=+ =AB (9)ABCD ABD BCD ABCBD BC+ 解:ABCD ABD BCD ABCBD BC+ =ABC D D ABD BC D C( + +)+ ( + ) =B AC AD C D( + + ) =B A C A D( + + + ) =B A C D( + + ) =AB BC BD+2.1.7 画出实现下列逻辑表达式的逻辑电路图,限使用非门和二输入与非门 (1) LABAC=+
6、(2)()LDAC=+ (3)()()LABCD=+ 2.2.2 已知函数L(A,B,C,D)的卡诺图如图所示,试写出函数L的最简与或表达式 解:(,)LABCDBCDBCDBCDABD=+ 2.2.3 用卡诺图化简下列个式 (1)ABCD ABCD AB AD ABC+ 解:ABCD ABCD AB AD ABC+ =ABCD ABCD ABC C D D AD B B C C ABC D D+ ( + )( + +)( + )( + +)( + ) =ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD+ (6)L A B C D( ,) =m(0,2,4,6,9,13)+
7、d(1,3,5,7,11,15) 解: L= +A D (7)L A B C D( ,) =m(0,13,14,15)+d(1,2,3,9,10,11) 解: L AD AC AB=+ 2.2.4 已知逻辑函数L AB BC CA=+,试用真值表,卡诺图和逻辑图(限用非门和与非门)表示 解:1>由逻辑函数写出真值表 A B C L 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 2>由真值表画出卡诺图 3>由卡诺图,得逻辑表达式LABBCAC=+ 用摩根定理将与或化为与非表达式 L = AB +
8、BC + AC = AB BC AC 4>由已知函数的与非-与非表达式画出逻辑图 第三章习题 3.1 MOS 逻辑门电路 3.1.1 根据表题 3.1.1 所列的三种逻辑门电路的技术参数,试选择一 种最合适工作在高噪声环境下的门电路。 表题 3.1.1 逻辑门电路的技术参数表 VOH (min) /V VOL(max)/V VIH (min) /V VIL(max) /V 逻辑门 A 2.4 0.4 2 0.8 逻辑门 B 3.5 0.2 2.5 0.6 逻辑门 C 4.2 0.2 3.2 0.8 解:根据表题 3.1.1 所示逻辑门的参数,以及式(3.1.1)和式(3.1.2),计算出
9、逻辑门 A 的高电平和低电平噪声容限分别为: VNHA =VOH (min) VIH (min) =2.4V2V=0.4V VNLA(max) =VIL(max) VOL(max) =0.8V0.4V=0.4V 同理分别求出逻辑门 B 和 C 的噪声容限分别为: VNHB =1V VNLB =0.4V VNHC =1V VNLC =0.6V 电路的噪声容限愈大,其抗干扰能力愈强,综合考虑选择逻辑门 C 3.1.3 根据表题 3.1.3 所列的三种门电路的技术参数,计算出它们的延时-功耗积,并确定哪一种逻辑门性能最好 表题 3.1.3 逻辑门电路的技术参数表 tpLH / ns tpHL /ns
10、 PD /mW 逻辑门 A 1 1.2 16 逻辑门 B 5 6 8 逻辑门 C 10 10 1 解:延时-功耗积为传输延长时间与功耗的乘积,即 DP= tpdPD 根据上式可以计算出各逻辑门的延时-功耗分别为 DPA = tPLH +tPHL PD = (1 1.2)+ns *16mw=17.6* 1012 J=17.6PJ 22同理得出: DPB =44PJ DPC =10PJ,逻辑门的 DP 值愈小,表明它的特性愈好,所以逻辑门 C 的性能最好. 3.1.5 为什么说 74HC 系列 CMOS 与非门在+5V 电源工作时,输入端在以下四种接法下都属于逻辑 0: (1)输入端接地; (2)
11、输入端接低于 1.5V 的电源; (3)输入端接同类与非门的输出低电压 0.1V; (4)输入端接 10k的电阻到地. 解:对于 74HC 系列 CMOS 门电路来说,输出和输入低电平的标准电压值为: VOL =0.1V, VIL =1.5V,因此有: (1) Vi =0< VIL =1.5V,属于逻辑门 0 (2) Vi <1.5V=VIL ,属于逻辑门 0 (3) Vi <0.1<VIL =1.5V,属于逻辑门 0 (4)由于 CMOS 管的栅极电流非常小,通常小于 1uA,在 10k电阻上产生的压降小于 10mV 即 Vi <0.01V<VIL =1.
12、5V,故亦属于逻辑 0. 3.1.7 求图题 3.1.7 所示电路的输出逻辑表达式. 解:图解 3.1.7 所示电路中 L1= AB ,L2= BC ,L3= D ,L4 实现与功能,即 L4=L1 L2 L3,而L= L4 E ,所以输出逻辑表达式为 L= AB BC D E 3.1.9 图题 3.1.9 表示三态门作总线传输的示意图,图中 n 个三态门的输出接到数据传输总线,D1,D2,Dn 为数据输入端,CS1,CS2CSn 为片选信号输入端.试问: (1) CS信号如何进行控制,以便数据D1,D2, Dn通过该总线进行正常传输; (2)CS信号能否有两个或两个以上同时有效?如果出现两个
13、或两个以上有效,可能发生什么情况? (3)如果所有 CS 信号均无效,总线处在什么状态? 解: (1)根据图解 3.1.9 可知,片选信号 CS1,CS2CSn 为高电平有效,当 CSi=1 时第 i 个三态门被选中,其输入数据被送到数据传输总线上,根据数据传输的速度,分时地给 CS1,CS2CSn 端以正脉冲信号,使其相应的三态门的输出数据能分时地到达总线上. (2)CS 信号不能有两个或两个以上同时有效,否则两个不同的信号将在总线上发生冲突,即总线不能同时既为 0 又为 1. (3)如果所有 CS 信号均无效,总线处于高阻状态. 3.1.12 试分析 3.1.12 所示的 CMOS 电路,
14、说明它们的逻辑功能 (A) (B) (C) (D) 解:对于图题 3.1.12(a)所示的 CMOS 电路,当EN =0 时, TP2和 均导通, 和TN2TP1TN1构成的反相器正常工作,L= A,当EN =1 时, 和 均截止,无论TP2TN2A 为高电平还是低电平,输出端均为高阻状态,其真值表如表题解 3.1.12 所示,该电路是低电平使能三态非门,其表示符号如图题解 3.1.12(a)所示。 图题 3.1.12(b)所示 CMOS 电路,EN =0 时, 导通,或非门打开, 和 构成反TP2TP1TN1相器正常工作,L=A;当EN =1 时, 截止,或非门输出低电平,使 截止,输出端T
15、P2 TN1 处于高阻状态,该电路是低电平使能三态缓冲器,其表示符号如图题解 3.1.12(b)所示。 同理可以分析图题 3.1.12(c)和图题 3.1.12(d)所示的 CMOS 电路,它们分别为高电平使能三态缓冲器和低电平使能三态非门 ,其表示符号分别如图题 3.1.12(c)和图题3.1.12(d)所示。 A L 0 0 1 0 1 0 1 0 高阻 1 1 3.1.12(a) A L 0 0 0 0 1 1 1 0 高阻 1 1 高阻 3.1.12(b) EN A L 0 0 高阻 0 1 高阻 1 0 0 1 1 1 3.1.12(c A L 0 0 1 0 1 0 1 0 高阻
16、1 1 高阻 3.1.12(d) 3.2.2 为什么说 TTL 与非门的输入端在以下四种接法下,都属于逻辑 1:(1)输入端悬空;(2)输入端接高于 2V 的电源;(3)输入端接同类与非门的输出高电压 3.6V;(4)输入端接 10k的电阻到地。 解:(1)参见教材图 3.2.4 电路,当输入端悬空时,T1 管的集电结处于正偏,Vcc 作用于 T1 的集电结和 T2 , T3 管的发射结,使 T2 , T3 饱和,使 T2 管的集电极电位 Vc2=VcEs2+VBE3=0.2+0.7=0.9V,而 T4 管若要导通 VB2=Vc2VBE4+VD=0.7+0.7=1.4V,故 T4 截止。又因
17、T3 饱和导通,故与非门输出为低电平,由上分析,与非门输入悬空时相当于输入逻辑 1。 (2) 当与非门输入端接高于 2V 的电源时,若 T1 管的发射结导通,则 VBE10.5V,T1 管的基极电位 VB2+ C1=2.5V。而 VB12.1V 时,将会使 T1 的集电结处于正偏,T2,T3 处于饱和状态,使 T4 截止,与非门输出为低电平。故与非门输出端接高于 2V 的电源时,相当于输入逻辑 1。 (3) 与非门的输入端接同类与非门的输出高电平 3.6V 输出时,若 T1 管导通,则 VB1=3.6+0.5=4.1。而若 VB1>2.1V 时,将使 T1 的集电结正偏,T2,T3 处于
18、饱和状态,这时VB1 被钳位在 2.4V,即 T1 的发射结不可能处于导通状态,而是处于反偏截止。由(1)(2),当 VB12.1V,与非门输出为低电平。 (4) 与非门输入端接 10k的电阻到地时,教材图 3.2.8 的与非门输入端相当于解 3.2.2 图所示。这时输入电压为 VI=(Vcc-VBE)=10(5-0.7)(10+4)=3.07V。若 T1 导通,则 VBI=3.07+ VBE=3.07+0.5=3.57 V。但 VBI 是个不可能大于 2.1V 的。当 VBI=2.1V 时,将使 T1 管的集电结正偏,T2,T3 处于饱和,使 VBI 被钳位在 2.1V,因此,当 RI=10
19、k时,T1 将处于截止状态,由( 1 )这时相当于输入端输入高电平。 3.2.3 设有一个 74LS04 反相器驱动两个 74ALS04 反相器和四个 74LS04 反相器。(1)问驱动门是否超载?(2)若超载,试提出一改进方案;若未超载,问还可增加几个 74LS04 门? 解:(1)根据题意,74LS04 为驱动门,同时它有时负载门,负载门中还有 74LS04。 从主教材附录 A 查出 74LS04 和 74ALS04 的参数如下(不考虑符号) 74LS04:IOL(max) =8mA, IOH (max) =0.4mA; IIH(max) =0.02mA. 4 个 74LS04 的输入电流
20、为:4 IIL(max) =4 × 0.4mA=1.6mA, 4 IIH(max) =4 × 0.02mA=0.08mA 2 个 74ALS04 的输入电流为:2 IIL(max) =2 × 0.1mA=0.2mA, 2 IIH(max) =2 × 0.02mA=0.04mA。 拉电流负载情况下如图题解 3.2.3(a)所示,74LS04 总的拉电流为两部分,即 4 个74ALS04 的高电平输入电流的最大值 4 IIH(max) =0.08mA 电流之和为0.08mA+0.04mA=0.12mA.而 74LS04 能提供 0.4mA 的拉电流,并不超载
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