电子技术基础(数字部分)第五版答案康华光.docx

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1、 第一章 数字逻辑习题 11数字电路及数字信号 1.1.2 图形代表的二进制数 010110100 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及周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10% 1.2数制 1.2.2将以下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 42.2127 42.718 解：2127D=-1=10000000B

2、-1=1111111B=177O=7FH 7242.718D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H 1.4二进制代码 1.4.1将以下十进制数转换为8421BCD码： 143 3254.25 解：43D=01000011BCD 码的表示：P28 1+ 2 3you (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0101011，那么00101011B=2BH 2的ASC码为1000000,(01000000)B=(40)H (3)you的ASC码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制

3、数分别为79,6F,75 (4)43的ASC码为0110100,0110011,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，输入信号A，B的波形，画出各门电路输出L的波形。 解: (a)为及非， (b)为同或非，即异或 第二章 逻辑代数 习题解答 2.1.1 用真值表证明以下恒等式 (3)ABABAB=+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 1 1 1 由最右边2栏可知，及AB+AB的真值表完全一样。 2.

4、1.3 用逻辑代数定律证明以下等式 (3)()AABCACDCDEACDE+=+解：()AABCACDCDE+ (1)ABCACDCDE=+ AACDCDE=+ ACDCDE=+ ACDE=+2.1.4 用代数法化简以下各式 (3)()ABCBC+ 解：()ABCBC+ ()(ABCBC=+ ABACBBBCCBC=+(1ABCABB=+ABC=+ (6)()()()(ABABABAB+ 解：()()()(ABABABAB+ ()()ABABABAB=.+.+ BABAB=+ ABB=+ AB=+ AB= (9)ABCDABDBCDABCBDBC+解：ABCDABDBCDABCBDBC+ABC

5、DDABDBCDCBACADCDBACADBACDABBCBD=+2.1.7 画出实现以下逻辑表达式的逻辑电路图，限使用非门和二输入及非门 (1) LABAC=+(2)()LDAC=+ (3)()(LABCD=+ 2.2.2 函数LA，B，C，D的卡诺图如下图，试写出函数L的最简及或表达式 解：(,)LABCDBCDBCDBCDABD=+2.2.3 用卡诺图化简以下个式 1ABCDABCDABADABC+解：ABCDABCDABADABC+()()()()()ABCDABCDABCCDDADBBCCABCDD=+ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD=+ 6 (,)(0,2,

6、4,6,9,13)(1,3,5,7,11,15)LABCDmd=+解： LAD=+ 7 (,)(0,13,14,15)(1,2,3,9,10,11)LABCDmd=+解: LADACAB=+2.2.4 逻辑函数LABBCCA=+，试用真值表,卡诺图和逻辑图限用非门和及非门表示 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=+用摩根定理将及或化为及非表达式 LABBCACABBCAC=+=.4由函数的及非-及非

7、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 种最适宜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 (min)/OHVV VOL(max)/V (min)/IHVV (max)/ILVV 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，计算出逻辑门A的高电平和低电平噪声容限分别为： NHAV=2V=0.4V (min)OHV(min)IHV(max

8、)NLAV=0.4V=0.4V (max)ILV(max)OLV同理分别求出逻辑门B和C的噪声容限分别为: NHBV=1V NLBV=0.4V NHCV=1V NLCV=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 /pLHtn /pHLtn /DPmW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及功耗的乘积,即 DP= tpdPD 根据上式可以计算出各逻辑门的

9、延时-功耗分别为 ADP = 2PLHPHLtt+DP= (11.2)2ns+*16mw=17.6* 1210.J=17.6PJ 同理得出: BDP=44PJ CDP=10PJ,逻辑门的DP值愈小,说明它的特性愈好,所以逻辑门C的性能最好. 3.1.5 为什么说74HC系列CMOS及非门在+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)输入端接低于1.5V的电源; (3)输入端接同类及非门的输出低电压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: OLV=0.1V, ILV=1.5V,因此

10、有: (1) =0 ViILV=1.5V,属于逻辑门0 (2) 1.5V=ViILV,属于逻辑门0 (3) 0.1ViILV=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Vi0.01V2.1V时，将使T1的集电结正偏，T2，T3处于饱和状态，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12，当VB12.1V，及非门输出为低电平。 4及非门输入端接10k所示。这时输入电压为VI=(Vcc-VBE)=105-0.710+4=3.07V。假设T1导通，那么VBI=3.07+ VBE=3.07

11、+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=10k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假设超载，试提出一改良方案；假设未超载，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：=8mA,=0.4m

12、A;=0.02mA. (max)OLI(max)OHI(max)IHI 4个74LS04的输入电流为：4=4(max)ILI0.4mA=1.6mA, 4=4(max)IHI0.02mA=0.08mA 2个74ALS04的输入电流为：2=2(max)ILI0.1mA=0.2mA, 2=2(max)IHI0.02mA=0.04mA。 拉电流负载情况下如图题解3.2.3a所示，74LS04总的拉电流为两局部，即4个0.08mA+0.04mA=0.12mA.而74LS04能提供0.4mA的拉电流，并不超载。 (max)IHI 灌电流负载情况如图题解3.2.3b所示，驱动门的总灌电流为1.6mA+0.2

13、mA=1.8mA. 而74LS04能提供8mA的灌电流，也未超载。 2从上面分析计算可知，74LS04所驱动的两类负载无论书灌电流还是拉电流均未超 3.2.4 图题3.2.4所示为集电极门74LS03驱动5个CMOS逻辑门，OC门输管截止时的漏电流=0.2mA；负载门的参数为：=4V,=1V,=1A试计算上拉电阻的值。 式3.1.6形式3.1.7可以计算出上拉电阻的值。灌电流情况如图题解3.2.4a所示，74LS03输出为低电平，=5(min)OHV(max)OLV(max)OLI(ILtotalIILI=50.001mA=0.005mA,有 =(min)pR(max)(max)()DDOLO

14、LILtotalVVII.(54)(80.005)VmA. 拉电流情况如图题解3.2.4b所示，74LS03输出为高电平， (IHtotalI=5IHI=50.001mA=0.005mA 由于为了保证负载门的输入高电平，取=4V有 (min)OHV(min)IHV(min)OHV(max)PR=(min)DDHOLtotalIHtotalVVoII.(54)(0.20.005)VmA. 3.6.7 设计一发光二极管(LED)驱动电路,设LED的参数为FV=2.5V, DI=4.5Ma;假设=5V,当LED发亮时,电路的输出为低电平,选出集成门电路的型号,并画出电路图. CCV解:设驱动电路如图

15、题解3.6.7所示,选用74LSO4作为驱动器件,它的输出低电平电流=8mA, =0.5V,电路中的限流电阻 (max)OLI(max)OLVR=(max)CCFOLDVVVI.=(52.50.5)4.5vmA.444 第四章 组合逻辑 习题解答 412 组合逻辑电路及输入波形A.B如图题4.1.2所示，试写出输出端的逻辑表达式并画出输出波形。 4121.bmp 解：由逻辑电路写出逻辑表达式 LABABAB=+=. 首先将输入波形分段，然后逐段画出输出波形。 当A.B信号一样时，输出为1，不同时，输出为0，得到输出波形。 如下图4122.bmp 421 试用2输入及非门设计一个3输入的组合逻辑

16、电路。当输入的二进制码小于3时，输出为0；输入大于等于3时，输出为1。 解： 根据组合逻辑的设计过程，首先要确定输入输出变量，列出真值表。由卡诺图化简得到最简及或式，然后根据要求对表达式进展变换，画出逻辑图 1 设入变量为A.B.C输出变量为L，根据题意列真值表 A B C L 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 1 1 1 1 1 2 由卡诺图化简，经过变换得到逻辑表达式 4211.bmp *LABCABC=+= 3 用2输入及非门实现上述逻辑表达式 4212.bmp 427 某足球评委会由一位教练和三位球迷组成，对裁判

17、员的判罚进展表决。当满足以下条件时表示同意；有三人或三人以上同意，或者有两人同意，但其中一人是叫教练。试用2输入及非门设计该表决电路。 解： 1设一位教练和三位球迷分别用A和B.C.D表示，并且这些输入变量为1时表示同意，为0时表示不同意，输出L表示表决结果。L为1时表示同意判罚，为0时表示不同意。由此列出真值表 输入 输出 A B C D L 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0

18、0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 2由真值表画卡诺图 427.bmp 由卡诺图化简得L=AB+AC+AD+BCD 由于规定只能用2输入及非门，将上式变换为两变量的及非及非运算式 *LABACADBCDABACADBCD= 3根据L的逻辑表达式画出由2输入及非门组成的逻辑电路 4273.bmp 433 判断图所示电路在什么条件下产生竞争冒险，怎样修改电路能消除竞争冒险? 433.bmp 解： 根据电路图写出逻辑表达式并化简得*LABBC=+ 当A=0，C=1时，LBB=+ 有可能产生竞争冒险，为消除可能产生的竞争冒险，增加乘积项使AC ，使 *LABBCAC=+

19、 ，修改后的电路如图 4332.bmp 4.4.4 试用74HC147设计键盘编码电路，十个按键分别对应十进制数09，编码器的输出为8421BCD码。要求按键9的优先级别最高，并且有工作状态标志，以说明没有按键按下和按键0按下两种情况。 解：真值表 电路图 4.4.6 用译码器74HC138和适当的逻辑门实现函数F=. 解：将函数式变换为最小项之和的形式 F= 将输入变量A、B、C分别接入、端，并将使能端接有效电平。由于74HC138是低电平有效输出，所以将最小项变换为反函数的形式 L = 在译码器的输出端加一个及非门，实现给定的组合函数。 4.4.14 七段显示译码电路如图题4414a所示，

20、对应图题44，14b所示输人波形，试确定显示器显示的字符序列 解：当LE=0时，图题4，4。14a所示译码器能正常工作。所显示的字符即为A2A2A1A所表示的十进制数，显示的字符序列为0、1、6 、9、4。当LE由0跳变1时，数字4被锁存，所以持续显示4。 4.4.19试用4选1数据选择器74HC153产生逻辑函数. (,)(1,2,6,7)LABCm=解：74HC153的功能表如教材中表解4.4.19所示。根据表达式列出真值表如下。将变量A、B分别接入地址选择输入端、，变量C接入输入端。从表中可以看出输出L及变量C之间的关系，当AB=00时，LC，因此数据端1S0S0I接C；当AB=01时，

21、L=,_C1I接；当AB为10和11时，L分别为0和1，数据输入端_C2I和3I分别接0和1。由此可得逻辑函数产生器，如图解4.4.19所示。 输入 输出 A B C L 0 0 0 0 L=C 0 0 1 1 0 1 0 1 _LC= 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 4.4.21 应用74HC151实现如下逻辑函数。 解：1.154mmmCBACBACBAF+=+= D1=D4=D5=1,其他=0 2. 4，426 试用数值比拟器74HC85设计一个8421BCD码有效性测试电路，当输人为8421BCD码时，输出为1，否那么为0。 解：

22、测试电路如图题解4426所示，当输人的08421BCD码小于1010时，FAB输出为1，否那么 0为0。 1 4431 由4位数加法器74HC283构成的逻辑电路如图题4。431所示，M和N为控制端，试分析该电路的功能。 解：分析图题44，31所示电路，根据MN的不同取值，确定加法器74HC283的输入端B3B2B1B0的值。当MN00时，加法器74HC283的输人端B3B2B1B00000，那么加法器的输出为SI。当MN01时，输入端B3B2B1B00010，加法器的输出SI2。同理，可分析其他情况，如表题解4431所示。 该电路为可控制的加法电路。 第六章 习题答案 6.1.6某时序电路的

23、状态表如表题61，6所示，输人为A，试画出它的状态图。如果电路的初始状态在b，输人信号A依次是0、1、0、1、1、1、1，试求其相应的输出。 解：根据表题6。16所示的状态表，可直接画出及其对应的状态图，如图题解61。6a所示。当从初态b开场，依次输人0、1、0、1、1、1、1信号时，该时序电路将按图题解6，16b所示的顺序改变状态，因而其相应的输出为1、0、1、0、1、0、1。 6.2.1试分析图题6。21a所示时序电路，画出其状态表和状态图。设电路的初始状态为0，试画出在图题621b所示波形作用下，Q和z的波形图。 解：状态方程和输出方程： 6.2.4 分析图题62。4所示电路，写出它的鼓

24、励方程组、状态方程组和输出方程，画出状态表和状态图。 解：鼓励方程 状态方程 输出方程 Z=AQ1Q0 根据状态方程组和输出方程可列出状态表，如表题解624所示，状态图如图题解6。24所示。 6.2.5 分析图题625所示同步时序电路，写出各触发器的鼓励方程、电路的状态方程组和输出方程，画出状态表和状态图。 解：鼓励方程 状态方程 输出方程 根据状态方程组和输出方程列出该电路的状态表，如表题解6，2，5所示，状态图如图题解6。25所示。 6.3.1 用JK触发器设计一个同步时序电路，状态表如下 解：所要设计的电路有4个状态，需要用两个JK触发器实现。 1列状态转换真值表和鼓励表 由表题6。31

25、所示的状态表和JK触发器的鼓励表，可列出状态转换真值表和对各触发器的鼓励信号，如表题解63。1所示。 2求鼓励方程组和输出方程 由表题解631画出各触发器J、K端和电路输出端y的卡诺图，如图题解631a所示。从而，得到化简的鼓励方程组 输出方程 Y=Q1Q0 Q1Q0A 由输出方程和鼓励方程话电路 6.3.4 试用下降沿出发的D触发器设计一同步时序电路，状态图如6.3.4a, S0S1S2的编码如6.3.4a 解：图题63。4b以卡诺图方式表达出所要求的状态编码方案，即S000，Si01，S210，S3为无效状态。电路需要两个下降沿触发的D触发器实现，设两个触发器的输出为Q1、Q0，输人信号为

26、A，输出信号为Y 1由状态图可直接列出状态转换真值表，如表题解6。34所示。无效状态的次态可用无关项表示。 2画出鼓励信号和输出信号的卡诺图。根据D触发器的特性方程，可由状态转换真值表直接画出2个卡诺图，如图题解63。4a所示。 3由卡诺图得鼓励方程 输出方程 Y=AQ1 4根据鼓励方程组和输出方程画出逻辑电路图，如图题解634b所示。 5检查电路是否能自启动。由D触发器的特性方程QlD，可得图题解63，4b所示电路的状态方程组为 代入无效状态11，可得次态为00，输出Y=1。如图(c) 6.5.1 试画出图题1所示电路的输出(Q3Q0)波形，分析电路的逻辑功能。 解：74HC194功能由S1

27、S0控制 00 保持， 01右移 10 左移 11 并行输入 当启动信号端输人一低电平时，使S1=1，这时有S。Sl1，移位存放器74HC194执行并行输人功能，Q3Q2Q1Q0D3D2D1D01110。启动信号撤消后，由于Q。0，经两级及非门后，使S1=0，这时有S1S001，存放器开场执行右移操作。在移位过程中，因为Q3Q2、Q1、Q0中总有一个为0，因而能够维持S1S0=01状态，使右移操作持续进展下去。其移位情况如图题解6，5，1所示。 由图题解65。1可知，该电路能按固定的时序输出低电平脉冲，是一个四相时序脉冲产生电路。 6.5.6 试用上升沿触发的D触发器及门电路组成3位同步二进制

28、加1计数器；画出逻辑图 解：3位二进制计数器需要用3个触发器。因是同步计数器，故各触发器的CP端接同一时钟脉冲源。 (2) 用卡诺图化简，得鼓励方程 3画出电路 6.5.10 用JK触发器设计一个同步六进制加1计数器 解：需要3个触发器 1状态表，鼓励表 2用卡诺图化简得鼓励方程 3画出电路图 4检查自启动能力。 当计数器进入无效状态110时，在CP脉冲作用下，电路的状态将按 110111000 变化，计数器能够自启动。 6.5.15 试用74HCT161设计一个计数器，其计数状态为自然二进制数10011111。 解：由设计要求可知，74HCT161在计数过程中要跳过00001000九个状态而

29、保存10011111七个状态。因此，可用“反应量数法实现：令74HCT161的数据输人端D3D2D1D01001，并将进位信号TC经反相器反相后加至并行置数使能端上。所设计的电路如图题解6。515所示。161为异步清零，同步置数。 6.5.18 试分析电路，说明电路是几进制计数器 解：两片74HCT161级联后，最多可能有162256个不同的状态。而用“反应置数法构成的图题65。18所示电路中，数据输人端所加的数据01010010，它所对应的十进制数是82，说明该电路在置数以后从01010010态开场计数，跳过了82个状态。因此，该计数器的模M=25582174，即一百七十四进制计数器。 6.

30、5.19 试用74HCT161构成同步二十四一制计数器，要求采用两种不同得方法。 解：因为M=24，有16M256，所以要用两片74HCT161。将两芯片的CP端直接及计数脉冲相连，构成同步电路，并将低位芯片的进位信号连到高位芯片的计数使能端。用“反应清零法或“反应置数法跳过25624232个多余状态。 反应清零法：利用74HCT161的“异步清零功能，在第24个计数脉冲作用后，电路的输出状态为00011000时，将低位芯片的Q3及高位芯片的Q0信号经及非门产生清零信号，输出到两芯片的异步清零端，使计数器从00000000状态开场重新计数。其电路如图题解6519a所示。 反应置数法：利用74H

31、CT161的“同步预置功能，在两片74HCT161的数据输入端上从高位到低位分别加上11101000对应的十进制数是232，并将高位芯片的进位信号经反相器接至并行置数使能端。这样，在第23个计数脉冲作用后，电路输出状态为11111111，使进位信号TC1，将并行置数使能端置零。在第24个计数脉冲作用后，将11101000状态置人计数器，并从此状态开场重新计数。其电路如图题解6。519b所示。 第七章 习题答案 7.1.1 指出以下存储系统各具有多少个存储单元，至少需要几根地址线和数据线。 164K1 2256K4 3lM1 4128K8 解：求解此题时，只要弄清以下几个关系就能很容易得到结果：

32、 存储单元数=字数位数 地址线根数地址码的位数n及字数N的关系为：N=2n数据线根数位数 1存储单元64K164K注：lK1024；因为，64K2。，即亢16，所以地址线为16根；数据线根数等于位数，此处为1根。 同理得： 21M个存储单元，18根地址线，4根数据线。 31M个存储单元，18根地址线，1根数据线。 ！ 4lM个存储单元，17根地址线，8根数据线。 7.1.2 设存储器的起始地址为全0，试指出以下存储系统的最高地址为多少？ 12K1 216K4 3256K32 解：因为存储系统的最高地址字数十起始地址一1，所以它们的十六进制地址是： 1 7FFH 2 3FFFH 3 3FFFFH

33、 7，24 一个有1M1位的DRAM，采用地址分时送人的方法，芯片应具有几条地址线？ 解：由于1M=210210，即行和列共需20根地址线。所以，采用地址分时送人的方法，芯片应具有10根地址线。 725 试用一个具有片选使能CE、输出使能OE、读写控制WE、容量为8 K8位的sRAM芯片，设计一个16K16位的存储器系统，试画出其逻辑图。 解：采用8K8位的sRAM构成16K16位的存储器系统，必须同时进展字扩展和位扩展。用2片8K8位的芯片，通过位扩展构成8K16位系统，此时需要增加8根数据线。要将8K16位扩展成16K16位的存储器系统，还必须进展字扩展。因此还需2片8K8位的芯片通过同样的位扩展，构成8K16位的存储系统，再及另一个8K16位存储系统进展字扩展，从而实现16K16位的存储器系统，此时还需增加1根地址线。系统共需要4片8K8位的SRAM芯片。 用增加的地址线A13控制片选使能CE便可实现字扩展，两片一样地址的sRAM可构成16位数据线。其逻辑图如图题解7。25所示。其中0和1、2和3分别构成两个8K16位存储系统；非门将A13反相，并将A13和/A13分别连接到两组8K16的片选使能端CE上，实现字扩展。 *AT*B678AC67716A4F009178749FCB99DBED第 18 页