《数字电子技术基础》课后习题及参考答案.pdf

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1、第第 1 1 章章 习题与参考答案习题与参考答案【题 1-1】将以下十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数。125；243；356；478解：125=110012=318=1916243=1010112=538=2B16356=1110002=708=38164 10011102、1168、4E16【题 1-2】将以下二进制数转换为十进制数。110110001；210101010；311110001；410001000解：110110001=177210101010=170311110001=241410001000=136【题 1-3】将以下十六进制数转换为十进制数。1FF；23FF；

2、3AB；413FF解：1 FF16=2552 3FF16=10233 AB16=1714 13FF16=5119【题 1-4】将以下十六进制数转换为二进制数。111；29C；3B1；4AF解：1 1116=0001000122 9C16=1001110023 B116=1011 000124 AF16=101011112【题 1-5】将以下二进制数转换为十进制数。11110.01；21010.11；31100.101；41001.0101解：1 1110.012=14.252 1010.112=10.753 1001.01012=9.3125【题 1-6】将以下十进制数转换为二进制数。120.

3、7；210.2；35.8；4101.71解：120.7=10100.10112210.2=1010.00112135.8=101.110024101.71=1100101.10112【题 1-7】写出以下二进制数的反码与补码最高位为符号位。101101100；211001100；311101110；411110001解：101101100是正数，所以其反码、补码与原码相同，为01101100211001100 反码为 10110011，补码为 10110100311101110 反码为 10010001，补码为 10010010411110001 反码为 10001110，补码为 100011

4、11【题 1-8】将以下自然二进制码转换成格雷码。000；001；010；011；100；101；110；111解：格雷码：000、001、011、010、110、111、101、100【题 1-9】将以下十进制数转换成 BCD 码。（1）25；234；378；4152解：125=0010 0101BCD234=0011 0100BCD378=0111 1000BCD4152=0001 0101 0010BCD【题 1-10】试写出 3 位和 4 位二进制数的格雷码。解：4 位数格雷码；0000、0001、0011、0010、0110、0111、0101、0100、1100、1101、1111

5、、1010、1011、1001、1000、2第第 2 2 章习题与参考答案章习题与参考答案【题 2-1】试画出图题 2-1a所示电路在输入图题2-1b波形时的输出端B、C 的波形。图题 2-1解：.A.B、C.【题 2-2】试画出图题 2-2a所示电路在输入图题2-2b波形时的输出端 X、Y 的波形。图题 2-2解：.AB.X.Y.【题 2-3】试画出图题 2-3a所示电路在输入图题2-3b波形时的输出端 X、Y 的波形。图题 2-3解：.AB.X.Y.3【题 2-4】试画出图题 2-4a所示电路在输入图题2-4b波形时的输出端 X、Y 的波形。图题 2-4解：.AB.XY.【题 2-5】试设

6、计一逻辑电路，其信号 A 可以控制信号 B，使输出 Y 根据需要为 Y=B 或Y=B。解：可采用异或门实现，Y AB AB，逻辑电路如下：.A.=1 1Y.B.【题 2-6】某温度与压力检测装置在压力信号 A 或温度信号 B 中有一个出现高电平时，输出低电平的报警信号，试用门电路实现该检测装置。解：压力信号、温度信号与报警信号之间的关系为：Y A B，有如下逻辑图。.A.1 1Y.B.【题 2-7】某印刷裁纸机，只有操作工人的左右手同时按下开关 A 与 B 时，才能进行裁纸操作，试用逻辑门实现该控制。解：开关 A、B 与裁纸操作之间的关系为Y A B，逻辑图如下：.A.&Y.B.【题 2-8】

7、某生产设备上有水压信号 A 与重量信号 B，当两信号同时为低电平时，检测电路输出高电平信号报警，试用逻辑门实现该报警装置。解：水压信号 A、重量信号 B 与报警信号之间的关系为Y A B，逻辑图如下：.A.1 1Y.B.【题 2-9】如果如下乘积项的值为 1，试写出该乘积项中每个逻辑变量的取值。1AB；2ABC；3ABC；4ABC4解：1A=1，B=12A=1、B=1、C=03A=0，B=1，C=04A=1，B=0 或 C=1【题 2-10】如果如下和项的值为 0，试写出该和项中每个逻辑变量的取值。1A B；2A BC；3A BC；4A B C解：1A=0，B=02A=0，B=1 或 C=13

8、A=1，B=0，C=14A=0，B=1 或 C=0【题 2-11】对于如下逻辑函数式中变量的所有取值，写出对应 Y 的值。1Y ABC AB；2Y (A B)(A B)解：1Y ABC AB A（C B）A00001111B00110011C01010101Y000011012Y (A B)(A B)A当 A 取 1 时，输出 Y 为 1，其他情况 Y=0。【题 2-12】试证明如下逻辑函数等式。（C C）AC AB AC；1AB ABC AB；2AB3A(BC BC)AC A(BC)AC解：1左边 AB ABC AB（1C）AB 右边2左边=AB（C C）AC AB AC 右边3左边=A（B

9、C BC）AC A（BC）AC 右边【题 2-13】对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。（C D）1Y1 A B；2Y2 AB；3Y3 AB；4Y4（A BC CD）BC解：1Y1 A B AB2Y2 AB A B（C D）AB （C D）A B CD3Y3 AB54Y4 （A BC CD）BC （ABC（C D）BC ABC ABCD BC ABC BC AB BC【题 2-14】试用代数法化简如下逻辑函数式。1Y1 A(A B)；2Y2 BC BC；3Y3 A(A AB)解：1Y1 A(A B)=A2Y2 BC BC=C3Y3 A(A AB)=A【题 2-15】试用代数法将如下逻辑函数式化简

10、成最简与或式。1Y1 AB ABC ABCD ABC DE；2Y2 AB ABC A；（A B）C AB3Y3 AB 解：1Y1 AB ABC ABCD ABC DE AB2Y2 AB ABC A=AC（A B）C AB=ABC3Y3 AB【题 2-16】试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。1Y1 ABC(A BC)ABCD；2Y2 ABCD ABCD ABCD；3Y3 ABC(AB C(BC AC)解：1Y1 ABC(A BC)ABCD=AB2Y2 ABCD ABCD ABCD=ABCD3Y3 ABC(ABC(BC AC)=ABC【题 2-17】将如下逻辑函数式转换成最小项之和形式。

11、AB CD)；1Y1(A B)(C B)；2Y2(A BC)C；3Y3 AB CD(4Y4 AB(BC BD)解：1Y1(A B)(C B)=2Y2(A BC)C=5，6，7）m（1，7）m（5，6AB CD)=3Y3 AB CD(7，11，12，13，14，15）m（3，4Y4 AB(BC BD)15）m（13，【题 2-18】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。1Y1 ABC ABC B；2Y2 A ABC AB；3Y3 AC AB AB；4Y4 AB C AC C解：1Y1 ABC ABC B2Y2 A ABC AB；3Y3 AC AB AB4Y4 AB C AC C.BCA000111100

12、11.11111.Y1 A BBCA000111100.11111.Y2 ABCA000111100.11111.Y3A.BCA00011110011.11111.Y4AC7【题 2-19】试用卡诺图化简如下逻辑函数式。解：1F(A,B,C,D)m(0,1,2,8,9,10,12,13,14,15)；.CDAB00.00101111101011111.1111.101Y1ABBDBC2F(A,B,C,D)AB000111.m(2,4,5,6,7,11,12,14,15)；CD.000111101111111.1.1.10Y2ABBDA CDACD3F(A,B,C,D)m(0,2,4,6,7,8

13、,12,14,15).CDAB00011100111101111011111.10.Y3CDADBC【题 2-20】试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式。解：1F(A,B,C,D)m(3,5,8,9,10,12)d(0,1,2,13)；.CDAB00.00X01X111110X011111.X1.101Y1ABBDACCD82F(A,B,C,D)m(4,5,6,13,14,15)d(8,9,10,12)；.CDAB00.000111100111.1XX11X.1.1110XY2BCBDAB3F(A,B,C,D)m(0,2,9,11,13)d(4,8,10,15).CDAB00.001X01

14、111010111.1X1.X1.10XY3ADBD【题 2-21】将如下逻辑函数式画成真值表。解：1Y1 AB BC；A00001111B00110011C01010101Y1000100112Y2(A B)C；A00001111B00110011C01010101Y0001010193Y3(A B)(BC)A00001111B00110011C01010101Y00011101【题 2-22】将如下逻辑函数式画成真值表。解：1F1 ABC ABC ABC；A00001111B00110011C01010101Y001001012F2 ABCD ABCD ABCD ABC DA0000000

15、011111111B0000111100001111C0011001100110011D0101010101010101Y100001100100000010【题 2-23】写出图题 2-23 所示逻辑电路的逻辑函数式。图题 2-23解：1Y AB A B2Y （A B）C AC BC【题 2-24】画出如下逻辑函数式的逻辑电路图。1AB AB；.A.1&1 1Y1.B1.&.2AB AB ABC；AB.1&1&1 1Y2.C.3AB(C D)；.AB.CD1&Y3.1 11.4A B(C D(BC).ABCD 1 1&1.1 1&1 1Y4.11【题 2-25】写出表题 2-25 的与或逻辑

16、函数式。Y ABC ABC ABC ABC表题 2-25ABC000001010011100101110111Y01001101【题 2-26】用与非门实现如下逻辑函数。1F ABC=ABC.AB.C&.&.F.2F ABCD=AB CD ABCD.AB.CD&F.3F (A B)(C D)=AC BC AD BD AC BC AD BD AC BC AD BD.A&.BCD&.F.12【题 2-27】用或非门实现题 2-26 中的逻辑函数。1F ABC=ABC A B C.A.111.BC 1 1F.2F ABCD=AB CD A B C DA.111.BCD 1 11.F.1.3F (A

17、B)(C D)=AC BC AD BD AC BC AD BD AC BC AD BD（AC）（BC）（A D）（B D）（AC）（BC）（A D）（B D）.A.111.1 1 1 1 1 1 1 1.BCD 1 1F.113第第 3 3 章习题与参考答案章习题与参考答案【题 3-1】试画出 74HC 与 74LS 系列逻辑门电路的输出逻辑电平与输入逻辑电平示意图。解：74HC 系列5V：74LS 系列：.5V4.44 VVCCVOH5VVCC3.5VVIH2.5 VVt2.7V2.0VVOHVIH1.5VVIL1.1 V.VtVILVOLGND5V LS0.5V0V.VOLGND0.8V0

18、.5V5V CMOS0V【题3-2】某逻辑门的输入低电平信号范围为312 V，输入高电平范围为312 V。假设该逻辑门的输入电压值为5 V、8 V、+5 V、+8 V，对于正逻辑约定，这些电压值各代表什么逻辑值？假设是采用负逻辑约定，这些电压值各代表什么逻辑值？解：5V、8V代表逻辑 0；+5V、+8V代表逻辑 1假设是复逻辑：5V、8V代表逻辑 1；+5V、+8V代表逻辑 0【题 3-3】CMOS 非门电路采用什么类型的MOS 管？解：采用一个 PMOS 管和一个 NMOS 管。【题 3-4】试确定图题 3-4 所示的 MOS 管中，哪些是导通的？哪些是截止的？图题 3-414解：a通；b通

19、；c通；d通【题 3-5】试分析图题 3-5 所示 MOS 电路的逻辑功能，写出 Y 端的逻辑函数式，并画出逻辑图。图题 3-5解：A0000000011111111B0000111100001111C0011001100110011D0101010101010101Y1000100010000000Y AC D BC D15A0000000011111111B0000111100001111C0011001100110011D0101010101010101Y1111111011101110Y AB C D【题 3-6】请查阅 74HC04 手册，确定该器件在 4.5 V 电源时的高电平与低

20、电平噪声容限。解：查手册 74HC04，VCC=4.5V 时：VIHmin=3.15V，VILmax=1.35V20A 负载电流时：VOHmin=4.4V，VOLmax=0.1VVNL=VILmaxVOLmax=1.35V0.1V=1.25VVNH=VOHminVIHmin=4.4V3.15V=1.25V4mA 负载电流时：VOHmin=4.18V，VOLmax=0.26VVNL=VILmaxVOLmax=1.35V0.26V=1.09VVNH=VOHminVIHmin=4.18V3.15V=1.03V【题 3-7】某门电路的输出电流值为负数，请确定该电流是拉电流还是灌电流。解：流出芯片的电流

21、为负数，因此为拉电流。【题 3-8】请查阅 74HC04 手册，确定该器件在拉电流 4 mA 负载时，可否保持 VOHmin 4VVCC=4.5V。解：可以保持 VOH4V，因为 VOHmin=4.18V【题 3-9】请查阅 74HC04 手册，确定该器件在灌电流 4 mA 负载时，可否保持 VOLmax 0.4VVCC=4.5V。解：可以保持 VOLB.A=B图题 4-20解：A1/2n，有 2n100可知 n 应该大于等于 7，因此 D/A 转换器的位数至少 7 位。【题 11-10】解释什么是 D/A 转换器的偏移误差？偏移误差可消除吗？解：偏移误差是D/A 转换器输入数字为 0 时，输

22、出电压不为0，输出电压的大小就是83偏移误差，偏移误差可以用在输出电压上叠加电压的方法消除。【题 11-11】如果 D/A 转换器的参考电源发生了变化，将引起哪种误差？解：引起增益误差。【题 11-12】如果 D/A 转换器 0832 的输入数字为 AF16，参考电压为 5V，其输出电流IOUT1是多少？VREFAF5V175（16）0.2278mA15k25615k 256解：IOUT1【题 11-13】在学过的几种 A/D 转换器中，哪种转换速度快？哪种转换位数多？解：并联 A/D 转换速度最快，位数最多。【题 11-14】逐次比拟式 A/D 转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系？解：

23、转换时间取决于转换转换位数，假设位数为n，转换时钟周期为TC，那么最小转换时间是 nTC。【题 11-15】某 10 位 A/D 转换器的参考电压为 4.096V，该转换器能区分的输入模拟信号最小变化量为多少？分辨率是多少？解：最小变化量是 4mV，分辨率是 1/1024=0.097%【题 11-16】A/D 转换器的采样频率与输入信号频率之间应该满足什么关系？解：按照采样定理，采样频率至少是输入信号最高有效频率的2 倍。【题 11-17】采样/保持电路的作用是什么？解：采样保持电路可以在 A/D 转换期间保持输入 A/D 转换器的电压稳定，减小转换误差。【题 11-18】如何采用一个 A/D

24、 转换器实现多路模拟量转换？解：可以采用多路转换器，就是采用模拟开关选择A/D 转换器的输入信号。【题 11-19】A/D 转换器 0809 的输入电压与输出数字之间，具有什么关系？VINVREF（）256解：N VREF（）VREF（）【题 11-20】试用 D/A 转换器 0832 与计数器 74LS161 组成 10 个台阶的阶梯电压发生器，要求画出完整原理图。从 0V 不断升高，每次升高一个台阶，在最高电压处返回 0V 后，再84重复升高过程的电压波形就是阶梯电压解：根据题意有原理图如下。.+5VCLK.1910723456.CLRLOADENTENPCLKABCD74161RCOQA

25、QBQCQD1514131211&765416151413+5V19121718+5VU1D0D1D2D3D4D5D6D7ILECSWR1XFERWR2DAC08 32RfbIOUT1IOUT291112R1+2.5V1kU3R3.+12V10kTL431R2823UVREF8+5V+210k1LM258Vo ut.VCCGNDGND20310-12V.4*【题 11-21】试用 A/D 转换器 0804 组成一个 8 位 A/D 转换电路，输入模拟电压范围为05V，采用 2 个十六进制显示的共阳数码管显示转换结果，用 CPLD 器件 MAX7128S 实现、并用 Verilog HDL 描述

26、十六进制-7 段译码器。要求画出完整电路图与十六进制-7 段译码器的Verilog HDL 描述。第第 1212 章章 习题与参考答案习题与参考答案85【题12-1】某数字电路输入端低电平有效，试设计一个按键电路给该数字电路输入端提供信号。解：.+5V510VO.KEY.【题 12-2】试设计一个输出低电平有效消除抖动的按键电路。解：.+5VR11kR2.C133F74LS14VO.20KEY.【题 12-3】试设计一个开关量光耦隔离电路，当某开关闭合时，向数字电路输出高电平有效的信号数字电路侧电源为+5V，开关量侧电源为+12V。R1SW12V2.4 k.+5VC10.1 uF.BATLED

27、COM10kVO输入.数字系统.【题 12-4】现有 74LS160 需要外接发光二极管显示其输出端的电平，要求输出高电平使86发光二极管亮，试设计该电路电源为+5V。解：.1910723456CLRLOADENTENPCLKABCD74160.RCOQAQBQCQD151413121174LS041111.+5V.510510510510【题 12-5】试设计一个采用 74HC595 的 8 位共阳数码管显示电路，由于室内显示，不需要很亮，可以采用 74HC595 直接驱动电源为+5V。解：采用 74HC595 扫描驱动。电路图如下：.n8n7n6n5n4n3n2n1h g f e d c

28、b a15510 x 8117 4 2 1 1011HQw.7 4 2 1 105 3n8n7n6n5129861234SM2n4n3n2n115129861 2 3 4 5 6 7 91 2 3 4 5 6 7 9a b c d ef g h1234SM1a b c d ef g h5 3QAQBQCSRCKQDQEQF74QGHC595SERQQHH 1131210111413121011DATA.14U1QAQBQCSRCKQDQEQF74QGHC595SERQQHH 1.RCKGRCLRSRCKGSRCLRU2+5VRCKSRCK.【题 12-6】某继电器工作电压 12V，工作电流 5

29、0mA，假设采用 74LS00 门电路输出的有效高电平控制，试设计该继电器驱动电路。解：.+12VD11N4148123RLYQ1.9013继 电 器.&74LS00/45.1k.基极限流电阻 RB=VOH-0.7/0.4mA=4.3k，选 5.1k。这里取 VOH=2.4V，VBE=0.7V验证：IB=VOH-0.7/5.1 k=0.33mA，IC=IB=3.33180=59mA由于集电极电流 IC 大于继电器工作电流，所以可以使三极管饱和。【题 12-7】某继电器工作电压 6V，工作电流 50mA，假设采用 74HC04 门电路输出的有87效高电平控制，试设计光耦隔离电路驱动该继电器电源为

30、+6V。解：.+6V.D1RY174HC04/6.U112TLP521-1.1N400143.1R23.3k33kQ19013R1330R3TLP521 二极管的电流为 IF=VOH-1V/330=4V-1V/3301mA，由于 TLP521的电流传输比 CTR=16，假设取最小值 1，那么流过光耦三极管的电流为1mA，该电流流入 9013 的基极忽略电阻 R3，使流入9013 集电极的临界饱和电流为180mA=180，远大于继电器的工作电流50mA，因此 9013 可以可靠饱和。.【题 12-8】非门 74LS04 输出低电平有效，现需要驱动电压为 12V、线圈阻值为 300 的继电器，试设

31、计该继电器的驱动电路。解：继电器工作电流为 12V/300=40mA.+12V+5V.R1360U1112TLP521-1.D11N400143RY1.R23.3k33kQ1901374LS04/6R3由图，TLP521 二极管的电流为 IF=5V-1.5V/91=3.5V/3601mA，由于TLP521 的电流传输比 CTR=16，假设取最小值 1，那么流过光耦三极管的电流为1mA，该电流流入9013 的基极忽略电阻 R3，使流入 9013 集电极的临界饱和电流为 180mA=180，远大于继电器的工作电流40mA，因此 9013 可以可靠饱和。.【题 12-9】某共阳数码管中每段都是由 4

32、 个发光二极管串联构成，假设数码管驱动电源为 12V，试采用 74LS247 译码电路设计该数码管的驱动电路可用 ULN2803。88解：.+5V1131211109151411111174LS04.+12V.4537126BI/RBORBILTABCD74247abcdefg数码管123456789IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8GND.OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8COM181716151413121110.240 x 874LS04/62803图中，流过数码管中发光二极管电流为：12V-1.84/240=20mA。【题 12-10】试采用

33、 MOC3063 设计一个 74LS04 输出有效高电平驱动交流 220V、5A 电炉丝负载的电炉。.+5VRD1k12.U1MOC3 06365R2330D1BTA12AC 220V39N.A2A1Rs0.0 1FCsLJQ11RB3kQ13过零检测.4R3360G交流负载74LS049013.【题 12-11】试用 74LS244、74LS76、74LS247、门电路和三极管设计一个 4 位共阳数码管扫描显示电路。解：该例原理图如下：89.+5V1JC11KFF1&.74LS7 6+12VCLK1JFF0C11K74LS7 674061k4701k90124701k90124701k901

34、2470&90123838383a b c d efg ha b c d efg ha b c d efg hBCD1BCD2124681911131517ENA1A2A3A4ENA5A6A7A874LS2 44.VCCY1Y2Y3Y4Y1Y2Y3Y4GND2018161412975310.a b c d efg h5+5V7406共阳数码管4708.7 6 4 2 11907 6 4 2 11907 6 4 2 11904537126BI/RBORBILTABCD74LS2 47abcdefg1312111091514.BCD3BCD4124681911131517ENA1A2A3A4ENA5A6A7A874LS2 44.VCCY1Y2Y3Y4Y1Y2Y3Y4GND.2018161412975310.7 6 4 2 119055590