2025年脉冲与数字电路模拟试题及答案

2025年脉冲与数字电路模拟试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.以下关于CMOS门电路的描述中，错误的是（）。A.输入高电平典型值为VDDB.静态功耗极低C.输出高电平与VDD无关D.抗干扰能力优于TTL电路2.逻辑函数F=AB+BC+AC的最小项表达式为（）。A.Σm(3,5,6,7)B.Σm(1,2,4,7)C.Σm(2,3,5,7)D.Σm(3,4,5,6)3.若主从JK触发器的CP脉冲为500kHz方波，且J=K=1，则输出Q的频率为（）。A.250kHzB.500kHzC.1MHzD.125kHz4.某4位二进制加法计数器的初始状态为1001，经过7个CP脉冲后，状态变为（）。A.0000B.0010C.0011D.01005.用555定时器构成单稳态触发器时，若触发脉冲宽度大于暂稳态时间，则会导致（）。A.输出脉宽变窄B.电路无法正常翻转C.输出脉宽由触发脉冲决定D.暂稳态时间延长6.8位D/A转换器的最小分辨电压为0.02V，当输入二进制数10101010时，输出电压为（）。A.3.4VB.3.6VC.3.8VD.4.0V7.下列电路中，属于时序逻辑电路的是（）。A.优先编码器B.数据分配器C.移位寄存器D.数值比较器8.若同步RS触发器的R=1、S=0，CP上升沿到来时，输出Q的状态为（）。A.保持原态B.置1C.置0D.不确定（约束状态）9.用3线-8线译码器74HC138和门电路实现逻辑函数F=A̅B+AC，需要连接的输入线为（）。（设A为高位，C为低位）A.Y̅0、Y̅2、Y̅5、Y̅7B.Y̅1、Y̅3、Y̅4、Y̅6C.Y̅2、Y̅3、Y̅5、Y̅7D.Y̅0、Y̅1、Y̅6、Y̅710.某施密特触发器的正向阈值电压V_T+=3.5V，负向阈值电压V_T-=1.5V，当输入信号为三角波（0~5V线性变化）时，输出信号的高电平宽度对应输入电压范围是（）。A.1.5V~3.5VB.3.5V~5VC.0~1.5VD.1.5V~5V二、填空题（每空1分，共20分）1.逻辑代数中，吸收律A+AB=______，冗余律AB+A̅C+BC=______。2.TTL门电路的输入短路电流I_IL是指输入端接地时的______电流，其值越大，对前级门的______能力要求越高。3.主从JK触发器存在______现象，为避免该问题，应保证在CP=1期间______。4.4位环形计数器的有效状态数为______，若需要10个有效状态，应采用______计数器。5.555定时器构成多谐振荡器时，其振荡频率主要由______和______决定，占空比可通过调整______实现。6.8位A/D转换器的分辨率为______（设满量程电压为5V），若输入电压为3.2V，转换结果的二进制数为______。7.同步时序逻辑电路的状态转换由______和______共同决定，其分析步骤包括：写方程、列______、画______。8.用4位二进制计数器74HC161构成13进制计数器，采用反馈清零法时，应将状态______译码后接至______端；采用反馈置数法时，若预置数为0001，则应将状态______译码后接至______端。三、分析题（共30分）1.（10分）分析图1所示组合逻辑电路的功能。要求：写出输出F1、F2的逻辑表达式，化简后列出真值表，说明电路功能。（图中门电路均为CMOS器件）图1：输入A、B、C，经与非门G1（输入A、B）、或非门G2（输入B、C），G1输出接非门G3，G2输出接非门G4；G3和G4输出接与门G5得F1，G1和G2输出接或门G6得F2。2.（10分）图2为同步时序逻辑电路，其中FF1、FF2为边沿D触发器，CP为时钟脉冲，分析其逻辑功能。要求：写出驱动方程、状态方程、输出方程，列出状态转换表，画出状态图，说明电路类型及特点。图2：FF1的D1=Q2̅，FF2的D2=Q1⊕Q2，输出Z=Q1Q2。3.（10分）图3为555定时器构成的应用电路，已知R1=10kΩ，R2=20kΩ，C=0.1μF，VCC=12V。（1）判断电路类型；（2）计算输出信号的周期和占空比；（3）若将R2改为可调电阻（0~50kΩ），分析占空比的可调范围。四、设计题（共30分）1.（15分）设计一个3人表决电路，要求：当至少2人同意（输入A、B、C为1表示同意）时，输出F=1（绿灯亮）；若3人全反对（A=B=C=0），输出F=2（红灯亮）；其他情况F=0（无灯亮）。要求用3线-8线译码器74HC138和最少的门电路实现，画出逻辑图。2.（15分）设计一个彩灯控制电路，要求4盏灯L1~L4按以下规律循环：L1亮→L1L2亮→L2L3亮→L3L4亮→L4亮→全灭→重复（每个状态持续1秒）。可用器件：555定时器、4位双向移位寄存器74HC194、门电路及必要电阻电容。（1）设计1Hz时钟信号产生电路（555多谐振荡器，要求占空比约50%，选R1=R2=10kΩ，计算电容C）；（2）设计移位寄存器的控制逻辑，画出完整电路图。答案一、选择题1.C2.A3.A4.B5.B6.A7.C8.C9.A10.B二、填空题1.A；AB+A̅C2.输入；拉电流驱动3.一次变化；输入信号不发生翻转4.4；扭环形（约翰逊）5.R1、R2；C；R1、R2的比值6.5V/256≈0.0195V；10100011（近似值）7.输入信号；当前状态；状态转换表；状态图8.1101（13）；CLR̅；1110（14）；LOAD̅三、分析题1.（1）逻辑表达式：G1输出=A̅B̅（与非门），G2输出=B̅C̅（或非门）；G3输出=AB（非门反相），G4输出=B+C（非门反相）；F1=G3·G4=AB(B+C)=AB（吸收律）；F2=G1+G2=A̅B̅+B̅C̅=B̅(A̅+C̅)=B̅(AC)̅（摩根定律）。（2）真值表：ABC|F1F2000|01001|01010|00011|00100|01101|01110|10111|10（3）功能：F1在A=B=1时为1（与逻辑）；F2在B=0且A、C不同时为1时为1（B=0时检测A和C是否全1）。2.（1）驱动方程：D1=Q2̅，D2=Q1⊕Q2；（2）状态方程（CP上升沿触发）：Q1ⁿ⁺¹=D1=Q2̅ⁿ，Q2ⁿ⁺¹=D2=Q1ⁿ⊕Q2ⁿ；（3）输出方程：Z=Q1Q2；（4）状态转换表：现态Q2Q1|次态Q2ⁿ⁺¹Q1ⁿ⁺¹|Z00|0⊕0=0,0̅=1→01|001|0⊕1=1,1̅=0→10|010|1⊕0=1,0̅=1→11|011|1⊕1=0,1̅=0→00|1（5）状态图：00→01→10→11→00（循环）；（6）功能：4状态同步计数器，Z在状态11时输出1个脉冲，为模4计数器，自启动（无无效状态）。3.（1）电路类型：多谐振荡器（无稳态电路）；（2）周期T≈0.7(R1+2R2)C=0.7×(10k+2×20k)×0.1μF=0.7×50k×0.1μ=3.5ms；占空比q=(R1+R2)/(R1+2R2)=(30k)/(50k)=60%；（3）R2可调时，占空比q=(R1+R2)/(R1+2R2)；当R2→0时，q≈10k/(10k)=100%（不可行，因R2=0时电容无法放电）；当R2→50k时，q=(10k+50k)/(10k+100k)=60/110≈54.5%。实际可调范围约50%~90%（需保证R2≥小电阻避免短路）。四、设计题1.（1）功能分析：F=1（绿灯）：AB+AC+BC（至少2个1）；F=2（红灯）：A̅B̅C̅（全0）；其他情况F=0（A̅B̅C、A̅BC̅、AB̅C̅）。（2）74HC138输出Y̅0~Y̅7对应输入A̅B̅C̅~ABC（A为高位）。F1（绿灯）=AB+AC+BC=Σm(3,5,6,7)=Y̅3·Y̅5·Y̅6·Y̅7̅（与非门实现）；F2（红灯）=A̅B̅C̅=Y̅0；（3）逻辑图：74HC138的A2=A，A1=B，A0=C；Y̅3、Y̅5、Y̅6、Y̅7接与非门输入，输出为F1；Y̅0接非门输出F2（红灯），F1接绿灯。2.（1）555多谐振荡器（占空比50%需R1=R2）：周期T=1s=0.7(R1+2R2)C（但占空比50%时需R1=R2，此时T=0.7×3R1×C）；因R1=R2=10kΩ，T=0.7×3×10k×C=21k×C=1s→C≈1s/(21k)≈47.6μF（取47μF）。（2）74HC194控制：初始状态设为S1S0=10（右移），并行输入D3D2D1D0=0001（L1亮）；状态转换：0001（L1）→右移→0010（L1L2）→右移→0100（L2L3）→右移→1000（L3L4