数字电子技术基础模拟试题及答案

数字电子技术基础模拟试题及答案一、单项选择题1.在数字电路中，最能精确描述逻辑函数输出与输入之间逻辑关系的是（）。A.真值表B.逻辑表达式C.波形图D.卡诺图2.将十进制数(25.625A.11001.101B.11001.11C.10011.101D.10011.113.下列逻辑代数定律中，正确的是（）。A.AB.AC.AD.A4.已知某逻辑函数Y=AB―+A―B，在该函数的两个变量A和B中，当A.与逻辑B.或逻辑C.同或逻辑D.异或逻辑5.在TTL门电路中，衡量其带负载能力的参数是扇出系数N。若一个标准TTL与非门的低电平输入电流=−1.6mA，高电平输入电流=40\muA，最大输出低电平电流A.10B.8C.12D.156.在CMOS门电路中，未使用的输入端处理方法错误的是（）。A.对于与门和与非门，多余输入端应接高电平B.对于或门和或非门，多余输入端应接低电平C.多余输入端可以与其他已使用的输入端并联D.多余输入端可以悬空，等效为高电平7.若对64个字节的存储器进行地址编码，至少需要（）位二进制地址码。A.5B.6C.7D.88.下列关于组合逻辑电路与时序逻辑电路的说法中，不正确的是（）。A.组合逻辑电路任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关B.时序逻辑电路包含存储元件，其输出不仅取决于当前的输入，还与电路原来的状态有关C.组合逻辑电路中没有反馈回路，时序逻辑电路中必定包含反馈回路D.时序逻辑电路的电路状态变化是在时钟信号的有效边沿时刻同步发生的，任何时序电路都必须有时钟信号9.JK触发器在时钟信号作用下，当J=1,A.0B.1C.保持原状态D.翻转―10.同步二进制加法计数器通常由JK触发器构成，为保证计数器在时钟作用下正常计数，各级JK触发器的J和K端应满足（）。A.所有触发器的JB.第一级J=K=1，其后各级的J和C.所有触发器的JD.第一级J=K=1，其后各级的J和11.施密特触发器具有两个重要的特性，一是具有两个不同的阈值电压（正向阈值电压和负向阈值电压），二是存在回差电压Δ=−。施密特触发器的主要应用不包括（）。A.波形变换B.脉冲整形C.脉冲鉴幅D.定时与延时12.某数/模转换器（DAC）的分辨率为8位，其参考电压=5A.5B.19.53C.39.06D.5013.在逐次逼近型模/数转换器（ADC）中，若输出为n位二进制数，则完成一次转换需要时钟脉冲的个数为（）。A.nB.nC.nD.214.ROM（只读存储器）在结构上属于（）。A.由与门阵列和或门阵列构成的组合逻辑电路B.仅由或门阵列构成的组合逻辑电路C.包含触发器的时序逻辑电路D.由动态存储单元构成的时序逻辑电路15.可编程逻辑器件（PLD）中，PROM（可编程只读存储器）的结构特点是（）。A.与阵列固定，或阵列可编程B.与阵列可编程，或阵列固定C.与阵列和或阵列均可编程D.与阵列和或阵列均固定二、填空题1.数字电路中的半导体二极管工作在__________区，相当于开关的断开；工作在正向导通区，相当于开关的__________。2.将二进制数(1011001.0113.十进制数(894.逻辑函数Y=AB―+5.在逻辑函数的卡诺图化简中，如果卡诺图上存在包含偶数个相邻项的循环，但无法进一步合并成更大的组，这种特殊的情况称为__________。6.三态门的输出除了高电平和低电平之外，还有第三种状态，即__________态。三态门主要用于实现__________结构，以解决多路数据在总线上的分时传送问题。7.编码器的逻辑功能是将输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的__________。优先编码器的特点是允许__________个输入信号同时有效，但只对其中优先级最高的一个信号进行编码。8.D触发器的特性方程为=__________。若把D触发器的反相输出端Q―接到其输入端D，则电路的状态方程变为=9.施密特触发器的回差电压越大，其抗干扰能力越__________，但同时也越容易丢失幅度较小的脉冲信号。10.一个8位D/A转换器，当输入数字量为10000000（即80H）时，输出模拟电压为3.2V。若输入数字量为11111111（即FFH），则输出模拟电压为__________（忽略最低位LSB的量化误差，按线性比例计算精确值）；若输入数字量为三、判断题1.在数字逻辑电路中，正逻辑体制规定高电平为逻辑“1”，低电平为逻辑“0”。如果在同一电路中改用负逻辑体制，则原来的与门在负逻辑下变成了或门。（）2.TTL与非门输入端悬空时，相当于输入高电平逻辑“1”。对于CMOS逻辑门，输入端悬空时，同样也等效为输入高电平逻辑“1”，可以直接使用。（）3.卡诺图化简逻辑函数时，任意项（Don'tcare）是指在实际电路中不可能出现的输入状态。化简时，任意项既可以当作“1”使用，也可以当作“0”使用，目的是为了获得最简的逻辑表达式。（）4.组合逻辑电路中的竞争冒险现象是由于电路中不同门电路的传输延迟时间不一致造成的。当门电路的两个输入信号同时向相反方向变化时，极有可能在输出端产生瞬间的尖峰干扰脉冲。（）5.在时序逻辑电路中，同步时序电路的所有触发器共用同一个时钟信号，而异步时序电路的各个触发器可以由不同的时钟信号控制。因此，同步时序电路的工作速度总是比异步时序电路快。（）6.移位寄存器不仅能用于存储数据，还可以用于实现数据的串行-并行转换以及并行-串行转换。（）7.在555定时器构成的多谐振荡器中，输出脉冲的占空比可以通过调节充放电回路的电阻来改变，但其占空比永远无法达到50%且可任意调节而不影响振荡频率。（）8.动态RAM（DRAM）依靠电容存储电荷来记忆数据，由于电容存在漏电现象，必须定期进行刷新操作以保持数据不丢失；静态RAM（SRAM）依靠触发器存储数据，不需要刷新。（）9.A/D转换过程中的量化方法有只舍不入法和四舍五入法。采用四舍五入法进行量化时，其最大量化误差为Δ/2，其中10.可编程逻辑阵列（PLA）的结构是与阵列固定、或阵列可编程，这与PROM的结构正好相反。（）四、分析题1.某组合逻辑电路的逻辑函数表达式为Y=（1）写出该函数的真值表。（2）说明该电路存在何种类型的竞争冒险现象。（3）提出一种通过增加冗余项来消除竞争冒险的方法，并写出修改后的最简逻辑表达式。2.逻辑电路图由以下元件构成：输入信号为A和B；首先，信号A和B送入一个与门，得到输出P=AB；同时，信号A取反得到A―，信号B取反得到B―，将A―和B―送入另一个与门，得到输出Q（1）写出输出Y的逻辑表达式，并化简为最简与或式。（2）根据化简后的表达式分析该电路的逻辑功能，并用文字描述。（3）指出该电路通常被称为何种逻辑门（或逻辑运算），并说明其与异或逻辑的关系。3.某时序逻辑电路由三个下降沿触发的JK触发器（F,===触发器的状态方程为=J―+（1）写出各级触发器的状态方程。（2）设电路初始状态为=000（3）画出该电路的状态转换图（用圆圈表示状态，箭头表示转换方向）。（4）分析该时序电路的逻辑功能，并说明其是否具备自启动能力。4.在555定时器构成的单稳态触发器中，若外接定时电阻R=100kΩ，定时电容（1）计算该单稳态触发器的输出脉冲宽度（写出公式并计算结果）。（2）说明触发输入信号应满足什么电平要求才能触发电路进入暂稳态。（3）若在暂稳态持续期间，再次输入触发脉冲，电路的输出状态是否会受到影响？这种现象称为什么？五、设计题1.某工厂有A,B,C三台设备，其运行功率分别为10kW,20k（1）根据题意列出真值表。（2）利用卡诺图化简求出最简的与或逻辑表达式。（3）画出用最少数量的与非门实现的逻辑电路图（允许输入端有反变量提供）。2.试用同步十进制加法计数器芯片74LS160设计一个同步七进制加法计数器。已知74LS160具有同步置数端LD―（低电平有效）和异步清零端―（低电平有效），进位输出端为C。要求状态转换依次为（1）分别采用“反馈清零法”和“反馈置数法”两种方法进行设计。（2）画出采用反馈置数法设计的逻辑电路连线图（可用文字清晰描述各引脚的连接方式）。3.设计一个序列信号发生器，要求产生的序列信号为110101。要求：（1）确定移位寄存器的位数n。（2）根据序列要求列出状态转换真值表。（3）利用D触发器及数据选择器（如8选1数据选择器74LS151）实现该序列发生器，说明数据选择器的地址输入端与数据输入端的连接方式。六、综合计算题1.已知逻辑函数Y(（1）画出该逻辑函数的卡诺图。（2）利用卡诺图化简该逻辑函数，写出最简的与或表达式。（3）若要求全部使用2输入端与非门实现上述最简逻辑函数，请画出逻辑电路图（详细标明连线及各级门电路）。2.在一个倒T形电阻网络D/A转换器中，已知参考电压=−8V，电阻网络中的R=10（1）写出倒T形电阻网络D/A转换器的输出模拟电压的计算公式。（2）当输入数字量=1010时，计算输出电压的值。（3）若要求设计一个输出电压范围为0∼10V的8位DAC，在参考电压保持不变的情况下，应该怎样调整反馈电阻与网络电阻R的比例关系？计算此时的比例系数（忽略最低位分辨误差，假设满量程输出为10V3.一个采用四舍五入量化法的双积分型A/D转换器（ADC），其计数器由三个十进制计数器级联组成，最大计数值为N=999。已知时钟脉冲频率=100（1）计算该ADC完成一次转换所需的最长时间。（2）若在第一次积分阶段（对输入模拟电压积分），计数器计到最大值=999时，积分器输出电压为；在第二次积分阶段（对参考电压积分），计数器记录的计数值为=512。求输入模拟电压的大小。（3）分析双积分型ADC对叠加在输入信号上的工频干扰（如50H一、单项选择题答案及解析1.【答案】A【解析】真值表是将输入变量的所有可能取值组合及其对应的输出函数值列成表格，它最直观、全面地反映了逻辑函数输出与输入之间的逻辑关系。逻辑表达式、波形图和卡诺图虽然也能描述逻辑函数，但真值表是最严谨的基础描述。2.【答案】A【解析】整数部分：25=16+8+1=++，对应二进制为11001。小数部分：0.625×23.【答案】C【解析】选项A应为A+A=A；选项B应为A·4.【答案】D【解析】异或逻辑的定义为“相同为0，不同为1”。其逻辑表达式为Y=AB―+5.【答案】A【解析】扇出系数N取输出低电平时的驱动能力和输出高电平时的驱动能力中的较小值。在低电平状态下，门电路能够驱动的同类门数为=⌊。在高电平状态下，驱动门数为=⌊。因此该门电路的扇出系数为6.【答案】D【解析】对于CMOS门电路，其输入端是场效应管的栅极，阻抗极高，如果悬空，极易积累静电导致栅极击穿损坏，或者感应外界干扰信号导致逻辑状态不稳定。因此CMOS门电路多余的输入端严禁悬空，必须根据逻辑要求接高电平（电源）或低电平（地），或者与其他已用输入端并联。7.【答案】B【解析】64个字节需要区分64种不同的状态。由于=648.【答案】D【解析】D选项表述错误。时序逻辑电路分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。异步时序逻辑电路没有统一的时钟信号，各个触发器的状态变化不是同步发生的。因此“任何时序电路都必须有时钟信号”这一说法不准确，或者说“电路状态变化都在时钟信号有效边沿同步发生”只对同步时序电路成立。9.【答案】B【解析】JK触发器的特性方程为=J―+K―10.【答案】B【解析】同步二进制加法计数器的构成规律为：最低位触发器在每个时钟脉冲到来时翻转，故==1；其后各级触发器只有在前面所有各级触发器输出均为1时，才能在时钟脉冲作用下翻转，因此第i级触发器的驱动方程应为11.【答案】D【解析】施密特触发器由于其滞回特性，主要用于波形变换（如将正弦波变为方波）、脉冲整形（消除噪声干扰）以及脉冲鉴幅（鉴别输入信号的幅度）。而定时与延时功能通常由单稳态触发器或多谐振荡器来实现。12.【答案】B【解析】DAC的分辨率通常定义为最小输出电压（对应输入数字量最低位为1，其余为0）与最大输出电压（满量程）之比。对于n位DAC，其分辨率为。实际应用中，分辨率常用最小分辨电压来表示：=。此处n=8，参考电压=5V，因此13.【答案】C【解析】逐次逼近型ADC的工作原理类似于天平称重。对于n位输出的ADC，需要从最高位（MSB）到最低位（LSB）逐位进行试探比较，每位比较需要一个时钟周期，共n个周期。同时，在比较开始前需要一个时钟周期进行复位和初始化，比较结束后还需要一个周期将结果存入输出寄存器，因此完成一次完整转换需要n+14.【答案】A【解析】ROM在逻辑结构上由一个固定的与门阵列（地址译码器，产生输入变量的全部最小项）和一个可编程的或门阵列（存储矩阵，实现最小项的或运算）组成，用于实现多输出组合逻辑函数。15.【答案】A【解析】PROM的结构为与阵列固定（实现全地址译码，输出所有最小项）、或阵列可编程（通过熔丝或相关技术决定哪些最小项参与或运算，从而实现特定逻辑函数）。二、填空题答案及解析1.【答案】反向截止；闭合（或导通）【解析】在数字电路中，半导体二极管作为开关使用。加反向电压时处于反向截止区，等效为开关断开；加正向电压且大于开启电压时处于正向导通区，等效为开关闭合。2.【答案】89.375；59.6【解析】二进制转十进制：1×+0×+1×+1×+0×+03.【答案】10001001【解析】8421BCD码用4位二进制数表示1位十进制数。8的8421码为1000，9的8421码为1001，因此(89的8421BCD码为100010014.【答案】AB+【解析】已知Y=AB―+5.【答案】静态冒险（或静态险象）【解析】在卡诺图化简中，如果合并圈相切但没有重叠部分，当变量状态发生变化跨越相切边缘时，可能会在输出端产生瞬间的错误电平脉冲。若卡诺图上存在无法被包含在同一个合并圈中的相邻项，这种现象在静态分析中表现为静态冒险（通常分为静态1冒险和静态0冒险）。6.【答案】高阻；总线【解析】三态门的第三种状态是高阻态（High-impedancestate），此时输出端对外呈现极高的阻抗，相当于与后级电路断开。利用三态门这一特性，可以将多个三态门的输出端直接连接在同一根导线（总线）上，通过控制使能端，保证在任何时刻只有一个三态门向总线输出数据，实现分时传送。7.【答案】二进制代码；多【解析】编码器的功能是将特定的输入信号编成对应的二进制代码。优先编码器允许同时有多个输入信号有效，但内部逻辑设定了各输入信号的优先级，它只对优先级最高的那个有效信号进行编码。8.【答案】D；二（或2）【解析】D触发器的特性方程直接为=D。若将Q―接至D端，则D=9.【答案】强【解析】施密特触发器的回差电压Δ越大，意味着输入信号需要发生较大的电压变化才能引起输出状态的再次翻转。因此，对叠加在输入信号上的小幅度的噪声干扰具有更强的抑制作用，即抗干扰能力越强。不过过大的回差电压也会导致对有用小幅信号的识别能力下降。10.【答案】6.35V（或近似为6.4【解析】8位DAC的最大数字量为11111111，对应十进制255。已知输入10000000（十进制128）时输出3.2V，根据线性比例关系：=，解得==6.375V。如果题目明确按比例精确计算，结果为6.375V三、判断题答案及解析1.【答案】正确（√）【解析】根据正负逻辑的转换规则，正逻辑下的与运算对应于负逻辑下的或运算；正逻辑下的或运算对应于负逻辑下的与运算。这是因为正逻辑用高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0；而负逻辑用低电平表示逻辑1，高电平表示逻辑0，两者的逻辑取值刚好相反。2.【答案】错误（×）【解析】TTL门电路输入端悬空时，由于内部多发射极晶体管的基极通过电阻接电源，相当于输入高电平。但是，CMOS门电路的输入端是场效应管的栅极，绝缘电阻极高，悬空时极易感应静电电荷导致栅极击穿损坏，或者拾取外界干扰导致逻辑状态不确定，因此CMOS门电路的输入端绝对不允许悬空。3.【答案】正确（√）【解析】任意项是指在某些实际应用中，输入变量的特定组合状态永远不会出现，或者在这些组合状态下输出函数的值是0还是1对系统功能没有影响。在卡诺图化简时，为了获得尽可能大的合并圈，达到最简的目的，我们可以根据需要将任意项视为“1”或“0”参与化简。4.【答案】正确（√）【解析】竞争是指输入信号通过不同路径到达输出端的时间有先后。当门电路的两个输入信号同时向相反状态变化时，由于传输延迟时间的差异，可能在输出端短暂地出现不应有的尖峰脉冲（毛刺），这种现象称为冒险。这是组合逻辑电路中常见的动态现象。5.【答案】错误（×）【解析】同步时序电路虽然共用同一时钟，避免了时钟偏移问题，但由于同步电路通常需要满足严格的时序约束（建立时间和保持时间），其最高工作频率受限于电路中最长路径的延迟。而异步时序电路由于没有统一时钟的严格时序窗口限制，某些模块在局部逻辑完成后即可触发下一级，部分情况下可以达到很高的局部速度。说同步时序电路工作速度“总是”比异步时序电路快是片面的。6.【答案】正确（√）【解析】移位寄存器不仅可以存储二进制数据，还可以通过在时钟脉冲作用下将数据依次左移或右移，从而将串行输入的数据变为并行输出（串入并出），或将并行输入的数据依次变为串行输出（并入串出）。7.【答案】错误（×）【解析】在传统的555定时器构成的多谐振荡器中，由于电容充电和放电回路共用同一个电阻（或存在二极管隔离），通常很难实现完全独立的充放电时间调节。但若在电路中加入二极管将充放电回路分离，完全可以设计出占空比为50%且不影