数字电子技术基础试题模拟题及答案

数字电子技术基础试题模拟题及答案(2)单项选择题1.十进制数25.625转换为二进制数为（）。A.11001.101B.11001.11C.10011.101D.10011.112.逻辑函数F=A.AB.AC.AD.A3.在TTL门电路中，肖特基三极管的主要作用是（）。A.提高开关速度B.增加负载能力C.降低功耗D.提高抗干扰能力4.若将一个TTL与非门的多余输入端悬空，其逻辑功能相当于（）。A.接高电平B.接低电平C.接地D.不确定5.在CMOS逻辑门电路中，输入端通过一个10kA.高电平B.低电平C.不确定D.高阻态6.一个8选1数据选择器，其地址输入端（选择控制端）的个数为（）。A.2B.3C.4D.87.同步SR触发器在时钟脉冲CP=1期间，若输入SA.0B.1C.保持原态D.不确定8.将边沿D触发器的Q―端连接到DA.T触发器B.T'触发器C.JK触发器D.SR触发器9.一个4位二进制同步加法计数器，其初始状态为0000。当输入第12个计数脉冲后，计数器的状态为（）。A.1011B.1100C.0011D.111110.下列关于组合逻辑电路与时序逻辑电路的区别，说法正确的是（）。A.前者有触发器，后者没有B.前者的输出仅取决于当前输入，后者不仅取决于当前输入还与原状态有关C.前者存在反馈，后者不存在D.前者有时钟信号，后者没有11.对于一个n位的D/A转换器，其分辨率为（）。A.B.C.D.−12.在A/D转换器中，转换速度最快的是（）。A.并联比较型B.逐次逼近型C.双积分型D.计数式13.只读存储器（ROM）在结构上主要由两部分组成，它们是（）。A.地址译码器和存储矩阵B.数据选择器和寄存器C.编码器和计数器D.译码器和数据选择器14.在逻辑函数的卡诺图化简中，为防止出现竞争冒险现象，常采用增加冗余项的方法，增加冗余项的原则是（）。A.乘积项中包含更多的变量B.使卡诺图上的圈尽可能大C.增加的乘积项能够将原来相切的两个圈桥接起来D.消除所有的孤立的“1”小方格15.施密特触发器的主要特性是（）。A.具有两个稳态，且状态转换需要触发脉冲B.具有两个稳态，且具有滞回特性C.只有一个稳态和一个暂稳态D.没有稳态，只有两个暂稳态填空题1.在逻辑代数中，最基本的逻辑运算有与运算、或运算和______运算。2.十进制数−383.逻辑函数F(4.三态门输出的三种状态分别是高电平、低电平和______。5.在组合逻辑电路中，由于信号通过门电路存在传输延迟时间，导致输出端出现短暂的错误信号，这种现象称为______。6.JK触发器的特性方程为=______。7.时序逻辑电路按照其触发器状态更新是否同步，分为______时序电路和异步时序电路。8.4位二进制计数器最多可以计______个状态。9.在多谐振荡器中，状态自动翻转的原因是电路内部电容的______过程。10.对于一个10位逐次逼近型A/D转换器，完成一次转换需要______个时钟脉冲周期。简答与分析题1.简述TTL与非门和CMOS与非门在多余输入端处理方式上的区别，并说明理由。2.分析图示逻辑电路（假设为两输入与门和两输入或门构成的组合逻辑电路：F=3.解释同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路在设计时的主要难点差异，并说明异步时序电路中需要遵守的基本设计准则是什么。4.详细说明逐次逼近型模数转换器（SARADC）的工作原理，并比较其与双积分型ADC在转换精度和速度上的特点。综合设计题1.用3线-8线译码器74LS138和最少数量的与非门实现逻辑函数F(2.采用边沿触发的JK触发器设计一个同步七进制加法计数器。要求状态转移图为000→3.由555定时器构成的多谐振荡器电路中，已知电源电压=12V，外接电阻=10kΩ(1)输出信号的高电平时间、低电平时间和振荡频率f。(2)占空比q。(3)若需要将占空比调整为50而不改变振荡频率，应如何修改电路参数？4.已知某同步时序逻辑电路的状态方程为=X⊕，=X(1)求出该电路的驱动方程。(2)画出该电路在初始状态=00，输入X答案与解析单项选择题1.答案：A解析：整数部分：25=16+8+1=++，对应二进制为11001。小数部分：0.6252.答案：A解析：F=AB―+B+A―B=AB―+B(1+A―3.答案：A解析：普通TTL门电路中的三极管在饱和导通时存在电荷存储效应，导致开关速度变慢。肖特基三极管是由肖特基二极管钳位的三极管，肖特基二极管具有极小的反向恢复时间，可以有效防止三极管进入深度饱和状态，从而显著提高开关速度。4.答案：A解析：TTL门电路的输入端悬空时，等效于输入一个高电平。因为TTL输入级是多发射极三极管，发射极悬空时，基极电流会流向其他连接低电平的发射极，若无其他发射极接地，则输入级处于截止状态，等效于逻辑高电平。5.答案：B解析：CMOS门电路的输入端是MOS管的栅极，栅极绝缘阻抗极高，几乎不取电流。因此，输入端通过任何阻值的电阻接地，其上的压降均为零，等效于直接接地，即低电平。这与TTL电路不同（TTL电路通过大电阻接地可能等效于高电平）。6.答案：B解析：数据选择器的地址输入端数n与数据输入端数N的关系为N=。8选1数据选择器有8个数据输入端，故=8，7.答案：D解析：同步SR触发器在CP=1期间，若S=1,R=1，触发器的两个输出端Q和Q―均为1，这破坏了正常的逻辑关系。当CP下降沿到来后，即C8.答案：B解析：D触发器的特性方程为=D。将Q―连接到D端，得9.答案：B解析：4位二进制加法计数器从0000开始，每输入一个脉冲状态加1。初始状态为0，输入第12个脉冲后，计数器状态为12。十进制数12转换为4位二进制数为1100。10.答案：B解析：组合逻辑电路的特点是任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入信号，而与电路原来的状态无关；时序逻辑电路的特点是输出不仅取决于当前的输入信号，还与电路原来的状态有关，这是因为时序电路中包含具有记忆功能的存储元件（如触发器）。11.答案：B解析：D/A转换器的分辨率定义为最小输出电压（对应输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应输入数字量全为1）之比。对于n位D/A转换器，分辨率为。12.答案：A解析：并联比较型A/D转换器将输入模拟电压同时与多个基准电压进行比较，并直接通过编码器输出数字量，转换过程只需一个时钟周期，速度最快。逐次逼近型次之，双积分型和计数式最慢。13.答案：A解析：ROM在内部结构上主要由地址译码器（将输入地址代码翻译成对应的字线选择信号）和存储矩阵（由大量存储单元构成，存放固定数据）两部分组成。14.答案：C解析：在卡诺图化简中，如果两个化简后的乘积项圈在几何位置上相切（即有相邻但未被同一圈包含的项），当变量状态发生转换时，可能会出现短暂的传输延迟差异导致竞争冒险。消除的方法是增加一个冗余项圈，将这两个相切的圈“桥接”起来，使得转换过程中该冗余项始终保持为1，从而消除冒险。15.答案：B解析：施密特触发器是一种双稳态电路，但它没有记忆功能。其特点在于它具有正向阈值电压和负向阈值电压，两者之间存在回差电压，这种滞回特性使其具有很强的抗干扰能力，常用于波形变换和整形。填空题1.答案：非解析：逻辑代数中最基本的逻辑运算有三种：与运算、或运算和非运算。其他复合逻辑运算（如与非、或非、异或等）都是在此基础上组合而成的。2.答案：10110110解析：|−38|=38。38的原码为00100110。因为8位原码的最高位为符号位，负数的符号位为1，原码为10100110。求反码（符号位不变，数值位取反）得11011001。求补码（反码加1）得11011001+1=110110103.答案：C解析：函数F(A,B,C)=∑m(0,2,4,6)。写出二进制形式：0(0004.答案：高阻态解析：三态输出门除了输出正常的逻辑高电平和低电平外，还有第三种状态——高阻态。处于高阻态时，门电路与外部电路在电气上是隔离的。这主要通过增加一个使能控制端（EN）来实现，当EN无效时，输出级晶体管同时截止，呈现极高的阻抗。5.答案：竞争冒险解析：在组合逻辑电路中，输入信号通过不同的路径到达输出端，由于门电路的延迟时间不同，导致信号到达的时间有先有后，这种现象称为竞争。由竞争导致输出端出现不应有的尖峰干扰脉冲（即暂时的逻辑错误）的现象称为冒险。两者统称为竞争冒险。6.答案：J解析：JK触发器是功能最全的触发器。其特性方程通过状态表和卡诺图化简可得为=J―+K―。当J=0,K=07.答案：同步解析：时序逻辑电路根据存储电路状态更新是否同步分为两类：所有触发器受同一时钟脉冲控制同时更新状态的称为同步时序逻辑电路；触发器不受同一时钟脉冲控制或状态更新有先有后的称为异步时序逻辑电路。8.答案：16解析：4位二进制计数器由4个触发器组成。n个触发器有个状态。4位二进制计数器的模为=16，因此最多可以计16个状态（从0000到1111）。9.答案：充放电解析：多谐振荡器是一种无稳态电路，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。电路在两个暂稳态之间自动切换，切换的原因是电路内部RC网络中电容的充放电过程导致触发器输入端电平达到阈值电压，从而引起状态翻转。10.答案：11解析：逐次逼近型A/D转换器的工作原理类似于天平称重。对于n位SARADC，完成一次转换需要进行n次比较和判断，每次比较占用1个时钟周期。加上将数据置入寄存器等准备阶段，通常需要n+1个时钟周期。对于10位ADC，需要简答与分析题1.答案：对于TTL与非门，多余的输入端通常接高电平（如直接接电源或通过一个上拉电阻接），或者与其他有用的输入端并联使用。理由：TTL门电路输入端悬空虽然等效于高电平，但在实际工程中，悬空的引脚相当于一根天线，容易吸收周围环境的电磁干扰噪声，导致电路逻辑错误。接高电平不仅能满足逻辑功能要求（与非门只要有一个输入为0输出即为1，多余端接1不影响其他端的作用），还能提高抗干扰能力。对于CMOS与非门，多余的输入端绝对不允许悬空，必须接高电平或与其他输入端并联。理由：CMOS门电路的输入端是MOS管的绝缘栅极，其直流输入阻抗极高。如果输入端悬空，栅极极易感应静电电荷，导致栅极电压升高超过栅极氧化层击穿电压，从而永久损坏器件。即使不损坏，悬空也会导致输入电平不确定，使电路逻辑混乱。2.答案：该逻辑电路的表达式为F=静态险象分析：当B=1且C=1时，F=A·1+A―·1=A+A―。在理想情况下，无论A为0还是1，F始终为1。但是，由于非门产生A―存在传输延迟时间，当输入信号A由0变为1时，A―不会立即变为0，而是延迟后才变为0。在这个短暂的时间差内，A已经变为1，而A―仍为1，导致A·B=1，A―·C=1尚未变回0？实际上，当消除方法：采用增加冗余项的方法。根据卡诺图化简原则，增加一个乘积项将相切的两个圈桥接起来。冗余项为B·C。修改后的逻辑函数为F=A·B+A―3.答案：设计难点差异：同步时序逻辑电路中，所有触发器共享同一时钟信号，状态更新在同一时刻发生，设计时主要关注状态转移逻辑的正确性和时钟频率的上限（即克服建立时间和保持时间约束），设计方法较为系统化。异步时序逻辑电路没有统一时钟，状态转换由输入信号的变化直接驱动，其设计难点在于必须严格避免由于信号路径延迟不同导致的状态竞争和错误转换，必须保证在每次状态转换时只有一个状态变量发生变化（状态分配需采用相邻分配原则），设计复杂且调试困难。基本设计准则：异步时序电路设计需遵循的基本准则是“无竞争”原则。即在进行状态分配时，必须保证状态转移图中相邻状态（有转移关系的状态）的二进制编码之间只有一位二进制位不同。这样可以确保状态转换时只有一个触发器发生翻转，从而消除由于多变量同时变化引起的竞争冒险现象。4.答案：工作原理：逐次逼近型ADC主要由比较器、D/A转换器（DAC）、逐次逼近寄存器（SAR）、控制逻辑和时钟发生器组成。其工作过程类似于天平称重。转换开始前，SAR清零。转换开始，控制逻辑将SAR的最高位（MSB）置1，其余位为0，这个数字量送入DAC转换为模拟电压。比较器将输入模拟电压与进行比较。若≥，说明这一位置1是正确的，保留该位为1；若<，说明数字量过大，将该位置0。接着，控制逻辑将下一位（次高位）置1，重复上述过程：将新的数字量经DAC转换后与比较，决定该位的去留。如此逐位进行试探和比较，直到最低位（LSB）比较完毕。最终SAR中的数据即为输入模拟电压对应的数字量。特点比较：逐次逼近型ADC兼顾了较高的转换精度和较快的转换速度。其精度主要取决于内部DAC的位数和比较器的精度。转换速度一般为微秒级，适用于中速数据采集系统。双积分型ADC的转换过程是对输入模拟电压进行固定时间的正向积分和对基准电压的反向积分。其优点是抗干扰能力极强（特别是对工频50Hz干扰），精度高；但缺点是转换速度非常慢，通常为毫秒级，适用于对速度要求不高但要求高精度和高抗干扰的场合，如数字万用表。综合设计题1.答案：设计过程：逻辑函数F(F提取公因子，化简为：F所以该逻辑函数的最简结果就是F=但是本题要求使用74LS138和与非门实现。74LS138是3线-8线译码器，其输出低电平有效，即当输入地址确定时，对应的输出端输出0，其余输出1。74LS138的输出逻辑表达式为―=―（其中要实现F=∑m因此，逻辑函数可以表示为：F由于74LS138的输出―=F这正好是一个4输入与非门的逻辑关系。连线方式描述：将输入变量A,B,将74LS138的使能端接高电平1，使能端―和―接低电平0，使译码器处于工作状态。将74LS138的输出端―,该4输入与非门的输出端即为所求的逻辑函数F。2.答案：设计同步七进制加法计数器。状态转移表：根据状态转移图000→001→010→序号1:000序号2:001序号3:010序号4:011序号5:100序号6:101序号7:110偏离状态111：设计时一般让其回到有效循环，此处设定111→JK触发器特性方程为=J通过对照次态和现态，求出各级触发器的驱动方程：对于触发器：的翻转规律：除了110→000时保持0，其他情况下均在0和1间翻转，即=―，除了在=11时==―·―。对照特性方程=―+―。若令=1对于触发器：的状态变化：000→0(保持0)；001→1(翻转)；010→1(保持1)；011→0(翻转)；100结合卡诺图化简次态方程=―实际上更简单的观察法：当=1时，翻转；当=1时，清零。因此可以写出：=――+―（这里在=1时，如果=0，次态应为