数字电子技术基础教程(共84页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业数字电子技术基础教程数字电子技术基础教程习题与参考答案习题与参考答案（20101）第第 1 章章 习题与参考答案习题与参考答案【题 1-1】 将下列十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数。（1）25；（2）43；（3）56；（4）78精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业解：（1）25=（11001）2=（31）8=（19）16 （2）43=（）2=（53）8=（2B）16 （3）56=（）2=（70）8=（38）16 （4） （）2、 （116）8、 （4E）16【题 1-2】 将下列二进制数转换为十进制数。（1）；（2）；（3）；（4）解

2、：（1）=177 （2）=170 （3）=241 （4）=136【题 1-3】 将下列十六进制数转换为十进制数。（1）FF；（2）3FF；（3）AB；（4）13FF解：（1） （FF）16=255 （2） （3FF）16=1023 （3） （AB）16=171 （4） （13FF）16=5119【题 1-4】 将下列十六进制数转换为二进制数。（1）11；（2）9C；（3）B1；（4）AF解：（1） （11）16=（）2 （2） （9C）16=（）2 （3） （B1）16=（1011 0001）2 （4） （AF）16=（）2【题 1-5】 将下列二进制数转换为十进制数。（1）1110.01；（

3、2）1010.11；（3）1100.101；（4）1001.0101解：（1） （1110.01）2=14.25 （2） （1010.11）2=10.75 （3） （1001.0101）2=9.3125【题 1-6】 将下列十进制数转换为二进制数。（1）20.7；（2）10.2；（3）5.8；（4）101.71解：（1）20.7=（10100.1011）2 （2）10.2=（1010.0011）2 （3）5.8=（101.1100）2 （4）101.71=（.1011）2【题 1-7】 写出下列二进制数的反码与补码（最高位为符号位）。（1）；（2）；（3）；（4）解：（1）是正数，所以其反码、

4、补码与原码相同，为（2）反码为，补码为（3）反码为，补码为精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业（4）反码为，补码为【题 1-8】 将下列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】 将下列十进制数转换成 BCD 码。（1）25；（2）34；（3）78；（4）152 解：（1）25=（0010 0101）BCD（2）34=（0011 0100）BCD（3）78=（0111 1000）BCD（4）152=（0001 0101 0010）BCD【题 1-10】 试

5、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、1010、1011、1001、1000、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2-1（a）所示电路在输入图题2-1（b）波形时的输出端B、C 的波形。图题 2-1解：A.BC精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业【题 2-2】 试画出图题2-2（a）所示电路在输入图题2-2（b）波形时的输出端X、Y 的波形。图题 2-2解：.AB.XY.【题 2-3】 试画出图题2-3（a）所示电路在输入

6、图题2-3（b）波形时的输出端X、Y 的波形。图题 2-3解： .AB.YX.【题 2-4】 试画出图题2-4（a）所示电路在输入图题2-4（b）波形时的输出端X、Y 的波形。图题 2-4解：.AB.YX.【题 2-5】 试设计一逻辑电路，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，逻辑电路如下：BABAY精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业=1ABY.【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：，

7、有如下逻辑图。BAY1AB.Y.【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，逻辑图如下：BAY&AB.Y.【题 2-8】 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，逻辑图如下：BAY1AB.Y.【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。（1）AB；（2）；（3）；（4）ABCABCABC 解：（1）A=1，B

8、=1 （2）A=1、B=1、C=0 （3）A=0，B=1，C=0 （4）A=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。（1）；（2）；（3）；（4）ABABCABCABC解：（1）A=0，B=0 （2）A=0，B=1 或 C=1 （3）A=1，B=0，C=1 （4）A=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。（1）；（2）YABCAB()()YABAB 解：（1）YABCAB）（BCAABCY00000010010001101001精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业10111

9、1001111（2）()()YABABA 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。（1）；（2）；ABABCABAB CCACABAC（3）()()A BCBCACA BCAC解：（1）左边右边BACBACBABA）（ 1 （2）左边=右边ACABACCCAB）（ （3）左边=右边）（）（ACBCAACBCBCA【题 2-13】 对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。（1）；（2）；（3）；（4）1YAB2YAB3YAB CD（4YABCCDBC（解：（1） （2）BABAY1BABAY2 （3）DCBADCBADCBAY）（）（3 （4）

10、BCBABCCBABCDCBACBABCDCCBABCCDCBAY）（）（4【题 2-14】 试用代数法化简如下逻辑函数式。（1）；（2）；（3）1()YA AB2YBCBC3()YA AAB解：（1）=A1()YA AB（2）=C2YBCBC（3）=A3()YA AAB【题 2-15】 试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。（1）；（2）；1 YABABCABCDABC DE2YABABCA（3）3YABAB CAB（解：（1）1 YABABCABCDABC DEBA（2）=2YABABCACA（3）=3YABAB CAB（CAB 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业【题 2-1

11、6】 试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。（1）；（2）； 1()YABCABCABCD2YABCDABCDABCD（3）3()YABC ABC BCAC解：（1）= 1()YABCABCABCDBA（2）=2YABCDABCDABCDCDAB （3）=ABC3()YABC ABC BCAC【题 2-17】 将如下逻辑函数式转换成最小项之和形式。（1）；（2）；（3）；1()()YAB CB2()YABC C3YABCD ABCD()（4） 4()YAB BCBD解：（1）=1()()YAB CB），（7651m（2）=2()YABC C），（ 75m（3）=3YABCD ABCD()

12、），（151413121173m（4） 4()YAB BCBD），（1513m【题 2-18】 试用卡诺图化简如下逻辑函数式。（1）； （2）；1YABCABCB2YAABCAB（3）； （4）3YACABAB4 YAB CACC解：（1）1YABCABCBBCA0100011110.111.111.BAY1 （2）；2YAABCABBCA0100011110111.1.AY 2（3）3YACABAB精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业BCA0100011110111.1.AY 3（4）4 YAB CACCBCA0100011110.111.111.CAY4【题 2-19】 试用卡诺图化

13、简如下逻辑函数式。解：（1）；( , ,)(0,1,2,8,9,10,12,13,14,15)F A B C DmABCD0001111000011110.111111111.1.CBDBABY1（2）；( , ,)(2,4,5,6,7,11,12,14,15)F A B C Dm.ABCD0001111000011110.11111111.1.ACDDCADBBAY2（3）( , ,)(0,2,4,6,7,8,12,14,15)F A B C DmABCD0001111000011110.11111111.1.BCDADCY3【题 2-20】 试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式。解：精

14、选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业（1）；( , ,)(3,5,8,9,10,12)(0,1,2,13)F A B C DmdABCD0001111000011110.XXX11111.1X.DCCADBBAY1（2）；( , ,)(4,5,6,13,14,15)(8,9,10,12)F A B C DmdABCD0001111000011110.111X11X1X.X.ABDBCBY2（3）( , ,)(0,2,9,11,13)(4,8,10,15)F A B C DmdABCD0001111000011110.1111XXX1.X.DBADY3【题 2-21】 将如下逻辑函数式画成真

15、值表。解：（1）；1YABBCABCY100000010010001111000101011011111（2）；2()YAB CABCY00000010精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业010001111000101111001111（3）3()()YAB BCABCY00000010010001111001101111001111【题 2-22】 将如下逻辑函数式画成真值表。解：（1）；1FABCABCABCABCY00000010010101101000101111001111（2） 2FABCDABCDABCDABC DABCDY0000100010001000011001000

16、0101101101011101000010011101001011011000110101110011110精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业【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：（1）BABAY （2）CBCACBAY）（【题 2-24】 画出如下逻辑函数式的逻辑电路图。（1）； ABAB&111ABY1.（2）； ABABABC.11&1ABCY2.（3）；()AB CD11&1&ABCDY3.（4）()AB CD BC11&1ABCD1Y4.【题 2-25】 写出表题 2-25 的与或逻辑函数式。ABCCBACBACBAY表题 2-2

17、5 A B CY0 0 000 0 110 1 000 1 101 0 011 0 111 1 001 1 11精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业【题 2-26】 用与非门实现如下逻辑函数。（1）=FABCABC.ABC.F.&（2）=FABCDABCDCDAB&ABCD.F.（3）=()()FAB CDBDADBCACBDADBCACBDADBCAC &ABCD.F.【题 2-27】 用或非门实现题 2-26 中的逻辑函数。（1）=FABCCBAABC1111ABCF.（2）=FABCDDCBACDAB精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业111ABC.1D.11F.（3）=()

18、()FAB CDBDADBCACBDADBCACBDADBCAC ）（）（）（）（）（）（）（DBDACBCADBDACBCA111ABC.1D.1F.1111.第第 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：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业0.5V1.5V3.5V2.5 V4.44 V0VVOLVILVIHVtVOHGND5VVCC5V CMOS. 0.5VVOL0.8VVIL2.0VVIH1.1 VVt2.7VVOH0VGND5VVCC5V L

19、S.【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。若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？若是采用负逻辑约定，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若是复逻辑：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 3-4解：（a）通；（b）通；（

20、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。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图题 3-5解：ABCDY00001000100010000110010010101001100011101000110010101001011011000110101110011110DCBDCAY ABCDY0000100011001010011101001010110110101110100011001110101精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1011011001110111110111110DCBAY【题 3-6

21、】 请查阅 74HC04 手册，确定该器件在 4.5 V 电源时的高电平与低电平噪声容限。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

22、-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 4V（VCC=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 0.4V（VCC=4.5V） 。解：可以保持 VOLBA=BA1/2n ，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

23、 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，输出电压不为 0，输出电压的大小就是偏移误差，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。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业【题 11-12】 如果 D/A 转换器 0832 的输入数字为 AF（16），参考电压为 5V，其输出电流IOUT1是多少？ 解：mAkVAFkVIREFOUT2278. 025617515525615161）（【题 11-13】 在学过的几种 A/D 转换器中，哪种转换速度快

24、？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】 逐次比较式 A/D 转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系？解：转换时间取决于转换转换位数，若位数为 n，转换时钟周期为 TC，则最小转换时间是 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

25、】 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 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？ 解：INREFREFREF256VVNVV（【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

26、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。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业CS1WR12GND3D34D25D16D07VREF8Rfb9GND10IOUT111IOUT212D713D614D515D416XFER17WR218ILE19VCC20DAC08321-2+348LM258+5V+5V1kTL431+2.5V+5VU1U2U3.10k10k+12V.R1R2R3-12VVoutCLR1LOAD9ENT10ENP7CLK2RCO15A314B413C512D611ABCDQQQQ74161&+5VCLK.*【题 11-21】 试用 A/D 转换器 08

27、04 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 12 章章 习题与参考答案习题与参考答案【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：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业KEY+5V510VO.【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：+5VKEYR1R2C11k20

28、33FVO74LS14.【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）。2.4k0.1uF+5V10k12V.COMLEDR1C1SW.VOBAT.【题 12-4】 现有 74LS160 需要外接发光二极管显示其输出端的电平，要求输出高电平使发光二极管亮，试设计该电路（电源为+5V）。解：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业+5V510CLR1LOAD9ENT10ENP7CLK2RCO15A314B413C512D611QQQQABCD741601510151015101.74LS04.【题

29、 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：.G13RCK12SER14SRCLR10SRCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19U74HC595G13RCK12SER14SRCLR10SRCK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19U74HC595DATARCKSRCKHQwa11b7c4d2e1f10g5h3112293846SM2a11b7c4d2e1f10g5h3112293846S

30、M1n1n2n3n4n5n6n7n8.bcdefghan5n6n7n8n1n2n3n4.510 x 8.+5V.12【题 12-6】 某继电器工作电压 12V，工作电流 50mA，若采用 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：5.1k+12V.123RLYD11N4148Q19013&74LS00/4.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

31、极管饱和。【题 12-7】 某继电器工作电压 6V，工作电流 50mA，若采用 74HC04 门电路输出的有效高电平控制，试设计光耦隔离电路驱动该继电器（电源为+6V）。解：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业.+6V.74HC04/61N40013.3k33k90131234TLP521-1R1U1R2R3RY1D1Q1.330.1TLP521 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，若取最小值 1，则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

32、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，试设计该继电器的驱动电路。解：继电器工作电流为 12V/300=40mA.+12V.74LS04/61N40013.3k33k90131234TLP521-1+5VR1U1R2R3RY1D1Q1.360.1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，若取最小值 1，则流过光耦三极管的电

33、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 个发光二极管串联构成，若数码管驱动电源为12V，试采用 74LS247 译码电路设计该数码管的驱动电路（可用 ULN2803）。解：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业45371261312111091514ABCDLTRBIBI/RBOabcdefg74247240 x 8.IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8GND9COM10OUT

34、11OUT 12OUT 13OUT 14OUT 15OUT 16OUT 17OUT 1812345678123456782803+12V+5V.111111174LS0474LS04/6.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 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。DBTA12123456U MOC3063+5V74LS04R330R360NAC 220VLJQ.390.01FCsRsAAG23121111Q19013RB3kRD1k.【题 12-11】 试用 74LS2

35、44、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：EN1A12Y43A24Y35A36Y27A48Y19GND10A511Y412A613Y314A715Y216A817Y118EN19VCC2074LS24445371261312111091514ABCDLTRBIBI/RBOabcdefg74LS247+5V.C11J1K74LS76740690129012+12V4704701k1k470BCDBCDCLK12.38a7b6g10f9e1d2h5c438a7b6g10f9e1d2h5c4.7406C11J1K74LS76+5VFF1FF0EN1A12Y43A24Y35A36Y27A48Y19GND10A511Y412A613Y314A715Y216A817Y118EN19VCC2074LS244&BCDBCD34.38a7b6g10f9e1d2h5c49012.4701k1k470.901238a7b6g10f9e1d2h5c4精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业