习题课(数电)

1、西安工程大学西安工程大学西安工程大学西安工程大学【第一题第一题】由已知集成由已知集成门电路的内部电路结构门电路的内部电路结构图，求图中所标各点的图，求图中所标各点的逻辑表达式。逻辑表达式。TTL集成门电路中的几种基本功能结构集成门电路中的几种基本功能结构求解步骤如下：求解步骤如下：首先将电路划分为若干个首先将电路划分为若干个基本功能结构模块。基本功能结构模块。2. 从输入到输出依次写出每从输入到输出依次写出每个电路模块输入与输出的逻个电路模块输入与输出的逻辑关系式，最后得到整个电辑关系式，最后得到整个电路逻辑功能的表达式。路逻辑功能的表达式。西安工程大学西安工程大学AB(AB)ABY=AB(A

2、B)AB西安工程大学西安工程大学AB(A+B)A+B(A+B)Y=A+B西安工程大学西安工程大学AB(A+B)A+BY=(A+B)西安工程大学西安工程大学三态输出反相器三态输出反相器(G1+G2)G1+G2(G1+G2)1二极管二极管截止截止AAY=A0二极管二极管导通导通截止截止00截止截止高阻态高阻态或非门或非门0西安工程大学西安工程大学【第二题第二题】某医院有一、二、三、四号病室某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有呼叫按钮，同间，每室设有呼叫按钮，同时在护士站对应装有一、二、三、四号时在护士站对应装有一、二、三、四号4个指示灯。个指示灯。 当一号病室的按钮按下时，无论其他病室的按钮

3、是否按下，只有一号当一号病室的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四灯亮。当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号病室的按钮没有按下号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号病室的按钮没有按下而三号病室的按钮按下时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。而三号病室的按钮按下时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有在一、二、三号病室的按钮均未按下而按下四号病室的按钮时，四号只有在一、二、三号病室的按钮均未按下而按下四号病室的按钮时，四号灯才亮

4、。试用优先编码器灯才亮。试用优先编码器74HC148和门电路设计满足上述要求的逻辑电路，和门电路设计满足上述要求的逻辑电路，给出控制四个指示灯状态的高、低电平信号。给出控制四个指示灯状态的高、低电平信号。解：解：若以若以 的低电平分别表示一、二、三、四号病室按下按钮时的低电平分别表示一、二、三、四号病室按下按钮时给出的信号，则将它们接到给出的信号，则将它们接到74HC148的的 输入端以后，便在输入端以后，便在74HC148的输出端的输出端 得到相应的输出编码。得到相应的输出编码。4321AAAA、0123IIII、012YYY、 若以若以Z1、Z2、Z3、Z4分别表示一、二、三、四号灯的点亮

5、信号，还需分别表示一、二、三、四号灯的点亮信号，还需要将要将74HC148输出的代码译成输出的代码译成Z1、Z2、Z3、Z4对应的输出高电平信号。为对应的输出高电平信号。为此，可列出电路的逻辑真值表。此，可列出电路的逻辑真值表。西安工程大学西安工程大学真真 值值 表表Z1 Z2 Z3 Z40111 X011X X01XXX01111001101011000010000100001012 YYY01234321 IIIIAAAA 0124012301220121YYYZYYYZYYYZYYYZ西安工程大学西安工程大学【第三题第三题】有一水箱由大、小两台水泵有一水箱由大、小两台水泵ML和和MS供水

6、。水箱供水。水箱中设有中设有3个水位检测元件个水位检测元件A、B、C。水面低于检测元件时，。水面低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过低电平。现要求当水位超过C点时水泵停止工作；水位低于点时水泵停止工作；水位低于C点而高于点而高于B点时点时MS单独工作；水位低于单独工作；水位低于B点而高于点而高于A点时点时ML单独工作；水位低于单独工作；水位低于A点时点时ML和和MS同时工作。试用门电路设同时工作。试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求电路尽量简单。计一个控制两台水泵的逻辑电路，要

7、求电路尽量简单。西安工程大学西安工程大学真真 值值 表表A B CMS ML00001111001100110101010101X0XXX100X1XXX1解：解：若以若以ML、MS分别代表大、小两分别代表大、小两台水泵，台水泵，ML或或MS为为1时表示水泵工时表示水泵工作，为作，为0时表示水泵停止工作，同时，时表示水泵停止工作，同时，以以0表示检测元件输出的低电平，表示检测元件输出的低电平，1表示检测元件输出的高电平，便可表示检测元件输出的高电平，便可列出真值表。列出真值表。由于不可能出现水位由于不可能出现水位高于高于C而低于而低于B或或A，也不会出现水，也不会出现水位高于位高于B而低于而低

8、于A，所以，所以ABC的取值的取值不可能出现不可能出现010、100、101、110，应将应将作为约束项处理。作为约束项处理。CABCBACBACBA 和和、西安工程大学西安工程大学 BMCBAMLS真真 值值 表表A B CMS ML00001111001100110101010101X0XXX100X1XXX1西安工程大学西安工程大学【第四题第四题】图为用图为用CMOS边沿触边沿触发器和或非门组成的脉冲分频电发器和或非门组成的脉冲分频电路。试画出在一系列路。试画出在一系列CLK脉冲作脉冲作用下用下Q1、Q2和和Z端对应的输出电端对应的输出电压波形。设触发器的初始状态皆压波形。设触发器的初始

9、状态皆为为Q=0。解：解：第第1个个CLK之前之前D1=1、D2=0，CLK上上升沿到达后升沿到达后Q1=1、Q2=0。 第第2个个CLK之前之前D1=1、D2=1，CLK上上升沿到达后升沿到达后Q1=1、Q2=1。 第第3个个CLK之前之前D1=0、D2=1，CLK上上升沿到达后升沿到达后Q1=0、Q2=1。但由于但由于Q1的低电的低电平接到了第平接到了第2个触发器的异步置个触发器的异步置0端，所以端，所以在在Q1变为变为0以后立即将以后立即将FF2置置0，于是电路，于是电路回到起始状态。回到起始状态。 根据根据Z=(Q1+CLK)，就能从，就能从Q1和和CLK的波形得到的波形得到Z的波形。

10、的波形。西安工程大学西安工程大学【第五题第五题】试试利用利用74LS90设计一个二十四进制计数器，并画出电路连线图。设计一个二十四进制计数器，并画出电路连线图。解：解：用反馈复位法构成二十四进制计数器。即在百进制计数器中，当第用反馈复位法构成二十四进制计数器。即在百进制计数器中，当第24个计数脉冲作用后，计数器的状态为个计数脉冲作用后，计数器的状态为Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0=(00100100)8421BCD，利用该状态产生两片利用该状态产生两片74LS90的异步清零信号。的异步清零信号。把低位片（把低位片（1）中触发器输出为）中触发器输出为1的的Q2端和高位片（端和高位片（2）中触发

11、器输出为）中触发器输出为1的的Q1端分别加到两片端分别加到两片74LS90的异步的异步清零端清零端R01、R02。进位输出取自高位片（进位输出取自高位片（2）的）的Q1端，当输入第端，当输入第24个脉冲后，个脉冲后，该端输出产生一个下降沿作为该端输出产生一个下降沿作为计数器的进位输出信号。计数器的进位输出信号。西安工程大学西安工程大学用反馈复位法构成的计数器电路连接虽然简单，但工作可靠性差。因用反馈复位法构成的计数器电路连接虽然简单，但工作可靠性差。因为复位信号随着计数器被置零而立刻消失，对于计数器中复位速度慢的触为复位信号随着计数器被置零而立刻消失，对于计数器中复位速度慢的触发器可能还未来得

12、及复位，置零信号就已消失，导致电路误动作。为了消发器可能还未来得及复位，置零信号就已消失，导致电路误动作。为了消除这种现象，除这种现象，可在反馈线上延长传输时间。例如加单稳态电路、可在反馈线上延长传输时间。例如加单稳态电路、RC延迟延迟元件或设置清零锁存器等。元件或设置清零锁存器等。下图下图所示电路是通过在反馈线上外加门电路来所示电路是通过在反馈线上外加门电路来延长传输时间的一种方法。延长传输时间的一种方法。西安工程大学西安工程大学【第六题第六题】为区分单稳、双稳和施密特电路单元，用相同的信号输入到各为区分单稳、双稳和施密特电路单元，用相同的信号输入到各电路，再用示波器观测各电路的输出波形，试

13、根据输入、输出波形判断三电路，再用示波器观测各电路的输出波形，试根据输入、输出波形判断三种电路。（设直流电源电压为种电路。（设直流电源电压为+5V）解：解：框框为施密特电路。因为施密特电路输出周期与输入信号周期相同，为施密特电路。因为施密特电路输出周期与输入信号周期相同，而输出脉宽取决于输入信号到达施密特电路上门限阈值电压和下门限阈而输出脉宽取决于输入信号到达施密特电路上门限阈值电压和下门限阈值电压的时间。值电压的时间。 框框为单稳态触为单稳态触发器。因为单稳电路发器。因为单稳电路输出脉宽取决于暂稳输出脉宽取决于暂稳态持续时间，而输出态持续时间，而输出周期取决于触发信号周期取决于触发信号周期。

14、周期。 框框为双稳态触为双稳态触发器。具有二分频功发器。具有二分频功能，即输出周期为触能，即输出周期为触发信号周期的发信号周期的2倍，且倍，且为方波输出。为方波输出。西安工程大学西安工程大学【第七题第七题】双积分型双积分型A/D转换器的电路结构框图如图所示，试回答下列问转换器的电路结构框图如图所示，试回答下列问题：题： (1) 若被测电压的最大值若被测电压的最大值uImax=1V，要求分辨率，要求分辨率0.1mV，则二进制计数器，则二进制计数器的计数总容量的计数总容量N应大于多少？应大于多少？(2) 需要用多少位二进制计数器？需要用多少位二进制计数器？(3) 若时钟脉冲的频率若时钟脉冲的频率f

15、CLK=100kHz， 积分器输出积分器输出电压的最大值电压的最大值uOmax=5V，问积分时间常数，问积分时间常数RC为多少毫秒？为多少毫秒？(4)若若 则转换过程会出现什么现象？则转换过程会出现什么现象？2V, , REFREFI UUu, REFIUu 西安工程大学西安工程大学RCTUunCLKREFOmax2 )3( 由于由于0.01mss101kHz10011 5CLKCLK fT而而ms536.65s065536. 05101222 514OmaxCLKREF uTURCn所所以以解：解：(1)二进制计数器的计数总容量二进制计数器的计数总容量N应大于应大于100011mV1 . 0

16、mV1013 (2)由于由于 所以所以n=14，故需，故需14位二进制计数器；如果包括附加位二进制计数器；如果包括附加计数器，则需计数器，则需15位二进制计数器。位二进制计数器。,221nnN (4)根据双积分型根据双积分型A/D转换器的工作原理，当转换器的工作原理，当 会使计数会使计数器在第二次积分过程中对应计数时复位溢出后重新计数，使转换结果器在第二次积分过程中对应计数时复位溢出后重新计数，使转换结果出现错误。出现错误。,REFI时时Uu 西安工程大学西安工程大学【第八题第八题】逐次渐近型逐次渐近型8位位A/D转换器电路中，若基准电压转换器电路中，若基准电压VREF=5V，输入电压，输入电

17、压vI =4.22V，试问其输出数字量，试问其输出数字量d7d0=？如？如果其它条件不变，仅改变果其它条件不变，仅改变10位位D/A转换器，那么输出数字量又转换器，那么输出数字量又会是多少？请写出两种情况的量化误差。会是多少？请写出两种情况的量化误差。 解：解：由逐次渐近型由逐次渐近型A/D转换器的工作过程知，转换器的工作过程知，vI与与8位位D/A转转换器输出比较。而换器输出比较。而D/A转换器决定了输出的数字量，所以，转换器决定了输出的数字量，所以，实质是通过对实质是通过对D/A转换器的计算确定输出数字量的。由转换器的计算确定输出数字量的。由D/A转转换器知换器知nnDVv2REFO 当当D/A转换器的转换器的vO=vI时所对应的数字量时所对应的数字量216522. 4228REFI VvDnn通过十进制转换成二进制得通过十进制转换成二进制得d7d6d5d4d3d2d1d0=1101 1000西安工程大学西安工程大学如果换为如果换为10位位D/A转换器，则转换器，则