江西航空职业技术学院《数字电路与逻辑设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页江西航空职业技术学院

《数字电路与逻辑设计》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、考虑到一个数字通信系统，需要对传输的数据进行编码和解码以提高传输的可靠性和效率。假设使用的编码方式基于特定的逻辑运算，在接收端需要对编码后的数据进行还原。为了实现高效准确的解码，需要深入理解数字逻辑中的各种运算规则。以下哪种数字逻辑运算在这种编码解码过程中起着关键作用？（）A.加法运算B.乘法运算C.取反运算D.移位运算2、已知一个数字电路的功耗主要由静态功耗和动态功耗组成，当电路的工作频率增加时，哪种功耗会显著增加？（）A.静态功耗B.动态功耗C.静态和动态功耗都会增加D.静态和动态功耗都不变3、当研究数字电路中的计数器时，假设需要设计一个能够从0计数到15的4位二进制计数器。以下哪种计数器类型可以实现这个功能，并且在计数过程中具有较好的稳定性？（）A.异步计数器B.同步计数器C.加法计数器D.减法计数器4、数字逻辑中的触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器等。假设一个D触发器，在时钟上升沿时，将输入D的值传递到输出Q。如果当前时钟周期内，D从0变为1，时钟上升沿到来，那么Q的值会变成多少？（）A.0B.1C.保持原来的值不变D.不确定5、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的叙述中，错误的是（）A.同步计数器的所有触发器同时翻转，速度较快B.异步计数器的触发器翻转不同步，可能存在延迟C.可以通过级联多个计数器来增加计数范围D.计数器的计数容量只取决于触发器的数量6、在数字逻辑电路中，同步时序电路和异步时序电路有明显的区别。以下关于它们的描述，不正确的是（）A.同步时序电路使用统一的时钟信号来控制状态转换B.异步时序电路的状态转换不受统一时钟的控制C.同步时序电路的稳定性比异步时序电路好D.异步时序电路的设计比同步时序电路简单7、编码器能够将输入的信号转换为特定的编码输出。对于编码器的工作原理和特点，以下叙述不正确的是（）A.普通编码器在多个输入同时有效时，可能会产生错误输出B.优先编码器会对输入信号的优先级进行判断C.编码器可以将模拟信号转换为数字信号D.编码器的输出编码位数取决于输入信号的数量8、在数字音频处理中，数字逻辑也有一定的应用。以下关于数字音频处理中数字逻辑的描述，错误的是（）A.音频的采样、量化和编码可以通过数字逻辑电路来完成B.数字滤波器可以用于音频信号的滤波处理，改善音质C.数字音频的存储和传输离不开数字逻辑的支持D.数字逻辑在数字音频处理中的作用不大，主要依靠模拟电路9、假设要设计一个数字电路来产生一个周期性的脉冲信号，脉冲宽度和周期可以调整。以下哪种电路元件或模块可能是最关键的？（）A.计数器，通过设置计数值来控制脉冲的周期B.寄存器，用于存储脉冲的状态C.比较器，比较输入值来产生脉冲D.编码器，将输入信号转换为特定的编码输出10、若一个PLA有16个输入变量，8个输出函数，那么其内部与阵列和或阵列的规模大约为：（）A.16×8B.2^16×8C.16×2^8D.2^16×2^811、在数字逻辑电路中，译码器用于将输入的编码转换为对应的输出信号。假设设计一个3线-8线译码器，当输入为000时，以下哪个输出状态是正确的？（）A.只有第0个输出为1，其余为0B.只有第7个输出为1，其余为0C.所有输出都为1D.所有输出都为012、在数字逻辑中，计数器是一种用于计数的时序逻辑电路。以下关于计数器的描述，不准确的是（）A.计数器可以按照递增或递减的方式进行计数B.同步计数器的所有触发器在同一时钟脉冲作用下同时翻转C.异步计数器的各触发器的时钟脉冲不同，导致计数速度较慢D.计数器的计数容量只取决于触发器的数量，与电路结构无关13、在数字电路中，对于一个8位的二进制补码表示的带符号数，其能表示的数值范围是？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到25514、当研究数字逻辑中的时序逻辑电路时，假设一个电路需要根据输入信号的历史状态和当前输入来确定输出。以下哪种电路类型最适合实现这种功能？（）A.计数器B.寄存器C.移位寄存器D.状态机15、译码器则是编码器的逆过程，它将输入的二进制编码转换为对应的输出信号。一个3线-8线译码器，当输入编码为101时，其输出的有效信号为：（）A.第5个输出端B.第6个输出端C.第7个输出端D.第8个输出端16、在数字逻辑电路的可测试性设计中，假设一个复杂的集成电路需要进行生产测试和故障诊断。为了提高测试效率和覆盖率，需要在设计阶段考虑可测试性结构的插入。以下哪种可测试性结构对于大规模集成电路的测试最为有效？（）A.扫描链B.边界扫描C.内置自测试（BIST）D.以上都是17、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行解码，将编码后的信号恢复为原始数据。以下哪种解码器可能是最常用的？（）A.二进制解码器，将输入的二进制编码转换为对应的输出B.格雷码解码器，将格雷码转换为二进制C.BCD解码器，将BCD码转换为十进制D.以上解码器都很常用，取决于输入编码的类型18、在数字逻辑电路中，竞争冒险可能会在多个输入信号同时变化时产生。为了判断一个逻辑电路是否存在竞争冒险，可以通过观察逻辑表达式或者绘制波形图来进行。以下关于竞争冒险判断的描述，错误的是：（）A.只要逻辑表达式中存在变量的互补形式，就一定存在竞争冒险B.波形图中出现尖峰脉冲，说明存在竞争冒险C.增加冗余项可以消除竞争冒险D.竞争冒险不会影响电路的逻辑功能19、在数字逻辑中，若要将一个4位并行输入的数值转换为串行输出，需要使用以下哪种电路？（）A.计数器B.编码器C.译码器D.移位寄存器20、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的功耗。假设一个逻辑电路，通过优化逻辑表达式可以降低功耗，以下哪种优化方法可能最有效？（）A.减少逻辑门的数量B.降低工作电压C.减少信号的翻转次数D.以上方法效果相同二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的故障模拟中，常用的故障模型和模拟方法有哪些。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个比较器的三态输出，实现多个比较器的级联。3、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何考虑功耗优化，有哪些常见的方法可以降低电路的功耗。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能对输入的三位8421BCD码进行乘法运算的电路，画出逻辑图和运算步骤。2、（本题5分）利用逻辑门设计一个逻辑电路，用于实现特定的信号整形功能。3、（本题5分）设计一个能对输入的三位二进制数进行取反操作的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图和真值表。4、（本题5分）利用逻辑门设计一个逻辑电路，用于实现特定的信号滤波功能。5、（本题5分）设计一个能将8421BCD码转换为余3码的组合逻辑电路，写出逻辑函数表达式，画出逻辑图。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）有一个使用D