山东华宇工学院《数字逻辑》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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、对于一个采用上升沿触发的D触发器，当D输入端为1且时钟上升沿到来时，输出Q的值为？（）A.0B.1C.保持不变D.不确定2、在数字逻辑电路的功耗优化中，假设一个移动设备中的数字电路需要降低功耗以延长电池寿命。可以从电路结构、工作电压和时钟管理等多个方面进行优化。以下哪种功耗优化策略在移动设备中通常能够带来最显著的效果？（）A.电源门控B.多阈值电压技术C.动态时钟门控D.以上都是3、在数字系统中，模/数转换器（ADC）和数/模转换器（DAC）起着重要的作用。以下关于ADC转换精度的描述中，错误的是（）A.转换精度取决于ADC的位数B.位数越多，转换精度越高C.转换精度与输入信号的频率无关D.转换精度与参考电压的稳定性有关4、已知逻辑函数F=(A+B)(C+D)(E+F)，用卡诺图化简后，最简表达式为？（）A.A+C+EB.B+D+FC.A+D+ED.以上都不对5、在数字逻辑的发展过程中，不断有新的技术和方法出现。以下关于数字逻辑发展趋势的描述，错误的是（）A.集成度越来越高，芯片的功能越来越强大B.工作速度不断提高，能够处理更高速的信号C.功耗越来越低，符合节能环保的要求D.发展逐渐停滞，已经没有太多的创新空间6、在数字系统中，数据选择器可以根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出。以下关于数据选择器的描述中，正确的是（）A.数据选择器的输入数量是固定的B.控制信号的位数决定了输入数据的数量C.可以用数据选择器实现逻辑函数D.数据选择器不能级联使用7、对于一个4位的二进制加法计数器，从0000开始计数，经过10个时钟脉冲后，计数器的状态为？（）A.1010B.1001C.1011D.11008、已知一个数字系统的工作频率为200MHz，其时钟周期是多少纳秒？（）A.5B.2C.0.5D.0.29、假设正在设计一个数字系统，其中需要一个计数器能够从0计数到15，然后重新从0开始计数。为了实现这个功能，以下哪种计数器类型可能是最合适的选择？（）A.异步计数器，结构简单但速度较慢B.同步计数器，计数速度快且稳定性好C.环形计数器，每个状态只有一位为1D.扭环形计数器，状态转换具有特定规律10、在数字逻辑中，数字集成电路按照集成度可以分为不同的类型。假设我们正在了解数字集成电路。以下关于数字集成电路的描述，哪一项是不正确的？（）A.小规模集成电路（SSI）通常包含几个到十几个逻辑门B.中规模集成电路（MSI）包含几十个到几百个逻辑门C.大规模集成电路（LSI）包含几百个到几千个逻辑门D.随着集成度的提高，数字集成电路的性能和可靠性会逐渐降低11、在数字电路中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路的描述，不正确的是（）A.常见的组合逻辑电路有加法器、编码器、译码器等B.组合逻辑电路不存在反馈通路，信号从输入到输出是单向传输的C.由于没有存储元件，组合逻辑电路的输出不能保持，会随着输入的变化而立即变化D.组合逻辑电路的设计不需要考虑时序问题，比时序逻辑电路简单得多12、对于一个同步时序逻辑电路，若时钟周期为20ns，在一个时钟周期内，电路完成了一次状态转换和输出更新，那么该电路的工作频率是多少？（）A.50MHzB.20MHzC.5MHzD.2MHz13、对于一个同步时序逻辑电路，若时钟脉冲的频率为100MHz，那么其状态更新的周期是多少纳秒？（）A.10B.100C.1000D.1000014、在数字逻辑的教学中，实验环节对于学生理解和掌握知识非常重要。以下关于数字逻辑实验的描述，错误的是（）A.实验可以帮助学生验证理论知识，提高动手能力B.数字逻辑实验通常包括硬件实验和软件仿真实验C.在实验中，学生可以自由修改实验设备和参数，无需遵循任何规则D.实验报告的撰写有助于学生总结实验结果，发现问题并提出改进方案15、对于一个同步时序逻辑电路，若状态方程和驱动方程已知，能否确定其输出方程？（）A.能B.不能C.不确定D.以上都有可能二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行代码覆盖率分析，以评估测试的完整性。2、（本题5分）阐述数字逻辑中同步时序电路的时钟偏差和时钟抖动对电路性能的影响，以及如何减小这些影响。3、（本题5分）深入分析在数字电路设计中，如何使用卡诺图来化简逻辑函数，给出具体的化简步骤，并举例说明其优势。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字系统中的状态机，具有多个状态和状态转换条件。详细分析状态机的状态图和转换逻辑，设计相应的数字电路实现状态的存储和转换。探讨如何避免状态机的死锁和不稳定状态。2、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现一个4位的二进制乘法器，采用阵列乘法的方法。详细描述乘法运算的逻辑实现，通过真值表和逻辑表达式进行验证，并画出逻辑电路图。思考该乘法器在数字计算中的性能和面积开销。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的8位格雷码转换为二进制码。详细分析格雷码和二进制码之间的转换规则，以及在电路中实现这种转换所需要的逻辑运算和门电路的连接方式。4、（本题5分）给定一个数字系统的电磁兼容性（EMC）问题，分析可能的干扰源和耦合途径。提出解决EMC问题的数字逻辑设计方法和措施，包括布线规则、屏蔽技术等的应用。5、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的数字信号自适应滤波电路。深入分析自适应滤波算法的逻辑实现和性能特点，解释如何根据输入信号的变化调整滤波器参数，研究在信号处理中的应用优势。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个能对输入的7位二