西藏农牧学院《数字逻辑设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑设计》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1分，共15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、在集成电路的可靠性设计中，冗余技术是常用的方法之一。以下哪种冗余技术可以提高系统的可靠性：（）A.硬件冗余B.时间冗余C.信息冗余D.以上都是2、对于一个通信信道，若其带宽有限，以下哪种信号传输方式可以提高信道的利用率？（）A.基带传输B.频带传输C.串行传输D.并行传输3、在数字图像处理中，图像的灰度直方图反映了图像中灰度级的分布情况。如果一幅图像的灰度直方图比较集中在某一灰度范围内，这通常意味着图像具有怎样的特点？（）A.对比度高B.对比度低C.亮度高D.亮度低4、在数字信号处理的滤波器设计中，FIR滤波器与IIR滤波器相比，具有：（）A.相位线性B.设计简单C.运算量小D.稳定性差5、对于一个模拟信号进行抽样，若抽样频率低于奈奎斯特频率，会导致什么问题？（）A.信号幅度失真B.信号频率失真C.信号相位失真D.信号混叠6、在数字电子技术中，格雷码是一种特殊的二进制编码方式。格雷码的特点是什么呢？相邻的两个编码之间只有一位发生变化。以下关于格雷码的说法中，错误的是？（）A.格雷码可以减少数字电路中的误码率B.格雷码可以用于编码器和译码器的设计C.格雷码可以直接进行算术运算D.格雷码可以通过简单的电路实现二进制码到格雷码的转换7、在数字信号处理中，以下哪种算法常用于快速计算离散傅里叶变换（DFT）？（）A.直接计算法B.基2-FFT算法C.基4-FFT算法D.以上都是8、在数字电路的时序分析中，建立时间和保持时间是两个重要的概念。如果不满足建立时间和保持时间的要求，可能会导致：（）A.逻辑错误B.功耗增加C.速度下降D.噪声增大9、在数字信号处理的快速算法中，以下哪种算法用于计算离散傅里叶变换（DFT）：（）A.基2FFT算法B.基4FFT算法C.分裂基FFT算法D.以上都是10、在信号与系统中，连续时间系统的冲激响应和阶跃响应具有重要的意义。如果已知一个系统的冲激响应，如何通过数学运算得到其阶跃响应？（）A.对冲激响应进行积分B.对冲激响应进行微分C.对冲激响应进行傅里叶变换D.对冲激响应进行拉普拉斯变换11、在数字通信系统中，差错控制编码可以提高数据传输的可靠性。卷积码是一种常用的差错控制编码方式，以下关于卷积码的特点，哪一项是错误的？（）A.编码效率较高B.译码复杂度较低C.具有记忆性D.适用于连续的数据流12、在传感器技术中，热电偶是一种常用的温度传感器。以下关于热电偶测温原理的描述，哪一项是正确的？（）A.基于热电效应，将温度转化为电阻的变化B.基于热胀冷缩原理，将温度转化为长度的变化C.基于热电效应，将温度转化为电势差的变化D.基于热敏电阻特性，将温度转化为电流的变化13、在数字通信的差错控制编码中，卷积码是一种性能优良的编码方式。卷积码的译码方法通常有：（）A.硬判决译码和软判决译码B.前向纠错译码和反馈纠错译码C.最大似然译码和最小距离译码D.串行译码和并行译码14、在微波通信中，抛物面天线具有良好的方向性。其增益与天线口径的关系是：（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比15、在电子系统设计中，可靠性设计是非常重要的。以下关于提高电子系统可靠性的方法，哪一项是不正确的？（）A.采用冗余设计B.进行故障诊断和容错处理C.降低系统的工作温度D.减少系统的功能模块二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在通信网络的拓扑结构中，总线型、星型、环型和网状型拓扑结构各有优缺点。请详细比较它们在可靠性、扩展性、成本和传输效率方面的差异，并说明在不同网络规模和应用需求下的选择策略。2、（本题5分）解释数字图像处理中的形态学处理的基本操作，如膨胀、腐蚀等的原理和应用。3、（本题5分）论述液晶显示器（LCD）的工作原理，包括其显示原理、驱动方式和优缺点。4、（本题5分）在半导体物理中，详细说明PN结的形成过程以及其在正向偏置和反向偏置下的电流特性。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个5V转1.8V的DC-DC降压转换器，输出电流不小于1A，效率达到90%以上，给出原理图和元件选型。2、（本题5分）设计一个基于CPLD的数字逻辑电路，实现一个8位加法器和8位乘法器，给出硬件描述语言代码和时序仿真结果。3、（本题5分）运用集成电路知识，设计一款用于智能门锁的指纹识别芯片，具备快速准确的识别能力和高安全性。4、（本题5分）设计一个温度传感器校准电路，能够对温度传感器进行校准，提高测量精度。5、（本题5分）设计一个基于单片机的智能空气质量监测系统，能够监测多种污染物浓度并进行报警。四、分析题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在一个数字电路设计中，需要考虑时序约束和信号完整性问题。分析时序违规的原因、信号反射和串扰的产生机制，研究如何通过合理的布局布线和端接技术来保证电路的正常工作。2、（本题10分）某图像处理算法，用于图像分割和目标提取。分析算法的基本思想、适用场景和存在的局限性，并结合实际图像数据进行效果评估。3、（本题10分）一个视频监控系统中，需要对大量的视频数据进行存储和传输。分析视频压缩