滨州科技职业学院《数字模型设计与制作》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字模型设计与制作》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、对于一个由多个与非门组成的组合逻辑电路，若其中一个输入信号发生变化，输出信号的变化时间取决于什么？（）A.门的延迟B.信号的传播路径C.输入信号的变化幅度D.以上都是2、在数字电路的故障诊断中，假设一个电路出现了错误输出，但输入信号正常。以下哪种方法最常用于定位故障所在？（）A.逻辑分析仪检测B.替换可疑元件C.对比正常电路和故障电路D.以上方法结合使用3、在数字系统中，数字信号具有离散的数值和特定的时间间隔。以下关于数字信号特点的描述中，正确的是（）A.抗干扰能力强B.便于存储和处理C.精度高D.以上都是4、对于数字逻辑中的译码器，假设一个系统需要将4位二进制输入译码为16个输出信号。以下哪种译码器能够有效地完成这个任务？（）A.2-4译码器B.3-8译码器C.4-16译码器D.8-256译码器5、数字逻辑中的编码器可以分为多种类型，如二进制编码器、十进制编码器等。一个十进制-二进制编码器，当输入为十进制数7时，输出的二进制编码是什么？（）A.0111B.1110C.不确定D.根据编码器的类型判断6、当研究数字电路中的触发器同步问题时，假设一个系统中有多个触发器需要同时更新状态。以下哪种时钟信号分配方式能够确保同步性并且减少时钟偏差？（）A.单点时钟驱动B.树形时钟分布C.网状时钟网络D.以上方式均可7、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8、在数字电路中，能够将输入的特定代码转换为高、低电平输出的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据分配器D.数据选择器9、在数字电路设计中，组合逻辑电路和时序逻辑电路是两种基本类型。假设要设计一个电路，用于判断两个4位二进制数是否相等。如果只考虑当前输入的两个二进制数，不考虑之前的输入和状态，那么应该采用哪种逻辑电路？（）A.组合逻辑电路，因为其输出仅取决于当前输入B.时序逻辑电路，能够存储之前的输入信息C.既可以是组合逻辑电路，也可以是时序逻辑电路，取决于具体设计D.无法确定，需要更多的条件才能选择10、在数字电路中，使用二进制补码进行减法运算时，若最高位产生了进位，则：（）A.结果为正B.结果为负C.结果溢出D.无法确定11、若一个数字系统的输入信号频率为100kHz，经过一个二分频电路后，输出信号的频率是多少？（）A.50kHzB.200kHzC.100kHzD.不确定12、在数字系统中，能够将输入的二进制代码转换为特定输出信号的电路称为？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数值比较器13、或门是另一种常见的逻辑门，其逻辑功能为只要有一个输入为高电平，输出就为高电平。关于或门的特点，以下说法不正确的是（）A.或门的逻辑表达式为Y=A+BB.或门可以用于实现多个条件中只要满足一个就执行的逻辑C.或门的输出电平与输入电平的变化是同步的，没有延迟D.或门在组合逻辑电路中起着重要的作用，常用于数据选择和控制信号生成14、在数字逻辑电路的故障诊断中，有多种方法可以使用。以下关于故障诊断方法的描述，错误的是（）A.可以通过观察电路的输出信号、测量关键节点的电压等方法进行初步诊断B.逻辑分析仪是一种常用的故障诊断工具，可以捕获和分析数字信号C.故障诊断时，可以采用替换法逐个替换可疑的元器件来确定故障位置D.一旦确定了故障位置，就可以直接修复，不需要对整个电路进行重新测试和验证15、在数字逻辑中，若要实现将输入的4位二进制数扩大两倍的功能，以下哪种电路设计是可行的？（）A.在原数左边添加两个0B.将原数左移一位C.将原数与自身相加D.对原数进行取反操作二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中计数器的计数模式（如加计数、减计数和可逆计数）的实现方法和应用场景。2、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何进行逻辑电路的功耗估算和优化。3、（本题5分）解释在数字系统中什么是数字信号的编码效率，以及如何提高编码效率。4、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个乘法器的布斯算法，提高乘法运算效率。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个计数器电路，能够实现对输入脉冲的计数，并在达到特定计数值时产生输出信号。深入分析计数器的计数方式、进位机制以及复位功能的实现，探讨如何提高计数器的计数范围和精度。2、（本题5分）有一个数字音频处理系统中的音频滤波模块，如巴特沃斯滤波器。分析滤波器的设计参数和频率响应特性，设计相应的数字电路实现滤波功能。探讨如何根据不同的音频频率范围选择合适的滤波器参数。3、（本题5分）给定一个由多个计数器和逻辑门组成的数字系统，用于产生特定的周期性脉冲信号。分析系统的工作原理，计算脉冲信号的频率和占空比，画出时序图，并讨论在时钟信号生成和定时控制中的应用。4、（本题5分）给定一个数字系统的面积约束条件，分析如何通过逻辑化简、资源共享和模块复用等方法来减少电路的硬件面积。探讨面积优化对系统性能和成本的影响。5、（本题5分）使用触发器和组合逻辑构建一个数字锁存器和寄存器，分析它们在数据存储和传输中的作用和区别。探讨如何在电路设计中正确选择使用锁存器和寄存器，以满足不同的需求。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个译码器，将18位二进制输