桂电数电期末试题及答案

桂电数电期末试题及答案姓名：____________________

一、选择题（每题[2]分，共[20]分）

1.下列哪个电路是CMOS逻辑门？

A.TTL与非门

B.NMOS与非门

C.PMOS与非门

D.ECL与非门

2.在数字电路中，一个二进制数从低电平跳变到高电平的过程称为？

A.跳变

B.触发

C.建立时间

D.保持时间

3.在同步时序电路中，一个触发器在时钟信号上升沿发生翻转，这种触发器称为？

A.D触发器

B.JK触发器

C.T触发器

D.SR触发器

4.下列哪个逻辑门可以实现异或运算？

A.与门

B.或门

C.非门

D.异或门

5.下列哪个逻辑门可以实现同或运算？

A.与门

B.或门

C.非门

D.异或门

6.下列哪个电路可以实现全加运算？

A.异或门

B.与门

C.与非门

D.或门

7.在数字电路中，下列哪个概念表示信号从一个节点传输到另一个节点所需的时间？

A.传播延迟

B.上升时间

C.下降时间

D.建立时间

8.下列哪个电路可以实现逻辑运算“与”？

A.异或门

B.与门

C.非门

D.异或门

9.在数字电路中，一个时钟周期的时间称为？

A.传播延迟

B.上升时间

C.下降时间

D.时钟周期

10.下列哪个电路可以实现逻辑运算“或”？

A.异或门

B.与门

C.非门

D.异或门

二、填空题（每题[2]分，共[20]分）

1.在数字电路中，一个二进制数从高电平跳变到低电平的过程称为__________。

2.在CMOS逻辑门中，__________门可以实现逻辑运算“与”。

3.一个触发器在时钟信号__________沿发生翻转。

4.在数字电路中，一个触发器在时钟信号__________沿保持稳定状态。

5.下列哪个电路可以实现全加运算？__________

6.在数字电路中，一个时钟周期的时间称为__________。

7.在数字电路中，一个信号从一个节点传输到另一个节点所需的时间称为__________。

8.下列哪个电路可以实现逻辑运算“或”？__________

9.在数字电路中，一个触发器在时钟信号__________沿发生翻转。

10.在数字电路中，一个二进制数从低电平跳变到高电平的过程称为__________。

四、简答题（每题[5]分，共[25]分）

1.简述TTL与非门的工作原理。

2.解释CMOS逻辑门中NMOS和PMOS的作用。

3.简述触发器在数字电路中的应用。

4.解释什么是传播延迟，并说明其在数字电路设计中的重要性。

5.简述数字电路中时钟信号的作用。

五、计算题（每题[10]分，共[50]分）

1.计算下列二进制数转换为十进制数的结果：

-1101

-1010.101

-1111.1101

2.设计一个4位加法器，实现两个4位二进制数的加法运算。

3.设计一个2-to-4线译码器，输入为2位二进制数，输出为4位二进制数。

4.设计一个简单的时序逻辑电路，实现一个计数器，计数范围为0到15。

5.计算一个8位二进制数转换为16进制数的结果。

六、综合题（每题[15]分，共[45]分）

1.分析并解释下列逻辑电路的功能：

-一个由与门、或门和非门组成的组合逻辑电路。

-一个由D触发器组成的时序逻辑电路。

2.设计一个8位并行加法器，要求实现两个8位二进制数的加法运算，并分析电路的工作原理。

3.设计一个4位同步计数器，要求计数范围为0到15，并分析电路的工作原理。

4.分析并比较TTL和CMOS逻辑门在电路设计中的优缺点。

5.设计一个简单的数字信号发生器，输出频率为1kHz的方波信号，并分析电路的工作原理。

试卷答案如下：

一、选择题答案及解析：

1.B。NMOS和PMOS是CMOS逻辑门中的基本晶体管，它们通过互补的工作原理来实现逻辑功能。

2.C。从低电平跳变到高电平的过程称为上升沿。

3.A。D触发器在时钟信号上升沿发生翻转。

4.D。异或门是实现异或运算的逻辑门。

5.B。或门是实现同或运算的逻辑门。

6.A。异或门可以实现全加运算。

7.A。传播延迟是指信号从一个节点传输到另一个节点所需的时间。

8.B。与门是实现逻辑运算“与”的逻辑门。

9.D。时钟周期是指一个时钟信号从高电平到低电平再回到高电平所需要的时间。

10.D。或门是实现逻辑运算“或”的逻辑门。

二、填空题答案及解析：

1.跳变。

2.与门。

3.上升沿。

4.下降沿。

5.异或门。

6.时钟周期。

7.传播延迟。

8.与门。

9.上升沿。

10.跳变。

三、简答题答案及解析：

1.TTL与非门的工作原理是通过将两个或多个晶体管串联，利用晶体管的放大作用来控制输出电平，当输入为高电平时，输出为低电平，输入为低电平时，输出为高电平。

2.NMOS和PMOS在CMOS逻辑门中分别对应晶体管的N型和P型，NMOS用于实现高电平输出，PMOS用于实现低电平输出，通过互补的工作原理实现逻辑运算。

3.触发器在数字电路中的应用包括存储数据、产生时钟信号、实现计数器等。

4.传播延迟是指信号从一个节点传输到另一个节点所需的时间，它在数字电路设计中非常重要，因为如果传播延迟过大，可能会导致信号丢失或错误。

5.时钟信号在数字电路中起到同步的作用，它确保电路中各个部分按照统一的时序进行工作。

四、计算题答案及解析：

1.十进制数结果分别为：

-1101=13

-1010.101=10.625

-1111.1101=15.625

2.设计4位加法器，需要将两个4位二进制数的每一位进行加法运算，并考虑进位。

3.设计2-to-4线译码器，需要将2位二进制输入编码为4位二进制输出，通过逻辑门实现。

4.设计计数器，需要使用触发器实现计数功能，设置触发器的初始状态和时钟信号控制计数。

5.8位二进制数转换为16进制数，需要将8位二进制数分成4组，每组2位，每组转换为1位16进制数。

五、综合题答案及解析：

1.分析组合逻辑电路和时序逻辑电路的功能，需要理解电路中各个逻辑门的作用以及触发器的翻转机制。

2.设计8位并行加法器，需要使用多个全加器实现，并连接进位信号。

3.设计4位同步计数器，需要使用触发器实现计数功能，设置触发器的初始状态和时钟信号控制计数。

4.分析TTL和CMOS逻辑门的优缺点，需要考虑功耗、速度、电路复杂性等因素。

5.设计数字信号发生器，需要使用触发器生成时钟信号，并通过逻辑门实现方波输出。

六、综合题答案及解析：

1.分析逻辑电路的功能，需要理解电路中各个逻辑门的作用以及触发器的翻转机制。

2.设计8位并行加法器，需