14数字逻辑系统2-2

《数字逻辑》第2章作业与习题《数字逻辑》第2章作业与习题⼀、作业1）填空题1．传统的逻辑函数的表⽰⽅法有、、和。

2．逻辑变量和函数只有两种取值，⽽且它们只是表⽰两种不同的逻辑状态。

3．逻辑函数CD B A F +=，其反函数F = ，其对偶式F *= 。

4．函数ADE D C AC B A F +++=的最简与或式是。

2）单选题1．函数D D C C B C A AB F ++++=的最简与或式为（）。

① 1 ② 0 ③ AB ④以上均不是2．逻辑函数)(B A C B A F ++=，当ABC 的取值为（）时，F =1。

① 000 ② 011 ③ 101 ④ 1113．函数A ⊕B 与B A ⊕（）。

①互为反函数②互为对偶式③相等④答案都不正确。

3）问答与计算题1．将逻辑函数BD A ABC F +=写成标准与或表达式。

2．推导出函数C A BC AB F ++=的最简与或式。

3．列出下述问题的真值表，利⽤最⼩项推导法写出其逻辑函数表达式，并利⽤公式简化法进⾏简化。

然后写出完整的V erilog HDL 程序。

有3个温度检测器，当检测的温度超过60°时，温度检测器输出信号为1；低于60°时，输出为0。

当两个或两个以上的温度检测器的输出为1时，总控制器的输出为1，以控制调控设备，使温度降低到60°以下。

4．⽤公式法证明下列等式：=CDB++++++CCCDBACDABABCD5．⽤if语句设计⼀个⼆选⼀的总线选择器，当选择信号sel为“1”时，输出qout[3:0]等于输⼊data[3:0]；当sel为“0”时，输出qout[3:0]等于0。

下⾯程序是否正确？若不正确，⼀⼀指明出错的语句，并给出完整的正确程序。

尝试⽤Quartus Ⅱ软件输⼊源程序并进⾏编译，确保编译通过。

Array6．若要设计⼀个带异步清零和异步预置的8位⼆进制加法计数器，触发信号均为上升沿触发，下⾯程序是否正确？若不正确，⼀⼀指明出错的语句，并给出完整的正确程序。

第一章1. 什么是模拟信号什么是数字信号试举出实例。

模拟信号-----指在时间上和数值上均作连续变化的信号。

例如，温度、压力、交流电压等信号。

数字信号-----指信号的变化在时间上和数值上都是断续的，阶跃式的，或者说是离散的，这类信号有时又称为离散信号。

例如，在数字系统中的脉冲信号、开关状态等。

2. 数字逻辑电路具有哪些主要特点数字逻辑电路具有如下主要特点：●电路的基本工作信号是二值信号。

●电路中的半导体器件一般都工作在开、关状态。

●电路结构简单、功耗低、便于集成制造和系列化生产。

产品价格低廉、使用方便、通用性好。

●由数字逻辑电路构成的数字系统工作速度快、精度高、功能强、可靠性好。

3. 数字逻辑电路按功能可分为哪两种类型主要区别是什么根据数字逻辑电路有无记忆功能，可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。

组合逻辑电路：电路在任意时刻产生的稳定输出值仅取决于该时刻电路输入值的组合，而与电路过去的输入值无关。

组合逻辑电路又可根据输出端个数的多少进一步分为单输出和多输出组合逻辑电路。

时序逻辑电路：电路在任意时刻产生的稳定输出值不仅与该时刻电路的输入值有关，而且与电路过去的输入值有关。

时序逻辑电路又可根据电路中有无统一的定时信号进一步分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。

4. 最简电路是否一定最佳为什么一个最简的方案并不等于一个最佳的方案。

最佳方案应满足全面的性能指标和实际应用要求。

所以，在求出一个实现预定功能的最简电路之后，往往要根据实际情况进行相应调整。

5. 把下列不同进制数写成按权展开形式。

(1) 10 (3) 8(2) 2 (4) 16解答（1）10 = 4×103＋5×102＋1×101＋7×100＋2×10-1＋3×10-2＋9×10-3（2）2= 1×24＋1×22＋1×21＋1×2-2＋1×2-4（3）8 = 3×82＋2×81＋5×80＋7×8-1＋4×8-2＋4×8-3(4) 16 = 7×162＋8×161＋5×160＋4×16-1＋10×16-2＋15×16-3 6.将下列二进制数转换成十进制数、八进制数和十六进制数。

2-1
2-2
均可以作为反相器使用。

与非门：
或非门：
异或门：
2-3 1
Y V
CMOS 与非门的一个输入端通过电阻接地，相当于该输入端输入低电平，输出Y1是高电平。

2Y V
CMOS 或非门的一个输入端通过电阻接高电平与直接接高电平是一样的，输出Y2是低电平。

V 3
Y V 低电平有效的三态门的使能端EN 接高电平，则Y3为高阻态。

4
Y V
与或非门的一个与门输入全为高电平，则输出Y4是低电平。

2-4
E D C B A Y ⋅⋅⋅⋅=1 E D C B A Y ++++=2
))((3F E D C B A Y ++++=
F E D C B A Y ⋅⋅+⋅⋅=4 2-5
当1=EN ，T1`和T2截止，Y=Z （高阻）。

当0=EN ，T1`导通，A A Y ==。

2-7
（1）忽略所有门电路的传输延迟时间，除去开始的一小段时间，与非门的两个输入端总有一个是低电平，输出一直为高电平。

（2）考虑每个门都有传输延迟时间。

假设1级门的传输延迟时间为tpd ，则与非门的两个输入端的输入信号变化实际上并不是同时的。

信号A 经过两级门的传输延迟，比信号B 要晚2tpd 时间到达与非门的输入端。

因此，将出现,在短暂时间里，两个输入端的输入信号都是高电平的情况，输出电压波形出现毛刺。

第一章数制与编码1、二、八、十、十六进制数的构成特点及相互转换；2、有符号数的编码；3、格雷码的特点；各种进制如何用BCD码表示；4、有权码和无权码有哪些？例：一、选择题1、（1100110）B=（）8421BCD=（）D=（）H=（）O （178）10=（）2=（）8421BCD=（）16=（）82、将数1101.11B转换为十六进制数为（ A ）A. D.C HB. 15.3HC. 12.E HD. 21.3H3、在下列一组数中，最大数是（）。

A.(258)DB.(100000001 )BC.(103)HD.(001001010111 )8421BCD4、若用8位字长来表示，（-62）D=( )原5、属于无权码的是（）A.8421 码B.余3 码C.2421 码D.自然二进制码6、分别用842lBCD码表示(10011000)2为（）A.230B.98C.9807、十进制数33的余3码为（）。

A.00110110B.110110C.01100110D.1001008、数字电路中使用的数制是（）。

A.二进制B.八进制C.十进制D.十六进制9、二进制数[101101]2和下列数中（）相等A.[46]10B.[2D]16C.[54]8D.[101101]BCD10、在时间和数值上都断续变化的离散信号叫做（）。

A.数字信号B.断续信号C.模拟信号D.连续信号二、判断题1、格雷码具有任何相邻码只有一位码元不同的特性。

（）2、8421BCD码、5421BCD码、2421BCD码都是有权的二-十进制编码。

（）3、BCD码是一种人为选定的0～9十个数字的代码，可以有许多种。

（）4、8421BCD码是有权的二-十进制编码。

( )第二章逻辑代数基础1、基本逻辑运算和复合逻辑运算的运算规律、电路符号；2、逻辑代数的基本定律及三个规则；3、逻辑函数表达式、逻辑图、真值表及相互转换；4、最小项、最大项的性质；5、公式法化简；卡诺图法化简（有约束的和无约束的）。

第2章 习题答案2-1 二极管、三极管用于数字电路中与用于模拟电路有什么不同？答：二极管和三极管在数字电路中主要用作开关，工作于大信号状态，即二极管工作在正向导通和反向截止两个状态，三极管工作在饱和于截止两个状态； 模拟电路中二极管一般工作在小信号状态或反向击穿状态，三极管一般工作在放大状态。

2-2 有两个二极管A 和B ，在相同条件下测得A 管的I F ＝10mA ，I R ＝2mA ；B 管的I F＝30mA ，I R ＝0.5μA ；比较而言，哪个性能更好？答：B 管更好，因为其反向漏电流较小而正向允许电流大。

2-3 三极管工作在截止、饱和、放大状态的外部条件各是什么？答：截止时，使发射结反偏即v BE ≤0；饱和时，使基极电流等于或大于基极饱和电流，即i B ≥I BS =V CC /βR C ；放大时，使发射结正偏，而i B <I BS =V CC /βR C 。

2-4 MOS 管工作在截止、恒流、可变电阻区的外部条件各是什么？ 答：对于常用的增强型NMOS 管，截止时，使栅源电压小于开启电压V T 即v GS >V GS(th)N ；工作于恒流区时，使v DS >v GS - V GS(th)N ；工作于可变电阻区时，使v DS <v GS - V GS(th)N2-5 二极管电路如图P2-5所示。

v I ＝5sin ωt （V ），假设二极管是理想二极管，试画出输出 v O 的波形。

若考虑二极管的导通压降V D ＝0.7V ，画出输出v O 的波形。

解：输出波形如图解P2-5所示。

(a)为输入波形， D 为理想二极管时输出波形为(b)， 考虑D 导通压降为0.7伏时输出波形为(c)。

2-6 二极管开关电路如图P2-6所示。

二极管导通电压为0.7V ，试分析输入端A 、B 分别为0V 和5V 时管子的工作状态，输出电压v O ＝？解：v A =5V ，v B =0V 时，D 2、D 1均导通 v O =–0.7V ； v A =5V ，v B =5V 时， D 2、D 1均导通 v O =4.3V ； v A =0V ，v B =5V 时，D 1 导通、D 2截止 v O =4.3V ； v A =5V, v B =0V 时, D 1截止、D 2导通 v O =4.3V 。

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第二章逻辑代数基础1 : 下列等式不正确的是（）A：1+A=1B:1•A=AC:A+A´=1D：(A+B)´=A´+B´您选择的答案: 正确答案： D知识点:(A+B)´=A´•B´—-——-—-———-—--———————---——--—--——---------———-—--——-—---———-—————-———-----——2 : 已知Y=A+AB´+A´B,下列结果中正确的是(）A：Y=AB:Y=BC:Y=A+BD：Y=A´+B´您选择的答案: 正确答案： C知识点：利用公式A+AB´=A和A+A´B=A+B进行化简—---—————-—--——----—--——--——-———-——-—-—-——-——--—-—---—-——--—--————--—--—--——3 : 下列等式不正确的是( )A:(ABC）´=A´+B´+C´B：（A+B）(A+C)=A+BCC： A（A+B)´=A+B´D:AB+A´C+BC=AB+A´ C您选择的答案：正确答案： C知识点：A(A+B)´=0-——-—---———-——-—--———-———---————-—-——---——--——-—--——--————————————-—-——--—-—4 ：下列等式正确的是（）A:A+AB+B=A+BB:AB+AB´=A+BC:A（AB）´=A+B´D:A（A+B+C)´=B´C´您选择的答案：正确答案： A知识点：AB+AB´=A；A(AB)´=AB´;A(A+B+C）´=0-—-—-———-—-—--——-—-—---—--——--—--—--—-—-——-——--—-----—--—-—--—-—-——--——--—-—5 ：下列说法不正确的是（）A:逻辑代数有与、或、非三种基本运算B：任何一个复合逻辑都可以用与、或、非三种基本运算构成C:异或和同或与与、或、非运算无关D：同或和异或互为反运算您选择的答案：正确答案： C知识点:异或和同或也是由与、或、非三种基本运算构成的复合运算-—--—-——-————---—-————--————-——————--——-———----------—----—--—---—----—-—-—-6 ：下列说法不正确的是（）A:利用代入定理可将基本公式中的摩根定理推广为多变量的形式B：将逻辑式Y中的所有“• "和“+”互换，“0 ”和“1”互换，就可得到Y´C：摩根定理只是反演定理的一个特例D：将逻辑式Y中的所有“• ”和“+”互换,“0 ”和“1”互换，就可得到YD您选择的答案: 正确答案： B知识点：区分反逻辑式和对偶式的变换方法：将逻辑式Y中的所有“•”和“+”互换,“0 ”和“1"互换，可得到YD;将逻辑式Y中的所有“•”和“+”互换,“0 ”和“1”互换,原变量和反变量互换,可得到Y´。

数字电路数字逻辑
数字电路是一种用来处理数字信号的电子电路，也称为数字系统或数字逻辑电路。

它是现代电子设备的基础，如计算机、通信设备和各种控制系统等。

数字电路以二值数字逻辑为基础，其工作信号是离散的数字信号，反映在电路上就是低电平和高电平两种状态（即0和1两个逻辑值）。

数字电路中的基本单元是逻辑门，它实现基本的逻辑运算，如与、或、非等。

逻辑门由半导体工艺制成的数字集成器件构造而成，常见的有与门、或门、非门、异或门等。

存储器是用来存储二进制数据的数字电路，它对数据的存储和读取都是以二进制的形式进行的。

从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

组合逻辑电路的输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路以前的状态无关，它不具有记忆功能。

而时序逻辑电路则具有记忆功能，其输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且与电路以前的状态有关。

常见的时序逻辑电路有触发器和寄存器等。

数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。

现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成，具有体积小、功耗低、可靠性高、速度快、功能强等特点。

总的来说，数字电路是数字系统的基础，它的设计和应用涉及到计算机科学、电子工程、通信工程等多个领域。

第二章 组合逻辑1. 分析图中所示的逻辑电路，写出表达式并进行化简BF = AB + B = ABA F = AB BABC CABC = AB + AC + BC + BC = AB + BC + BC2. 分析下图所示逻辑电路，其中S3、S2、S1、S0为控制输入端，列出真值表，说明 F 与 A 、B 的关系。

F1=1S B BS A ++ F2=32S B A ABS +F=F 1F 2=1S B BS A ++3. 分析下图所示逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能。

解：F1=C B BC A C AB C B A +++=ABC C B A ABC C B A C B A +⊕=++)(真值表如下：A B C F 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100000111当B ≠C 时， F1=A 当B=C=1时， F1=A 当B=C=0时， F1=0裁判判决电路，A 为主裁判，在A 同意的前提下，只要有一位副裁判（B ，C ）同意，成绩就有效。

F2=AC BC AB C A C B B A ++=++真值表如下：A B C F 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100001111当A 、B 、C 三个变量中有两个及两个以上同时为“1”时，F2 = 1 。

4.图所示为数据总线上的一种判零电路，写出F 的逻辑表达式，说明该电路的逻辑功能。

解：F=1514131211109876543210A A A A A A A A A A A A A A A A +++只有当变量A0~A15全为0时，F = 1；否则，F = 0。

因此，电路的功能是判断变量是否全部为逻辑“0”。

5. 分析下图所示逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能解： 301201101001X A A X A A X A A X A A F +++= 真值表如下：因此，这是一个四选一的选择器。