阎石《数字电子技术基础》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(下册)

第8章　可编程逻辑器件一、选择题1．（多选）关于PROM和PAL的结构，以下叙述正确的是（）。

A.PROM的与阵列固定，不可编程B.PROM与阵列、或阵列均不可编程C.PAL与阵列、或阵列均可编程D.PAL的与阵列可编程【答案】AD【解析】PROM由存储矩阵、地址译码器和输出电路组成。

其中与阵列是固定的，不可编程，初始时所有存储单元中都存入了1，可通过将所需内容自行写入PROM而得到要求的ROM，PROM的内容一经写入以后（改变的是或阵列），不能修改。

PAL器件由可编程的与逻辑阵列、固定的或逻辑阵列和输出电路三部分组成。

二、填空题1．与PAL相比，GAL器件有可编程的输出结构，它是通过对______行编程设定其______的工作模式来实现的，而且由于采用了______的工艺结构，可以重复编程，使它的通用性很好，使用更为方便灵活。

【答案】机构控制字；输出逻辑宏单元；E2CMOS2．PAL是______可编程，EPROM是______可编程。

【答案】与阵列；或阵列3．GAL 是______可编程，GAL 中的OLMC 称______【答案】与阵列；输出逻辑宏单元4．在图8-1所示的可编程阵列逻辑（PAL ）电路中，Y 1＝______，Y 3＝______。

图8-1【答案】；123234134124I I I I I I I I I I I I +++12I I ⊕【解析】×表示连通，在一条线上的×表示与，然后通过或门连接在一起。

三、简答题1．如图8-2所示为PAL16L8的一部分电路，试分析该电路，写出电路在X 控制下的函数F 对应于输入A 、B 、C 的逻辑表达式。

图8-2答：当X＝0时，F所在三态门选通；X＝1时，三态门关闭。

故该电路的逻辑关系式为：。

2．下面图8-3所示的3个卡诺图代表3个4变量逻辑的逻辑函数。

（1）用PROM实现，画出码点矩阵图；（2）用PLA实现，画出码点矩阵图。

第8章　可编程逻辑器件8.1试分析图8-1的与-或逻辑阵列，写出Y 1、Y 2、Y 3与A 、B 、C 、D 之间的逻辑函数式。

图8-1解：Y 1、Y 2、Y 3与A 、B 、C 、D 之间的逻辑函数式分别为：Y 1＝A'＋B ＋C ＋D'Y 2＝AB ＋A'B'＋CD'＋C'DY 3＝ABCD ＋A'B'C'D'8.2试分析图8-2的与-或逻辑阵列，写出Y 1、Y 2与A 、B 、C 、D 之间的逻辑关系式。

图8-2解：Y1、Y2与A、B、C、D之间的逻辑关系式分别为：Y1＝（AB'＋A'B＋CD）'当AB＝1时，Y2＝（CD'＋C'D）'，否则Y2呈现高阻态。

8.3 试分析图8-3中由PAL16L8构成的逻辑电路，写出Y1、Y2、Y3与A、B、C、D、E之间的逻辑关系式。

图8-3解：Y1、Y2、Y3与A、B、C、D、E之间的逻辑关系式分别为：Y1＝（A'B'＋A'C'＋A'D'＋A'E'＋B'C'＋B'D'＋B'E'＋C'D'＋C'E'＋D'E'）'Y2＝ABCD＋ACDE＋ABCE＋ABDE＋BCDEY 3＝ABCDE8.4 用PAL16L8产生如下一组组合逻辑函数。

画出与-或逻辑阵列编程后的电路图。

PAL16L8的电路图见图8-3。

解：先将组合逻辑函数化为与-或-非形式。

得到用PAL16L8的实现如图8-4所示。

图8-48.5 试分析图8-5给出的用PAL16R4构成的时序逻辑电路，写出电路的驱动方程、状态方程、输出方程，画出电路的状态转换图。

工作时，11脚接低电平。

图8-5解：若11脚接低电平，电路正常工作。

第7章半导体存储器7.1 复习笔记一、概述半导体存储器是一种能存储大量二值信息（或称为二值数据）的半导体器件。

半导体存储器的种类很多，从存、取功能上可以分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。

只读存储器在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速地随时修改或重新写入数据。

ROM的优点是电路结构简单，而且在断电以后数据不会丢失。

它的缺点是只适用于存储那些固定数据的场合。

只读存储器中又有掩模ROM、可编程ROM（PROM）和可擦除的可编程ROM（EPROM）几种不同类型。

随机存储器与只读存储器的根本区别在于，正常工作状态下就可以随时快速地向存储器里写入数据或从中读出数据。

根据所采用的存储单元工作原理的不同，又将随机存储器分为静态存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM）。

二、只读存储器（ROM）1．掩模只读存储器掩模ROM内部存储的数据“固化”在里边。

ROM电路结构包含存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器，如图7-1所示。

（1）存储矩阵由许多存储单元排列而成，存储单元可用二极管或三极管或MOS管构成。

每个单元能存放1位二值代码（0或1），每个存储单元有一对应的地址代码。

（2）地址译码器的作用是将输入的地址代码译成相应控制信号，利用这个控制信号从存储矩阵中选出指定单元，并把其中数据送到输出缓冲器。

（3）输出缓冲器的作用是提高存储器带负载能力，实现对输出状态的三态控制，便与系统的总线连接。

图7-1 ROM的电路结构框图2．可编程只读存储器（PROM）PROM初始时所有存储单元中都存入了1，可通过将所需内容自行写入PROM而得到要求的ROM。

PROM的总体结构与掩模ROM一样，同样由存储矩阵、地址译码器和输出电路组成。

PROM的内容一经写入以后，就不可能修改了，所以它只能写入一次。

因此，PROM 仍不能满足研制过程中经常修改存储内容的需要。

3．可擦除的可编程只读存储器（EPROM）（1）EPROM（UVEPROM）：EPROM用紫外线照射进行擦除，采用叠栅注入MOS管制作的存储单元。

第11章　数-模和模-数转换11.1 在图11-1所示的权电阻网络D／A转换器中，若取V REF＝5 V，试求当输入数字量为d3d2d1d0＝0101时输出电压的大小。

图11-1解：根据题意,当输入数字量为d3d2d1d0＝0101时，输出电压为＝－1.5625 V11.2 在图11-2给出的倒T形电阻网络D／A转换器中，已知V REF＝－8V，试计算当d3、d2、d1、d0每一位输入代码分别为1时在输出端所产生的模拟电压值。

图11-2解：由题意可得因此，当31d =时，O 4v V =；当21d =时，O v 2V =；当11d =时，O 1v V =；当01d =时，O 05v .V =。

11.3 在图11-3所示的D ／A 转换电路中，给定V REF ＝5V ，试计算（1）输入数字量的d 9～d 0每一位为1时在输出端产生的电压值。

（2）输入为全1、全0和1000000000时对应的输出电压值。

图11-3解：由题意可得因此，题（1）、（2）的结果如表11-1所示。

表11-111.4 在图11-3由CB7520所组成的D ／A 转换器中，已知V REF ＝－10V ，试计算当输入数字量从全0变到全1时输出电压的变化范围。

如果想把输出电压的变化范围缩小一半，可以采取哪些方法?解：由题意可得当输入全为0时，有0O min v V =；当输入全为1时，有()1010219992REF O max V v .V =--=。

因此，电压变化范围为0～9.99 V 。

如果想把输出电压的变化范围缩小一半，可以采取以下方法：①令参考电压REF V 的绝对值减半；②令求和放大器的放大倍数减少一半。

即在out I 与放大器输出端O v 之间外接一个大小等于2R 的反馈电阻。

11.5 图11-4所示电路是用CB7520和同步十六进制计数器74LS161组成的波形发生器电路。

已知CB7520的V REF ＝－10V ，试画出输出电压O v的波形，并标出波形图上各点电压的幅度。

数字电子技术基础备课笔记汤洪涛一、课程简介《数字电子技术基础》是电力、计算机工程类各专业的一门技术基础课，它是研究各种半导体器件的性能、电路及应用的学科。

数字电子技术包括逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、VHDL 语言、脉冲信号的产生与整形和A/D与D/A转换器等内容。

本课程以小规模集成电路为基础，（门电路）以中规模集成电路为主，着重介绍各种逻辑单元电路，逻辑部件的工作原理，分析逻辑功能，介绍逻辑电路的分析方法和一般数字电路的设计方法。

二、各章节主要内容和基本要求第一章数制与码制：它是整个数字逻辑电路的基本知识，要求能够熟练掌握；第二章逻辑代数基础：它是整个数字逻辑电路的分析工具，要求能够熟练掌握和应用，其中逻辑代数化简法和卡诺图化简法是重点掌握内容。

第三章逻辑门电路：是组成逻辑电路的基本单元，它相当于模电中的二极管、三极管。

基本门电路有DTL（二极管门）、TTL（三极管门）、MOS（场效应管门），要求掌握它们的组成原理。

第四章组合逻辑电路：它是数字电子技术的一大类，要求掌握组合逻辑电路的分析和设计方法，即已知逻辑电路，请分析该电路的所能实现的逻辑功能；或已知该电路的所要实现的逻辑功能，请设计逻辑电路的来实现其逻辑功能。

当然，设计电路就有一个电路的优化设计问题，如何选择最少的基本逻辑单元电路或最廉价的或最方便的基本逻辑单元电路来就可以实现所需要的逻辑功能。

（只考虑输入、输出之间的逻辑关系）第五章触发器：触发器是时序逻辑电路的基本逻辑单元，掌握触发器的基本特点、工作原理和分析方法等。

第六章时序逻辑电路：要求掌握时序逻辑电路的分析、波形的绘制等。

第七章半导体存储器：主要讲述动静态的RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）要求掌握它们的基本概念及其应用。

第八章以后的章节不做讲解好要求，让大家以后如果接触到相关知识时可以查阅。

第一章数制和码制本章要求：掌握十进制、二进制、十六进制、八进制之间的转换1.1 概述一、电子信号的分类：电子电路中的信号可分为两类：1、一类是时间和数值上都是连续变化的信号，称为模拟信号，例如音频信号、温度信号等；2、另外一类是在时间或数值上断续变化的信号，即离散信号，称为数字信号，例如工件个数的记数信号，键盘输入的电信号等。

辽宁石油化工大学考试题2007 -- 2008 学年第 2 学期课程名称：数字电子技术考试形式：闭卷授课学院：信息与控制工程学院试卷共8 页试卷：A 适用专业班级：自动化、电气、电信、测控06级题号一二三四五六七八九十总分得分一.填空题（每题3分，共15分）1．（166）8=（）16 =（）10 =（）22．D触发器的特征方程为，JK触发器的特征方程为，T触发器的特征方程为。

3．能够存储二值信息或代码的器件有_____________、______________、_______________。

4．下图所示权电阻网络D/A转换器中，若取VREF=5V，则当输入数字量为d3d2d1d=1101时输出电压为_____________。

5．下图中G1为TTL门电路，输出状态为_________。

二、选择题（每题3分，共15分）1．测得某逻辑门输入A，B和输出F的波形如图所示，则F（A，B）的表达式为。

A、F=ABB、F=A+BC、F=A⊕BD、F=ABABF2．能实现分时传送数据逻辑功能的是（）。

A、TTL与非门B、三态逻辑门C、集电极开路门D、CMOS逻辑门3．由555定时器构成的单稳态触发器，其输出脉冲宽度取决于。

A、电源电压B、触发信号幅度C、触发信号宽度D、外接R、C的数值4．为了构成4096×8的RAM，需要________片1024×2的RAM。

A、16片；B、8片；C、4片；D、2片。

5．某模/数转换器的输入为0 ~10V模拟电压，输出为8位二进制数字信号（D7 ~ D0)。

若输入电压是2V，则输出的数字信号为____________。

A、00100011B、00110011C、00100001D、00110001三、(6分)用卡诺图将下列逻辑函数化成最简“与或”式。

F(A,B,C,D)=∑m(0,6,9,10,12,15)+∑d(2,7,8,11,13,14)四、（15分）某工厂有A、B、C三个车间，各需电力10千瓦，由变电所的X、Y两台变压器供电。

第1章数制和码制1.1复习笔记一、数字信号与数字电路1.模拟信号和数字信号模拟信号：幅度和时间连续变化的信号。

例如，正弦波信号。

数字信号：在幅度和时间上取值离散的信号。

例如，统计一座桥上通过的汽车数量。

模拟信号经过抽样、量化、编码后可转化为数字信号。

数字信号的表示方式：（1）采用二值数字来表示，即0、1数字；0为逻辑0，1为逻辑1。

（2）采用逻辑电平来表示，即H（高电平）和L（低电平）。

（3）采用数字波形来表示。

2.模拟电路和数字电路模拟电路：工作在模拟信号下的电路统称为数字电路。

数字电路：工作在数字信号下的电路统称为数字电路。

数字电路的主要研究对象是电路的输入和输出之间的逻辑关系；主要分析工具是逻辑代数关系；表达电路的功能的方法有真值表，逻辑表达式及波形图等。

二、几种常用的进制不同的数码既可以用来表示不同数量的大小，又可以用来表示不同的事物。

在用数码表示数量的大小时，采用的各种计数进位制规则称为数制，主要包括进位制、基数和位权三个方面。

进位制：多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则。

基数：在进位制中可能用到的数码个数。

位权：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数，权数是一个幂。

常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制几种。

1.十进制在十进制数中，每一位有0～9十个数码，所以计数基数为10。

超过9的数必须用多位数表示，其中低位和相邻高位之间的关系是“逢十进一”，故称为十进制。

十进制的展开形式为式中，是第i位的系数，可以是0～9十个数码中的任何一个。

任意N进制的展开形式为式中，是第i位的系数，N为计数的基数，为第i位的权。

2.二进制在二进制数中，每一位仅有0和1两个可能的数码，计数基数为2。

低位和相邻高位间的进位关系是“逢二进一”。

二进制的展开形式为例如，（101.11）2=1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋0×2-2=（5.75）10。

数字电子技术基础阎石第五版课后答案第一章：引言1.数字电子技术是现代电子技术的基础，它是将模拟电子技术应用到数字系统中的学科。

数字电子技术的发展对计算机技术、通信技术等领域起到了重要的推动作用。

2.数字电子技术的基本概念包括数字信号、模拟信号、信号采样、量化、编码等。

3.数字电子技术的应用广泛，涵盖数字计算机、数字通信、数字音频、数字视频等多个领域。

第二章：数字逻辑基础1.逻辑代数是数字电子技术的基础，它包括逻辑运算、逻辑表达式、逻辑函数等概念。

2.逻辑代数的基本运算包括与运算、或运算、非运算等。

3.逻辑函数可以用真值表、卡诺图等形式表示。

4.数字逻辑电路是由逻辑门组成的，常见的逻辑门有与门、或门、非门等。

5.在数字逻辑电路中，还有多种逻辑门的组合形式，如与或非门、与非门等。

第三章：组合逻辑电路1.组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，逻辑门的输入和输出之间没有时钟信号的约束。

2.组合逻辑电路的设计过程包括确定所需逻辑关系、选择合适的逻辑门、进行逻辑门的连线等。

3.组合逻辑电路常见的应用有加法器、减法器、译码器、多路选择器等。

4.确定组合逻辑电路的最小项和最大项是一种常用的设计方法。

5.组合逻辑电路可以用Karnaugh图来进行化简和优化。

第四章：时序逻辑电路1.时序逻辑电路是由组合逻辑电路和触发器组成的电路，触发器引入了时钟信号来控制电路的状态。

2.触发器的种类有RS触发器、D触发器、JK触发器等。

3.时序逻辑电路中常见的电路有时钟发生器、计数器、寄存器等。

4.时序逻辑电路在数字系统中起到了重要的作用，可以实现状态的存储和传输。

5.时序逻辑电路的设计需要考虑时序条件、逻辑功能、触发器的选择等因素。

第五章：数字系统的设计1.数字系统的设计包括功能设计和硬件设计两个方面。

2.功能设计是根据系统的需求，确定系统所完成的功能和算法。

3.硬件设计是根据功能设计，选择合适的逻辑门、触发器等器件，进行电路图的设计。

第2章　逻辑代数基础2.1 试用列真值表的方法证明下列异或运算公式。

（1）A⊕0＝A（2）A⊕1＝A ＇（3）A⊕A＝0（4）A⊕A＇＝1（5）（A⊕B）⊕C＝A⊕（B⊕C）（6）A（B⊕C）＝AB⊕AC （7）A⊕B＇＝（A⊕B）＇＝A⊕B⊕1证明：左式和右式的真值表若相同，则表达式得证。

真值表如表2-1所示。

表2-12.2 证明下列逻辑恒等式（方法不限）（1）AB ＇＋B ＋A ＇B ＝A ＋B（2）（A ＋C ＇）（B ＋D ）（B ＋D ＇）＝AB ＋BC ＇（3）（（A ＋B ＋C ＇）＇C ＇D ）＇＋（B ＋C ＇）（AB ＇D ＋B ＇C ＇）＝1（4）A ＇B ＇C ＇＋A （B ＋C ）＋BC ＝（AB ＇C ＇＋A ＇B ＇C ＋A ＇BC ＇）＇证明:（1）左边＝AB'＋B ＋A'B ＝AB'＋（B ＋A'B ）＝AB'＋B ＝A ＋B ＝右边（2）左边＝（A ＋C'）（B ＋D ）（B ＋D'）（A ＋C'）（B ＋BD ＋BD'）＝B （A ＋C'）＝AB ＋BC'＝右边（3）()()()()()'''''''''''''''A B C C D B C AB D B C A B C C D AB C D B C +++++=+++++''''A B C C D B C =+++++=1即左边＝右边（4）左右两式的真值表如表2-2所示。

表2-2由表2-9可知，等式成立。

2.3 已知逻辑函数Y 1和Y 2的真值表如表2-3（a ）、（b ）所示，试写出Y 1和Y 2的逻辑函数式。

表2-3（a ）表2-3（b）解：由表2-3（a）可得，Y1的逻辑函数式为：Y1＝A'B'C'＋A'B'C＋AB'C'＋AB'C＋ABC由表2-3（b）可得，Y2的逻辑函数式为：Y2＝A'B'C'D＋A'B'CD'＋A'BC'D'＋A'BCD＋AB'C'D'＋AB'CD＋ABC'D＋ABCD'2.4 已知逻辑函数的真值表如表2-4（a）、（b）所示，试写出对应的逻辑函数式。