万里学院数字电子技术第五章习题及参考答案
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5.4 对于图P5.4电路,试导出其特征方程并说明对A、B的取值有无约束条件。
Q图P5.11P5.125.12 画出图P5.12电路中Q 1、Q 2 的波形。
解:特征方程为: ,Q 端波形如图P5.12所示。
=[D]·CP 1,Q 1n+1Q 2n+1= Q 1n[]·CP 2图P5.14 图P5.155.15 画出图P5.15电路中Q 端的波形。
解:Q 端波形如图P5.15所示。
5.16 试作出图P5.16电路中Q A 、Q B 的波形。
解:特征方程为: , ,Q 端波形如图P5.16所示。
图P5.16 图P5.17Q A n+1= Q B n[]·A Q B n+1= Q A n []·BA R DB Q A Q BR D CP CP ⊕Q 2Q 1Q 25.17 试作出图P5.17电路中Q 1、Q 2 的波形。
解:特征方程为: , ,Q 端波形如图P5.17所示。
5.18 试作出图P5.18电路中Q 1和Q 2的波形(设Q 1和Q 2的初态均为“0”),并说明Q 1和 Q 2对于CP 2各为多少分频。
解:特征方程为: , ,Q 端波形如图P5.18所示。
Q 1和Q 2对于CP 2都是4分频,即图P5.18 图P5.195.19 已知电路如图P5.19,试作出Q 端的波形。
设Q 的初态为“0”。
解:特征方程为: ,Q 端波形如图P5.19所示。
5.20 已知输入u I 、输出u O 波形分别如图P5.20所示,试用两个D 触发器将该输入波形u I 转换成输出波形u O 。
解:输出u O 是对输入u I 的4分频,而采用1个DFF 可实现2分频,故实现电路如图P5.20所示。
图P5.205.21 试分别用公式法和列表图解法将主从SR 触发器转换成JK 触发器。
解1:Q 1n+1= Q 1n []·(CP ⊕Q 2)Q 2n+1= Q 2n []·Q 1?)?,(2221==CP Q CP Q f f f f Q 1n+1= Q 1n []·CP 1Q 2n+1= ·Q 2n []·CP 2Q 1n CP 2CP 1Q 1Q 241,412221==CP Q CP Q f f f f Q n+1= [ A ]·CP CP A Qu Iu OQ n+1=S+RQ n SR =0Q n+1=JQ n +KQn令新老触发器的次态方程相等,则有S=JQ n ,R=K但不满足约束条件SR =0。
第五章锁存器和触发器
1、1n n Q S RQ +=+, 0SR =
2、n
Q , 0 3、32
4、T
7、
A B
J
4-13题解图
8、
D=B A ⊕
第六章时序逻辑电路
1、输入信号,原来的状态
2、异
3、n
4、4,4
5、反馈清零、反馈置数
6、N
7、状态方程和输出方程:
8、激励方程
状态方程
输出方程
Z=AQ1Q0
根据状态方程组和输出方程可列出状态表,如表题解6.2.4所示,状态图如图题解6。
2.4所示。
14、
15、状态方程为:
24、解:74HC194功能由S1S0控制
00 保持,01右移10 左移11 并行输入
当启动信号端输人一低电平时,使S1=1,这时有S。
=Sl=1,移位寄存器74HC194执行并行输人功能,Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=1110。
启动信号撤消后,由于Q。
=0,经两级与非门后,使S1=0,这时有
S1S0=01,寄存器开始执行右移操
作。
在移位过程中,因为Q3Q2、
Q1、Q0中总有一个为0,因而能
够维持S1S0=01状态,使右移操作
持续进行下去。
其移位情况如图题
解6,5,1所示。
该电路能按固定的时序输出低电平
脉冲,是一个四相时序脉冲产生电
路。
页眉内容[题5.1] 分析图P5.1时序电路的逻辑功能,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图,说明电路能否自启动。
答案:11322131233;J K Q J K Q J Q Q K Q⎧==⎪==⎨⎪==⎩3Q =电路能自启动。
状态转换图如图A5.1。
[题5.7] 在图P5.7电路中,若两个移位寄存器中的原始数据分别为A 3 A 2 A 1 A 0=1001,B 3 B 2 B 1 B 0=0011,试问经过4个CP 信号作用以后两个寄存器中的数据如何?这个电路完成什么功能?答案:经过四个时钟信号作用以后,两个寄存器里的数据分别为:A 3 A 2 A 1 A 0=1100,B 3B 2 B 1 B 0=0000。
这是一个四位串行加法计数器。
[题5.8] 分析图P5.8的计数器电路,说明这是多少进制的计数器。
十进制计数器74160的功能表见表5.3.4。
答案:图P5.8电路为七进制计数器。
[题5.9] 分析图P5.9的计数器电路,画出电路的状态转换图,说明这是多少进制的计数器。
十六进制计数器74LS161的功能表见表5.3.4。
答案:电路的状态转换图如图A5.9。
这是一个十进制计数器。
[题5.10] 试用4位同步二进制计数器74LS161接成十二进制计数器,标出输入、输出端。
可以附加必要的门电路。
74LS161的功能表见表5.3.4。
答案:见图A5.10[题5.11] 试分析图P5.11的计数器在M=1和M=0时各为几进制。
74160的功能表见表5.3.4。
答案:M=1时为六进制计数器,M=0时为八进制计数器。
[题5.16] 图P5.16电路是由两片同步十进制计数器74160组成的计数器,试分析这是多少进制的计数器,两片之间是几进制。
74160的功能表见表5.3.4。
答案:第(1)片74160接成十进制计数器,第(1)片74160接成三进制计数器。
第(1)片到第(2)片之间为十进制,两片串接组成三十进制计数器。
《数字电子技术》部分习题解答第1 章数字逻辑基础1.3 将下列十进制数转换成等值的二进制数、八进制数、十六进制数。
要求二进制数保留小数点后4位有效数字。
(1)(19)D ;(2)(37.656)D ;(3)(0.3569)D解:(19)D=(10011)B=(23)O=(13)H(37.656)D=(100101.1010)B=(45.5176)O=(25.A7E)H(0.3569)D=(0.01011)B=(0.266)O=(0.5B)H1.4 将下列八进制数转换成等值的二进制数。
(1)(137)O ;(2)(36.452)O ;(3)(0.1436)O解:(137)O=(1 011 111)B(36.452)O=(11110. 10010101)B(0.1436)O=(0.001 100 011 11)B1.5 将下列十六进制数转换成等值的二进制数。
(1)(1E7.2C)H ;(2)(36A.45D)H ;(3)(0.B4F6)H解:(1E7.2C)H=(1 1110 0111.0010 11)B(36A.45D)H=(11 0110 1010. 0100 0101 1101)B(0.B4F6)H=(0.1011 0100 1111 011)B1.6 求下列BCD码代表的十进制数。
(1)(1000011000110101.10010111)8421BCD ;(2)(1011011011000101.10010111)余3 BCD ;(3)(1110110101000011.11011011)2421BCD;(4)(1010101110001011.10010011)5421BCD ;解:(1000 0110 0011 0101.1001 0111)8421BCD=(8635.97)D(1011 0110 1100 0101.1001 0111)余3 BCD =(839.24)D(1110 1101 0100 0011.1101 1011)2421BCD=(8743.75)D(1010 1011 1000 1011.1001 0011)5421BCD=(7858.63)D1.7 试完成下列代码转换。
自我检查题5.1 时序电路和组合电路的根本区别是什么?同步时序电路与异步时序电路有何不同?解答:从功能上看,时序电路任何时刻的稳态输出不仅和该时刻的输入相关,而且还决定于该时刻电路的状态,从电路结构上讲,时序电路一定含有记忆和表示电路状态的存储器。
而组合电路任何时刻的稳态输出只决定于该时刻各个输入信号的取值,由常用门电路组成则是其电路结构的特点。
在同步时序电路中,各个触发器的时钟信号是相同的,都是输入CP 脉冲,异步时序电路则不同,其中有的触发器的时钟信号是输入cp 脉冲,有的则是其他触发器的输出,前者触发器的状态更新时同步的,后者触发器状态更新有先有后,是异步的。
5.2 画出图T5.2所示电路的状态和时序图,并简述其功能。
图T5.2解:(1)写方程式 驱动方程 nQ K J 200==n Q K J 011==n n Q Q J 012=, n Q K 22=输出方程:nQ Y 2= (2) 求状态方程nn n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 02020202000010+=+=+=+ n n n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 01011010111111+=+=+=+ n n n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 01222201222212=+=+=+(3)画状态图和时序图 状态图如下图所示:101时序图如下图所示:CP Q 0Q 1Q 25.3 试用边沿JK 触发器和门电路设计一个按自然态序进行计数的七进制同步加法计数器。
解:(1)状态图如下图:(2)求状态方程、输出方程CQ Q Q n n n /101112+++的卡诺图如下图所示:输出方程为nn Q Q C 12=状态方程:n n n n n Q Q Q Q Q 120112+=+ n n n n n n Q Q Q Q Q Q 0120111+=+ n n n n n Q Q Q Q Q 120110+=+驱动方程:n n n n n n n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q 0122120121220112)(++=++=+n n n n n n Q Q Q Q Q Q 1021011+=+n n n n n Q Q Q Q Q 0012101)(++=+与JK 触发器的特性方程 比较,可以得到驱动方程 n n Q Q J 012= 、 n Q K 12=n Q J 01= 、n n Q Q K 021=n n n n Q Q Q Q J 12120=+= 10=K(4) 无效状态转换情况 111/1000 能自启动(5) 逻辑图如下图所示:5.4 画出用时钟脉冲上升沿触发的边沿D 触发器组成的4位二进制异步加法计数器和减法计数器的逻辑电路图。
第五章习题1.题图5-1所示电路是用两片555组成的脉冲发生器,试画出Y 1和Y 2两处的输出波形,并标注要紧参数(参数只需估算)。
R 1C 133kR 233k 10题图5-12.题图5-2所示的555按时器组成的单稳态触发器及输入v I 的波形,求: (1)输出信号v O 的脉冲宽度T W ;(2)对应v I 画出v C 、v O 的波形,并标明波形幅度。
v I /V CC /3v Iv O题图5-23.由555按时器组成的多谐振荡器如图5-3所示,已知V DD =12V 、C =μF、R 1=15k Ω、R 2=22k Ω。
试求:(1)多谐振荡器的振荡周期;(2)画出的v C 和v O 波形。
v O /Vv C /V00tR Cv v OR题图5-34.由555按时器、3位二进制加计数器、理想运算放大器A 组成如题图5-4所示电路。
设计数器初始状态为000,且输出低电平V OL =0 V ,输出高电平V OH = V ,R d 为异步清零端,高电平有效。
(1)说明虚框(1)、(2)部份各组成什么功能电路?(2)虚框(3)组成几进制计器? (3)对应CP 画出v O 波形,并标出电压值。
题图5-45.用集成芯片555组成的施密特触发器电路及输入波形i v 如题图5-5所示,要求: (1)求出该施密特触发器的阈值电压V T +、V T -;(2)画出输出v o 的波形。
v I /V tv O /Vv v O题图5-56.用集成按时器555组成的电路及可产生的波形如题图5-6(a )、(b )所示,试回答: (1)该电路的名称;(2)指出(b )图中v C 波形是1~8引脚中,哪个引脚上的电压波形; (3)求出矩形波的宽度t W 。
v Iv O 0.3v v(a ) (b )题图5-67.题图5-7为简易门铃电路,设电路中元器件参数适合,R >>R 1,S 为门铃按钮,当按钮按一下放开后,门铃可响一段时刻。
第五章同步时序电路习题答案: 5.1 解:n n Q X D Q ⊕==+1 n XQ Z =5.2 解:n XQ J 01= X K =1 X J =0 n XQ K 10=n n n n n n XQ XQ XQ Q XQQ 1011011+=+=+ n n n n n n XQ Q X Q XQ Q X Q 1001010+=+=+ n n Q XQ Z 10=5.3 解:n n n Q Q D Q 02010==+n n n n n n n Q Q Q Q Q Q D Q 010101111⊕=+==+ n n n n Q Q Q D Q 012212==+1/1 0/1 X 011 0/1 1/1 1/1 0/0n Q+n n Q Z初态为“1”nn Q Q 01X/ZX1+n Q 0+n Q ZX1+n Q 0+n Q Z “1”Q 212+n Q逻辑功能:可自启动的同步五进制加法计数器。
5.45.55.6 解:(1)当X 1X 2=“00”;初始状态为“00”时:112=+n Q 121==n Q J 1111==X J Kn n Q Q 111=+逻辑功能:电路实现2分频。
(2)当X 1X 2=“01”;初始状态为“00”时:n Q J 21= 1111==X J K n n n Q Q Q 1211=+n Q J 12= 1112==X Q K n n n n Q Q Q 1212=+ 逻辑功能: 电路实现3分频。
(3)当X 1X 2=“11”;初始状态为“00”时: n Q J 21= n Q X J K 2111==n n n n n n Q Q Q Q Q Q 2121211=+=+ n Q J 12= n n Q X Q K 1112== n n n n n n Q Q Q Q Q Q 1212112=+=+ 逻辑功能: 电路实现4分频。
Y 3 Y 2 Y 1 Y 0n n n Q Q Q J 1234= n Q K 14= n n Q Q J 143= n n Q Q K 123= n n n Q Q Q J 1342= n Q K 12= 111==K Jn n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q 14123414+=+ n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q 31213413)(++=+ n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q 12123412)(++=+ 14+n QCP13+n Q 12+n Q 11+n QZn n Q Q 111=+n n n n Q Q Q Q Z 1234= 时序图:11+n Q12+n Q 11+n Q11+n Q12+n Q5.7 (1)(2)Q D 端输出是12分频,占空比是50%。
第五章习题1.题图5-1所示电路是用两片555构成的脉冲发生器,试画出Y 1和Y 2两处的输出波形,并标注主要参数(参数只需估算)。
R 1C 133kR 233k 10题图5-12.题图5-2所示的555定时器构成的单稳态触发器及输入v I 的波形,求: (1)输出信号v O 的脉冲宽度T W ;(2)对应v I 画出v C 、v O 的波形,并标明波形幅度。
v I /V CC /3v Iv O题图5-23.由555定时器组成的多谐振荡器如图5-3所示,已知V DD =12V 、C =0.1μF、R 1=15k Ω、R 2=22k Ω。
试求:(1)多谐振荡器的振荡周期;(2)画出的v C 和v O 波形。
v O /Vv C /V00tR Cv v OR题图5-34.由555定时器、3位二进制加计数器、理想运算放大器A 构成如题图5-4所示电路。
设计数器初始状态为000,且输出低电平V OL =0 V ,输出高电平V OH =3.2 V ,R d 为异步清零端,高电平有效。
(1)说明虚框(1)、(2)部分各构成什么功能电路?(2)虚框(3)构成几进制计器? (3)对应CP 画出v O 波形,并标出电压值。
题图5-45.用集成芯片555构成的施密特触发器电路及输入波形i v 如题图5-5所示,要求: (1)求出该施密特触发器的阈值电压V T +、V T -;(2)画出输出v o 的波形。
v I /V tv O /Vv v O题图5-56.用集成定时器555构成的电路及可产生的波形如题图5-6(a )、(b )所示,试回答: (1)该电路的名称;(2)指出(b )图中v C 波形是1~8引脚中,哪个引脚上的电压波形; (3)求出矩形波的宽度t W 。
v Iv O 0.3v v(a ) (b )题图5-67.题图5-7为简易门铃电路,设电路中元器件参数合适,R >>R 1,S 为门铃按钮,当按钮按一下放开后,门铃可响一段时间。
(1) 指出电路“Ⅰ”的名称;(2) 分析电路“Ⅱ”在门铃电路中的作用;(3) 欲调高铃声的音调,应如何调节?(4) 欲延长门铃响的时间,又如何调节?C题图5-78.由集成定时器555的电路如题图5-8所示,请回答下列问题。
(1)构成电路的名称;(2)画出电路中A 、B 两点对应的波形。
(定时器555个管脚名称:1脚:接地;2脚:触发输入;3脚:输出端;4脚:复位端; 5脚:控制电压;6脚:阈值输入;7脚:放电端;8脚:电源)v t tv Iv OFv V CCtv题图5-89.由集成定时器555构成的施密特电路如题图5-9(a )所示。
(1)求出V T+、V T-和△V T ;(2)根据输入波形v I (题图5-12(b )所示)画出其输出波形v O 。
ttv I2/3V 1/3V v Ov Iv O(a )(a )题图5-910.用555定时器构成的电路如题图5-10所示:8Ω题图5-10 (1)555(0)和555(1)分别构成了什么电路?(2)若要求扬声器在开关S 按下后以1.3kHz 的频率持续响10s ,试求R 1的阻值。
(3)若要求扬声器在开关S 按下后以1.2kHz 的频率持续响15s ,试求R 2的阻值。
11.如题图5-11(a )所示的555定时器应用电路,已知恒流源的I =2mA ,C =1uF 。
(1)试说明电路的功能;(2)当v I 输入一个负脉冲后,在题图5-11(b )的基础上画出电容电压v C 和555输出信号v O 的波形;(3)试推导并计算电容C 的充电时间。
v O0tttv Iv I v C v O(a ) (b)题图5-1112.CMOS 集成定时器555组成的电路如图5-12所示,试问:题 (1)电路实现哪种逻辑功能?(2)定性画出电源合上后输出电压波形(设输入v I 低电平宽度足够窄)。
00ttv Iv O v Iv 0t v O题图5-1213.由两个555定时器接成的延迟报警电路如题图5-13所示,当开关S 断开后,经过一定的延迟时间后扬声器开始发出声音,若在延迟时间内S 重新闭合,扬声器不会发出声音。
图中G1为CMOS 反相器,输出的高、低电平分别约为12V 和0V 。
请回答下列问题: (1)555(1)和555(2)各构成了什么电路?(2)试求出延迟时间的具体数值,以及扬声器发出声音的频率。
S题图5-1314.由集成定时器555的电路如题图5-14所示,请回答下列问题。
(1)构成电路的名称;(2)已知输入信号波形v I ,画出电路中v O 的波形(标明v O 波形的脉冲宽度)。
v I /V tt vIv Ov O题图5-1415.由集成定时器555的电路如题图5-15所示,请回答下列问题。
(1)构成电路的名称;(2)画出电路中A 、B 的波形(标明各波形电压幅度,B 波形周期)。
v O /Vv C /V00tR 1C v v OR 21μ题图5-15第五章习题参考答案 1.解:Y 1Y 20t0tT 1T 21T '2T 'T 1=0.7C 1(R 1+R 2)=0.462s T 2=0.7C 1R 2=0.231s'1T =C 4(R 3+R 4)=37.μs ) '2T =C 4R 4=18.9μs12000108.37462.0611≈⨯=T T ,即为一串串脉冲,每串约一万多个窄脉冲. 2.解:(1)T W = 1.1RC=1.1×33×310×0.1×610- =3.63ms(2) 波形如图T W2/3V CCv Iv C v Ottt3.解:(1)T =0.7(R 1+2R 2)C=0.7×(15+2×22)×0.1=4.13ms(2)ttu u4.解:(1)虚框(1)电路为多谐振荡器,虚框(2)电路为D/A转换器,(2)虚框3为4进制计数器2Q 1Q 0Q(3)利用叠加定理可得D/A 转换器的输出表达式为)214181(210OH O Q Q Q V v ++-=当Q 2Q 1Q 0=000时,v O =0V ; 当Q 2Q 1Q 0=001时,v O =-0.4V ; 当Q 2Q 1Q 0=010时,v O =-0.8V ; 当Q 2Q 1Q 0=011时,v O =-1.2V ; 因此,对应CP 的v O 波形为:-0.4V -0.8V -1.2Vv O CP t5.(1)V V U V DD T 463232=⋅==+ V V U V DD T 263131=⋅==-(2)波形v I5400tt 2v O6.解:⑴、该电路为单稳态触发器。
⑵、v C 波形是引脚6或7上的电压波形; ⑶、矩形波宽度为:361.1 1.120100.310 6.6W t RC ms -==⨯⨯⨯⨯=7.解:(1)“Ⅰ”为多谐振荡器。
(2)开关S 接通时,VCC 通过 R 1 向 C 1 很快充电,使 v C1 为高电平,D R =1,振荡器工作,门铃响。
S 断开后,C 1通过R 和R 2慢慢放电,使v C1减小。
铃响一段时间后,v C1足够小使 D R =0 ,振荡器停振,门铃停止发出声音。
(3)减小R 3。
(4)增大R 2。
8.解:(1)单稳态触发器 (2)波形V V 2V DD V v I 0v C0v O 0ttt9、解:(1)、+T V =2/3 Vcc ;-T V =1/3 Vcc ;和T V ∆=1/3Vcc ; (2)、ttv I 2/3V 1/3V v O V10.解:(1)分别为单稳态电路和多谐振荡器电路。
(2)单稳态触发器脉宽为:t W =1.1R 1C 1,已知,C 1=10uF ,t W =10s ,所以,R 1=910Ω(3)多谐振荡器的振荡频率为1.2kHz :232)2(7.01C R R f +=已知,R 3=2.4kΩ,C 2=0.22uF ,则有R 2=6.1kΩ(2分) 11.(1)单稳态触发电路 (2)波形V 0V C 0V 0ttt(3)W T t I CV Q ⋅==+ 持续时间:ms s I CV t T W 21021024101336=⨯=⨯⨯⨯==---+12.(1)单稳触发电路(2)波形+6V+6V0t tt v Iv C+4Vv13.解:(1)分别接成了施密特触发器和多谐振荡器。
(2)当开关S 断开后电容C 充电,充至23T V Vcc +=时反相器G1输出高电平,多谐振荡器开始振荡。
所以,延迟时间为6612ln 101010ln 128cc D cc T V T RC V V -+==⨯⨯ = 11 --s 。
振荡器的振荡频率,即扬声器发出声音的频率为:361211ln (2)ln 215100.01100.69f R R C -== = 9.66 +⨯⨯⨯⨯ kHz 。
14.解:(1)555组成的单稳态触发器。
(2)v I 、v O 波形如图所示:)ms (3631.1103.3101003ln 63W =⨯⨯⨯⨯==-RC Tv I /V 60t t v O15.解:(1)构成多谐振荡器;(2)参数计算:2ln )2(12121C R R T T T +=+=)(8.7867.01010)102.6210100(633ms =⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=- ttVO /v V C /v。