第五章正弦波振荡器
一、填空题
1、正弦波振荡电路通常由、、和电路等部分组成。
2、正弦波振荡电路的相对平衡条件是；振幅平衡条件是。
3、如果一个放大器的输入端不接外加信号，而有正弦波信号输出，这种电路称为。
4、自激振荡电路的任务是：第一，第二。
5、产生低频正弦波一般选用振荡电路；产生高频正弦波一般选用产生频率稳定性很高的正弦波可选用振荡电路。
6、常用的LC正弦波振荡电路有、和三种。
7、选择下面一个答案填入空内，只需填入A、B、C。
A.容性
B.阻性
C.感性
当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈_________；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈_________；其余情况下石英晶体呈________。
8、RC桥式振荡电路通常采用_________作为选频网络；LC正弦波振荡电路通常采用________作为选频网络。
9、石英晶体的谐振频率非常稳定，在振荡电路中往往取代________电抗元件，组成正弦波振荡电路。
10、RC振荡电路的稳幅通常可以采用_________和_________来实现。
11、正弦波振荡器一般由，和组成。
12、正弦波振荡器产生自激振荡的相对平衡条件是；幅值平衡条件是。
13、所谓振荡是指即使没有信号，输出信号也会继续存在。振荡器属于反馈电路。构成振荡电路时，要满足平衡条件。正弦波振荡器为保证具有良好的输出波形，还需采取措施。产生低频正弦波一般选用振荡器；产生高频正弦波一般选用振荡器；频率稳定性要求很高时，则选用振荡器。
二、选择题
1、自激振荡电路必须满足（）条件。
A.相位条件
B.振幅条件
C.相位平衡和振幅平衡
2、振荡电路应具备（）环节。
A.放大和负反馈
B.选频和限幅
C.放大、正反馈、选频
3、正弦波振荡电路的振荡频率由（）而定。
A.选频网络
B.反馈网络
C.基本放大电路
4、正弦波振荡电路的输出信号最初是由（）中而来。
A.基本放大电路
B.反馈网络
C.干扰或噪声信号
5、LC振荡电路的选频环节，由（）构成。
A.电容C
B.LC选频网络
C.电感L
6、正弦波振荡电路一般由（）组成。
A.基本放大电路和反馈网络
B.基本放大电路和选频网络
C.基本放大电路、反馈网络和选频网络
7、在LC 电感三点式振荡电路中，要求L 1与L 2的连接点（中心抽头）必须接振荡管的（ ）。
A.基极
B.发射机
C.集电极
8、RC 桥式振荡电路的振荡频率f 0为（ ）。
A .2π／RC B.RC ／2π C.1／2πRC D.1／2πRC
9、电容三点式振荡电路的参数为C1、C2、L ，则振荡频率f0为（ ）。
A ．1／2Π1LC B. 1／2ΠLC 2 C.1／2Π)21(C C L + D.1／2π)21/()21(C C C C L ++
10、有关石英晶体谐振频率个数的正确说法是（ ）。
A.1个频率
B.2个频率
C.3个频率
D.不定
三、判断题
1.正弦波振荡电路中的选频电路是正反馈电路 （ ）
2.自激振荡电路中如没有选频网络，就不可能产生正弦波振荡。 （ ）
3.振荡电路与放大器的主要区别之一：放大器的输出信号与输入信号频率相同，而振荡电路一般不需要输入信号。 （ ）
4.对于正弦波振荡电路而言，若满足了相对平衡条件，则即使放大倍数在小，电路也能产生正弦波振荡。 （ ）
5.LC 电感三点式振荡电路中，要求L1与L2的连接处（中心抽头）必须接振荡管的发射极。 （ ）
6.制作频率非常稳定的测试用信号源，通常选用LC 振荡电路。 （ ）
7..并联型石英晶体振荡电路，当频率f 0等于石英晶体的谐振频率时，石英晶体构成正反馈选频电路。 （ ）
8.串联型石英晶体振荡电路，通过石英晶体的选频作用，只能工作在石英谐振器的固有频率上。 （ ）
9..只要电路存在正反馈，电路就能产生正反馈振荡。 （ ）
10、只要有正反馈，电路就一定能产生正弦波振荡。 （ ）
11、负反馈电路不可能产生振荡。 （ ）
12、在正弦波振荡电路中，只允许存在正反馈，不允许引入负反馈。 （ ）
13、自激振荡器中如没有选频网络，就 不可能产生正弦波振荡。 （ ）
14、在RC 桥式正弦波振荡电路中，若RC 串并联选频网络中的电阻均为R ，电容均为C,则其振荡频率f 0=1／RC 。
四、简答题
1、什么是放大器的自激振荡？什么情况下自激振荡是有害的？什么情况下需要利用自激振荡？
2、一般正弦波振荡电路由哪几个功能模块组成？
3、自激振荡器维持振荡的条件是什么？
4、说明RC桥式正弦波振荡器的组成和选频作用原理，写出振荡频率的计算公式。
五、分析题
1、现有电路如下：
A、RC桥式正弦波振荡电路
B、LC正弦波振荡电路
C、石英晶体正弦波振荡电路
选择合适的答案填入空内，只需填入A、B或C
（1）制作频率为20Hz~20kHz的音频信号发生电路，应选用。（2）制作频率为2~20MHz的接收机的本机振荡器，应选用。（3）制作频率非常稳定的测试用信号源，应选用。
第五章正弦波振荡器答案
一、填空题
1.放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路
2..φ=φA+φF=2n?、AF≥1
3.正弦波自激振荡器
4.能够产生振荡、维持震荡持续不停
5.RC桥式、LC正弦波振荡电路、石英晶体
6.变压器反馈式、电感三点式、电容三点式
7.B、C、A
8.RC元件、LC元件
9.L或C
10.热敏电阻、二极管
11.放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路
12.φ=φA+φF=2n?、AF≥1
13.输入、正、相位、稳幅、RC桥式、LC正弦波、石英晶体
二、选择题
1、C
2、C
3、A.
4、C
5、B
6、C
7、B
8、C
9、D10、B
三、判断题
1、×
2、√
3、√
4、×
5、√
6、×
7、×
8、√
9、×10、×11、√12、√13×、14、×
四、简答题
1.如果在放大器的输入端不加输入信号，输出端仍有一定的幅值和频率的输出信号，这种现象叫做自激振荡
2.放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路
3. 产生自激振荡必须同时满足两个条件：
幅度平衡条件|AF|=1
相位平衡条件φA+φF=(2n+1)π（n=0,1,2,3···）
同时起振必须满足|AF|略大于1的起振条件
4.RC桥式振荡器将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路，放大器件可采用集成运算放大器。
振荡信号由同相端输入，故构成同相放大器，输出电压Uo与输入电压Ui同相，其闭环电压放大倍数等于Au=Uo/Ui=1+(Rf/R1)。而RC串并联选频网络在ω=ωo=1/RC时，Fu=1/3,εf=0°，所以，只要|Au|=1+(Rf/R1)>3,即Rf>2R1,振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件，产生自激振荡，振荡频率fo等于
fo=1/2πRC
五、分析题
A 、B、 C
第三章组合逻辑电路 第一节重点与难点 一、重点： 1.组合电路的基本概念 组合电路的信号特点、电路结构特点以及逻辑功能特点。 2.组合电路的分析与设计 组合电路分析是根据已知逻辑图说明电路实现的逻辑功能。 组合电路设计是根据给定设计要求及选用的器件进行设计，画出逻辑图。如果选用小规模集成电路SSI，设计方法比较规范且容易理解，用SSI设计是读者应掌握的最基本设计方法。由于设计电路由门电路组成，所以使用门的数量较多，集成度低。 若用中规模集成电路MSI进行设计，没有固定的规则，方法较灵活。 无论是用SSI或MSI设计电路，关键是将实际的设计要求转换为一个逻辑问题，即将文字描述的要求变成一个逻辑函数表达式。 3.常用中规模集成电路的应用 常用中规模集成电路有加法器、比较器、编码器、译码器、数据选择器和数据分配器等，重要的是理解外部引脚功能，能在电路设计时灵活应用。 4.竞争冒险现象 竞争冒险现象的产生原因、判断是否存在竞争冒险现象以及如何消除。 二、难点： 1.组合电路设计 无论是用SSI还是用MSI设计电路，首先碰到的是如何将设计要求转换为逻辑问题，得到明确的真值表，这一步既是重点又是难点。总结解决这一难点的方法如下： （1）分析设计问题的因果关系，分别确定输入变量、输出变量的个数及其名称。 （2）定义逻辑变量0、1信号的含义。无论输入变量、输出变量均有两个状态0、1，这两个状态代表的含义由设计者自己定义。 （3）再根据设计问题的因果关系以及变量定义，列出真值表。 2.常用组合电路模块的灵活应用 同样的设计要求，用MSI设计完成后，所得的逻辑电路不仅与所选芯片有关，而且还与设计者对芯片的理解及灵活应用能力有关。读者可在下面的例题和习题中体会。 3.硬件描述语言VHDL的应用 VHDL的应用非常灵活，同一个电路问题可以有不同的描述方法，初学者可以先仔细阅读已有的程序实例，再自行设计。 三、考核题型与考核重点 1.概念与简答 题型1为填空、判断和选择； 题型2为叙述基本概念与特点。 建议分配的分数为3～6分。 2.综合分析与设计
陸、多電子原子 6.1 氦原子 6.1.1 氦原子初探 氦原子是氦核與兩電子合成的系統。 122121V V V K K K H n ++++++=. 作近似（設核不動） ，? ()()1221122211V H H V V K V K H ++≡++++=，1H 與2H 為 第一電子與第二電子個別與核組成單電子原子的能量泛函。過渡到量子力學， ?i i e i r e m H 0222422?πε-?-= （i =1, 2），12 201241r e V πε=。 先暫不考慮12V ? 210H H H +=，0?H 的本徵函為)()(),(221121r r r r ψψψ=， 本徵值為 ???? ??+-=???? ??+-=+=2221 222212210114.54226.13n n eV n n eV E E E . ? 基態：-108.8 eV ，第一激發態：-68.0 eV 。 ?「第一電離能」first ionization energy （-++→+e He e i He ..）()4.548.1084.54=---=eV . 但實驗發現：1. 氦的電離能為24.6 eV ? 基態能階為-79.0 eV 。2. 據光譜線分析，第一、二激發態各包含一「獨態」（singlet ）與一「三重態」（triplet ）。 6.1.2 交換對稱（exchange symmetry ） 電子為不合群粒子 ? ()()1,22,1ψψ-= ──交換反對稱。 上章說過，原子裡電子的態幅包含位宇態幅及儀態幅： ()()()()i i m l n i b r i r i i l i i i ↑≡= ψχψψ或()()i i m l n r i i l i i ↓= ψψ, i =1, 2。 ? 設21b b =，例如s 1，()()()( )2 1 21211112 12,12↑↓-↓↑=r r s s s ψψψ 設21b b ≠，例如s b 11=，s b 22=，()2,121s s ψ可有兩類情形： singlet 獨態（space symmetric, spin anti-symmetric ）: ()()()()()( )2 121211222112 121↑↓-↓↑+r r r r s s s s ψψψψ triplet 三重態（space anti-symmetric, spin symmetric ）： ()()()()()21211222112 1↑↑-r r r r s s s s ψψψψ ()()()()()( )2 121211222112 121↑↓+↓↑-r r r r s s s s ψψψψ r 12
第五章（时序逻辑电路）作业 1、时序逻辑电路如图5-1所示，试分析该电路的逻辑功能。要求：写出电路的激励方程、状态方程和状态转换表，画出电路的状态转换图，并说明电路能否自启动。 图5-1 时序逻辑电路 答案:同步四进制减法计数器。能自启动。 2、试用文字语言描述图5-2所示状态图的状态变化情况，并写出其相应的状态转换表。
. A B C D 0/1 0/0 0/0 0/01/0 1/0 1/0 1/1 . . . . 图5-2 状态图 解： 状态A ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态B ，输出0 状态B ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态C ，输出0 状态C ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态D ，输出0 状态D ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态D ，输出1 该状态为梅里状态机。 3、图5-3所示的是5位右移寄存器与输入信号DATA 、时钟CLK 的波形图，设寄存器初始状态为00000，试画出寄存器输出Q 4~Q 0的波形图。 11 01 0DATA CLK DATA CLK . . 0123 4 . . 图5-3 5位右移寄存器与DATA 、CLK 的波形图 4、试用JK 触发器设计一个同步八进制计数器，其状态S 0、S 1…S 7的编码分别为000、001、011、010、110、111、101、100。
答案: J3= Q2___Q1 J2= ___Q3Q1 J1= Q3⊕___Q2 K3= ___Q2___Q1 K2= Q3Q1 K1= Q3⊕Q2 5、试用上升沿JK触发器构成异步3位二进制加法计数器，要求画出逻辑电路图，以及计数器输入时钟CLK与JK触发器输出端Q2~Q0的波形图。 6、图5-4所示为异步4位二进制加法计数器74LS293组成的计数器电路，试说明该计数电路是多少进制计数器，并说明复位信号RESET的有效电平， . . 图5-4 74LS293组成的计数器电路 解：RESET有效电平为低电平。 该计数器是13进制计数器。 7、试用74LS161连接成计数长度M=8的计数器，可采用几种方法？并画出相应的接线图。
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）。 题图5-1 2．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 /3 v I v O 题图5-2 3．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。 题图5-3 4．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5-4 5．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。 题图5-5 6．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 。
第三章（组合逻辑电路）作业及答案 1、写出图3-1所示组合逻辑电路中输入输出的逻辑关系式和真值表。 图3-1：组合逻辑电路逻辑图 解：（1）C A A AC B A Y +=++=1 （2）D B C B A CD B A CD B A D BD CD A B A Y ++=++=+=++=）（ 2 2、试分析图3-2所示组合逻辑电路，写出其逻辑函数表达式。若设S 1﹑S 0为功能控制信号，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，说明当S 1﹑S 0取不同信号值时，电路所实现的逻辑功能。 图3-2：组合逻辑电路逻辑图 3、试用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合来实现如下各逻辑函数关系，画出相应的逻辑电路图。 （1）1 Y AB BC =+ A B S 1 S =1 =1 & =1
（2）2Y A C B =+（） （3）3Y ABC B EF G =++（） & & 1 ≥Y1. 1 A B C . & 1 ≥Y2 . 1 A B C & 1 ≥1 ≥& & 1 A B C . E F G .Y3 . . . 4、试用门电路设计4线-2线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，G S 为1，否则G S =0；还要求没有按键按下时，E O 信号为1，否则为0。
5、试用逻辑门电路设计一个2选1数据选择器，输入信号为A、B，选择信号为S，输出信号为Y，要求写出真值表、逻辑函数表达式和画出逻辑电路图。 6、某公司3条装配线各需要100kW电力，采用两台发电动机供电，一台100kW，另外一台是200kW，3条装配线不同时开工，试设计一个发电动机控制电路，可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。
第三节多电子原子的原子结构 外层只有一个电子时，由于该电子仅受到核的吸引如氢原子或类氢原子，可以精确求解出波函数。但多电子原子核外有2个以上的电子，电子除受核的作用外，还受到其他电子对它的排斥作用，情况要复杂得多，只能作近似处理。但上述氢原子结构的某些结论还可用到多电子原子结构中： 在多电子原子中，每个电子都各有其波函数ψi，其具体形式也取决一组量子数n、l、m。多电子原子中的电子在各电子层中可能占据的轨道数，与氢原子中各电子层轨道数相等。 多电子原子中每个电子的波函数的角度部分Y（θ，φ）和氢原子Y（θ，φ）相似，所以多电子原子的各个原子轨道角度分布图与氢原子的各个原子轨道的角度分布图相似。同理两者的Y 2图也相似。 处理多电子原子问题时，认为其他电子对某个电子i的排斥，相当于其他电子屏蔽住原子核，抵消了一部分核电荷对电子i的吸引力，称为其他电子对电子i的屏蔽作用（screening effect）,引进屏蔽常数σ（screening constant）表示其他电子所抵消掉的核电荷。这样多电子原子中电子i的能量公式可表示为 式中(Z –σ)= Z′称为有效核电荷(effective nuclear charge)。多电子原子电子的能量和Z、n、σ有关。Z愈大，相同轨道的能量愈低，如基态氟原子1s电子的能量比基态氢原子1s电子的能量低；n愈大，能量愈高；起屏蔽作用的电子愈多，总的屏蔽作用愈强。σ愈大，能量愈高。影响σ有以下因素： 1. 外层电子对内层电子的屏蔽作用可以不考虑，σ=0； 2. 内层 (n-1层)电子对最外层(n层)电子的屏蔽作用较强，σ=，离核更近的内层(n-2层)电子对最外层电子的屏蔽作用更强，σ=； 3. 同层电子之间也有屏蔽作用，但比内层电子的屏蔽作用弱，σ=，1s之间σ=。n相同l 不同时，l愈小的电子，它本身的钻穿能力愈强，离核愈近，它受到其他电子对它的屏蔽作用就愈弱，能量就愈低E n s ＜E n p ＜E n d ＜E n f。 氢原子只有1个电子，无屏蔽作用，其激发态能量与l无关。 4. l相同，n不同时，n愈大的电子受到的屏蔽作用愈强，能量愈高： E n s ＜E（n+1）s ＜E(n+2)s ＜… E n p ＜E（n+1）p ＜E(n+2)p ＜… 5. n 、l都不同时，情况较复杂。比如3d和4s，会出现n小的反而能量高的现象，E4s＜E3d，称为能级交错。 美国科学家鲍林(Pauling L C)根据大量的光谱数据计算出多电子原子的原子轨道的近似能级顺序，如下图
第三章 组合逻辑电路 根据组合逻辑电路的不同特点，数字电路分成：组合逻辑电路（组合电路） 时序逻辑电路（时序电路） 组合逻辑电路的特点：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。 ()n i i A A A f F Λ21，=（i =1，2，…m ） 3.1组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路的分析方法：1）由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式 2）化简和变换各逻辑表达式 3）列真值表 4）分析确定功能 例： C B A L ⊕⊕= 3.1.1 分析加法器 半加器真值表 (1)1位加法器 1）半加器 不考虑由低位进位来的加法器 B A A S ⊕== A B B
AB Co = 2）全加器 考虑低位进位的加法器 CI B A CI AB CI B A BCI A S +++= 全加器真值表 CI B B A CI A CO ++= S “奇数个1时，S 为1”CI “两个以上1时，CI 为1” A (2)多位加法器 1、并行相加串行进位的加法器 例如：四位二进制数A 3 A 2A 1A 0和B 3 B 3 B 3 B 3相加 CI CO Σ CI CO Σ CI CO Σ CI CO Σ CO S 1 S 0 S 2 S 3 A 0B 0 A 1 B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 每位进位信号作为高位的输入信号――串行进位 故任一位的加法运算必须在低一位的运算完成后才能进行――速度慢 2、超前进位 00011011 0 1 A B CI 01011 1 00011011 0 1 A B CI 00100 1 1 1
每位的进位只由加数和被加数决定，而与低位的进位无关。 1-⊕⊕=i i i i C B A S ()1-⊕+=i i i i i i C B A B A C 3.1.2 分析数据选择器 数据分配器：将公共数据线上的信号送往不同的通道 数据选择器：将不同通道的信号送往公共数据线 74LS153为例：通过给定不同的地址代码，即可从4个输入数据中选出所要得输出 函数式：()()()()[] 01130112011101101A A D A A D A A D A A D Y +++= 总结：1、数据选择器可将多通道输入的数据有选择的传送到输出端 2、数据选择器还可作为一般的逻辑函数产生器，一个2n 选一的数据选择器可以产生n 或少于n 个输入变量的逻辑函数 3、构成逻辑函数产生器的关键是确定常量输入端的逻辑值。可由导出的最小项或真值表获得。 3.1.3 分析多路分配器 D A A D 010= D A A D 011= D A A D 012= A A D 013= A A D 3.1.4 分析数值比较器 (1)1位数值比较器 两个数AB 比较（A >B ，A 《电工与电子技术基础》第5章基本放大电路习题解答(重庆科技学院免费版)
习题 5.1试判断如题5.1 图所示的各电路能否放大交流电压信号？为什么？ 题5.1图 解：(a)能(b)不能(c)不能(d)能 5.2已知如题5.2图所示电路中，三极管均为硅管，且β=50，试估算静态值I B 、I C 、U CE 。解：（a）751)501(1007.012=×++?=B I （μA）75.3==B C I I β（mA） 825.3)1(=+=B E I I β（mA） 75.01825.3275.312=×?×?=CE U (V) (b)CC B C C B B BE ()U I I R I R U =+×++CC BE B C 120.716(1)200(150)10 B U U I R R β??===++++×（μA） C B 0.8I I β==(mA)CE 12(0.80.016)10 3.84U =?+×=(V) 5.3晶体管放大电路如题5.3图所示，已知U CC =15V ，R B =500k Ω，R C =5k Ω，R L =5k Ω， β=50，r be =1k Ω。 （1）求静态工作点；（2）画出微变等效电路；（3）求电压放大倍数A u 、输入电阻r i 、输出电阻r o 。 题5.2图题5.3图 解：(1)CC BE B B 1530500 U U I R ?=≈=（μA）C B 5030 1.5I I β==×=(mA) CE CC C C 15 1.557.5 U U I R =??=?×= (V)
第5章基本放大电路119 (2)(3)C L u be //125R R A r β=?=?i B be //1R R r =≈(KΩ) O C 5R R ==(KΩ) 5.4 在题5.3图的电路中，已知I C =1.5mA ，U CC =12V ，β=37.5，r be =1k Ω，输出端开路，若要求u A =-150，求该电路的R B 和R C 值。 解：由于C L C u be be //150R R R A r r ββ=?=?=?C u be 150R A r β ==则C 1501437.5 R ×==(KΩ)CC B 6B 12300 (K ?)4010 U R I ?===×5.5试问在题5.5 图所示的各电路中，三极管工作在什么状态？ 题5.5图 解：(a)B 60.12 (mA)50I ==12121 CS I ==(mA)
第3章 [题3.1] 分析图P3.1电路的逻辑功能，写出Y 1、、Y 2的逻辑函数式，列出真值表，指出电路完成什么逻辑功能。 [解] BC AC AB Y BC AC AB C B A ABC Y ++=+++++=21)( B 、 C 为加数、被加数和低位的进位，Y 1为“和”，Y 2为“进位”。 [题3.2] 图P3.2是对十进制数9求补的集成电路CC14561的逻辑图，写出当COMP=1、Z=0、和COMP=0、Z=0时，Y 1～Y 4的逻辑式，列出真值表。
[解] （1）COMP=1、Z=0时，TG 1、TG 3、TG 5导通，TG 2、TG 4、TG 6关断。 3232211 , ,A A Y A Y A Y ⊕===， 4324A A A Y ++= （2）COMP=0、Z=0时， Y 1=A 1， Y 2=A 2， Y 3=A 3， Y 4=A 4。 COMP =0、Z=0的真值表从略。 [题3.3] 用与非门设计四变量的 多数表决电路。当输入变量A 、B 、C 、D 有3个或3个以上为1时输出为1，输入为其他状态时输出为0。 [解] 题3.3的真值表如表A3.3所示，逻辑图如图A3.3所示。 ABCD D ABC D C AB CD B A BCD A Y ++++= BCD ACD ABC ABC +++= B C D A C D A B D A B C ???=
[题3.4] 有一水箱由大、小两台泵M L 和M S 供水，如图P3.4所示。水箱中设置了3个水位检测元件A 、B 、C 。水面低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过C 点时水泵停止工作；水位低于C 点而高于B 点时M S 单独工作；水位低于B 点而高于A 点时M L 单独工作；水位低于A 点时M L 和M S 同时工作。试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求电路尽量简单。 [解] 题3.4的真值表如表A3.4所示。 真值表中的C B A 、C B A 、C B A 、C AB 为约束项，利用卡诺图图A3.4(a)化简后得到： C B A M S +=， B M L =（M S 、M L 的1状态表示工作，0状态表示停止）。 逻辑图如图A3.4(b)。
第五章正文中 5-2 表达式 JK 触发器的特性方程 好像写错了。 习 题 一、填空题 1. 1个触发器可以记忆1位二进制信息，l 位二进制信息有0和1两种状态。 2. 触发器功能的表示方法有特性表、特性方程 和状态转换图。 3. JK 触发器的特性方程是1n n n Q JQ K Q +'=+。 4. 主从JK 触发器克服了同步JK 触发器的空翻问题，但其本身存在一次变化问题。 5. 触发器在输入信号发生变化前的状态称为 现态 ，用n Q 表示，而输入信号发生变化后触发器所进入的状态称为 次态 ，用1+n Q 表示。 6. 按逻辑功能来划分，触发器还可以分为RS 触发器、 JK 触发器、 D 触发器和T 触发器等四种类型。 7. 维持阻塞D 触发器是在时钟信号CLK 的上升沿触发，其特性方程为D =+1n Q 。 8. n 个触发器可以记忆2n 种不同的状态。 9.T 触发器的特征方程是n Q T ⊕=+1n Q 。当CLK 有效时，若T =0，则T 触发器的输出状态为n Q 。 10. 当CLK 无效时，D 触发器的状态为n Q ；当CLK 有效时，D 触发器的状态为D 。 二、分析与设计题 1. 画出题图5.1所示由与非门组成的基本触发器输出端Q 、Q '的电压波形，输入端S '、 R '的电压波形如图中所示。 S R Q Q ' S R
题图5.1 解：电压波形如图 S R Q 2. 画出题图5.2所示由或非门组成的基本触发器输出端Q 、Q '的电压波形，输入端R 、 S 的电压波形如图中所示。 R S Q Q ' R S 题图5.2 解：电压波形如图 R S Q 3. 在题图5.3所示的电路中，若CLK 、R 、S 的电压波形如图中所示，试画出输出端Q 、Q '所对应的电压波形，设触发器的初始状态Q =0。 S R Q Q ' S R CLK 题图5.3
第五章 多电子原子 1 分别按LS 耦合和jj 耦合写出 pd 电子组态可以构成的原子态 解答： p 电子的轨道角动量和自旋角动量量子数 l 1 = 1 s 1 =1/ 2 d 电子的轨道角动量和自旋角动量量子数l 2 = 2 s 2 = 1/2 （1） LS 耦合情况： 总轨道角动量量子数 L = l 1 + l 2；l 1 + l 2 ? 1；…… | l 1 ? l 2| = 3，2，1 总自旋角动量量子数 S = s 1 + s 2；s 1 + s 2 ? 1；…… |s 1 ? s 2| = 1，0 总角动量量子数 J = L + S ，L + S ? 1，…… |L ?S| 可耦合出的原子态2S+1L J 有：3F 4,3,2、3D 3,2,1、3P 2,1,0、1F 3、1D 2、1P 1 （2） jj 耦合情况： p 电子的总角动量量子数 j 1 = l 1 + s 1，l 1 + s 1 ? 1，……，| l 1 ? s 1| = 3/2，1/2 d 电子的总角动量量子数 j 2 = l 2 + s 2，l 2 + s 2 ? 1，……，| l 2 ? s 2| = 5/2，3/2 总角动量量子数 J = j 1 + j 2，j 1 + j 2 ? 1，…… | j 1 ? j 2| 可耦合出的原子态 (j 1, j 2)J 有 (3/2, 5/2)4,3,2,1 、(3/2, 3/2)3,2,1,0 、(1/2, 5/2)3,2 、(1/2, 3/2)2,1 2 求4I 15/2 态的总角动量、总轨道角动量、总自旋角动量，并求总轨道角动量与总总角动量之间的夹角。 解答：由题中原子态符号可知： 总自旋角动量量子数 S 满足 2S+1 = 4，即 S = 3/2 总轨道角动量量子数 L = 6 总角动量量子数 J = 15/2 总自旋角动量：P S = )1(+S S ? = 2 15 总轨道角动量：P L = 42)1(=+L L 总角动量：P J = 2 255 )1(= +J J 三个角动量满足三角关系。 ),cos(22 22J L J L J L S P P P P P P P ???-+= 代入各角动量数值后计算得 cos (P L , P J ) = 9856.010710 102= 所以夹角为 arc cos (0.9856) = 9.7 ? 3 写出 15P 、16S 、17Cl 、18Ar 的基态 电子组态， 并确定基态原子态。 解答：各元素基态电子组态如下 15P ：1s 22s 22p 63s 23p 3 16S ：1s 22s 22p 63s 23p 4 17Cl ：1s 22s 22p 63s 2 3p5 18Ar ：1s 22s 22p 63s 23p 6 根据轨道方框图法直接确定各元素的基态原子态。轨道填充规则为：（1）尽量使各电子自旋
第三章集成逻辑门电路 一、选择题 1. 三态门输出高阻状态时，（）是正确的说法。 A.用电压表测量指针不动 B.相当于悬空 C.电压不高不低 D.测量电阻指针不动 2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有（）。 A.与非门 B.三态输出门 C.集电极开路门 D.漏极开路门 3．以下电路中常用于总线应用的有（）。 A.TSL门 B.OC门 C. 漏极开路门 D.CMOS与非门 4．逻辑表达式Y=AB可以用（）实现。 A.正或门 B.正非门 C.正与门 D.负或门 5．TTL电路在正逻辑系统中，以下各种输入中（）相当于输入逻辑“1”。 A.悬空 B.通过电阻2.7kΩ接电源 C.通过电阻2.7kΩ接地 D.通过电阻510Ω接地 6．对于TTL与非门闲置输入端的处理，可以（）。 A.接电源 B.通过电阻3kΩ接电源 C.接地 D.与有用输入端并联 7．要使TTL与非门工作在转折区，可使输入端对地外接电阻RI（）。 A.＞RON B.＜ROFF C.ROFF＜RI＜RON D.＞ROFF 8．三极管作为开关使用时，要提高开关速度，可( )。 A.降低饱和深度 B.增加饱和深度 C.采用有源泄放回路 D.采用抗饱和三极管 9．CMOS数字集成电路与TTL数字集成电路相比突出的优点是（）。 A.微功耗 B.高速度 C.高抗干扰能力 D.电源范围宽 10．与CT4000系列相对应的国际通用标准型号为（）。 A.CT74S肖特基系列 B. CT74LS低功耗肖特基系列 C.CT74L低功耗系列 D. CT74H高速系列 11．电路如图（a），（b）所示，设开关闭合为1、断开为0；灯亮为1、灯灭为0。F 对开关A、B、C的逻辑函数表达式（）。
第五章作业答案 5.2.1 分析图题5.2.1所示电路的逻辑功能，列出功能表。 Q Q S R 图题5.2.1 解：方法（1） 将图题5.2.1所示电路与由与非门构成的基本RS 锁存器比较，发现该电路与后者仅在信号输入端分别多了一个非门，而后者为低电平有效的基本RS 锁存器，因此该电路为高电平有效的RS 锁存器，功能表如下： 方法（2） 由逻辑电路图可以得到Q 端和Q 端的逻辑表达式 n Q S Q = Q R Q = 根据上面的逻辑表达式，可以得到该锁存器的功能表如下所示： （略，同上表） 5.3.1 触发器的逻辑电路如图题5.3.1所示，确定其属于何种电路结构的触发器，并分析工作原理。 解：图题5.3.1所示电路是由两个传输门控D 锁存器构成的CMOS 主从D 触发器。其中TG 1、TG 2和G 1、G 2构成主锁存器，TG 3、TG 4和G 3、G 4构成从锁存器，D S 和D R 分别
为直接置1端和直接置0端。当触发器处于工作状态时，应将他们置于高电平。 工作原理分析： （1）当CP=0时，C=0，C =1，TG 1、TG 4导通，TG 2、TG 3断开。此时D 信号进入锁存器，G 1输出D ，并随D 变化。由于TG 3断开、TG 4导通，主从锁存器相互隔离，从锁存器构成双稳态存储单元，使触发器的输出维持原来的状态不变。 （2）当CP 由0跳变到1后，C=1，C =0，TG 1、TG 4断开，TG 2、TG 3导通。此时D 信号与主锁存器之间的联系被切断，TG 2的导通使主锁存器维持在CP 上升沿到来之前瞬间的状态。同时由于TG 3导通，G 1输出信号送到Q 端，得到1n Q D +=，并且在CP=1期间保持不变。 （3）当CP 由1跳变到0后，再次重复（1）的过程。 5.4.1 上升沿和下降沿触发的D 触发器的逻辑符号及时钟信号CP(CP )的波形如图题5.4.1所示，分别画出他们Q 端的波形。设触发器的初始状态为0。 解：上升沿和下降沿触发的D 触发器Q 端的输出分别为Q 1和Q 2，输出波形如下： D CP(CP)Q 1Q 2 5.4.3 设下降沿触发的JK 触发器的初始状态为0，CP 、J 、K 信号如图题5.4.3所示，试画出触发器Q 端的输出波形。 解：触发器Q 端的输出波形如下： J CP Q K 5.4.8两相脉冲产生电路电路如图题5.4.8所示，试画出在CP 作用下Φ1和Φ2的波形，并说明Φ1和Φ2的时间关系。各触发器的初始状态为0。
第3章 时序逻辑基础 习题3 3-1 解 该电路的状态图如图3-5 输入序列： 1 1 1 0 0 1 0 1 状态序列：S 0 S 1 S 2 S 2 S 3 S 4 S 5 S 5 S 1 输出序列： 0 0 0 0 0 1 1 0 最后一位输入后电路处于S 1状态。 3-2解 该电路的状态表如表3-5所示，为米里型电路。 输入序列： 1 0 1 1 1 0 1 状态序列： A C C D B C C D 输出序列： 0 0 0 0 1 0 0 最后一位输入后电路处于D 状态。 3-3 解 逻辑符号如图3-8所示，真值表如表3-6所示，工作波形如图3-9所示。 3-4 解 输出波形如图3-11所示。 S R Q 0 1 0 1 Q n 0 1
3-5 解 Q端波形如图3-13所示。 3-19(a)、 (b)、(c) 所示。 3-9 解 Q 3-10 解 Q1、Q0的输出波形如图3-23 图3-22 X 图3-16 1J 1K C1 Q Q CP J K R S CLR PR 图3-20
3-11 解 8进制异步行波加法计数器电路如图3-24所示。 3-12解 4进制异步行波可逆计数器电路如图3-25所示。 3-13 解 5进制异步加法计数器电路如图3-26所示。 3-14 解 8进制同步减法计数器电路如图3-27所示。 3-15 解 4 图3-24 CLK 1D Q 0 Q 0 C1 1D Q 1 Q 1 C1 1D Q 2 Q 2 C1
3-16 解 用7493构成的13进制和172进制计数器电路分别如图3-29和图3-30所示，因为13=(1101)2，172=1610+12。 3-17 分别用74163构成8421BCD 和5421BCD 加法计数器，并画出全状态图。 解 8421BCD 加法计数器及全状态图如图3-31所示，采用同步清0方式变模。 5421BCD 加法计数器及全状态图如图3-32所示，采用预置方式变模。根据5421BCD 码的编码规律，当Q D Q C Q B Q A =0100时，下一个CP 脉冲应置入1000；当Q D Q C Q B Q A =1100时，下一个CP 脉冲应置入0000。因此，当Q C Q B Q A =100时应使74163处于置数状态，即0=LD ，且预置数000D Q DCBA =。 图3-30 7493 CP A CP B R 01R 02Q D Q C Q B Q A CLK 7493 CP A CP B R 01R 02Q D Q C Q B Q A & 7493 CP A CP B R 01 R 02Q D Q C Q B Q A & CLK 图3-29 74163 CO CLR CP P T Q D Q C Q B Q A LD D C B A CLK 1 & 0000 0001 0010 0011 0100 1001 1000 0111 0110 0101 1010 1011 1100 1101 1111 1110 图3-31
第5章习题解答 5-1.为什么基本RS 触发器的输入信号需要遵守S D ’+R D ’=1的约束条件？ 解：基本RS 触发器的输入信号同时为0时，触发器输出端Q =Q ’=1，这时我们称为11态。但是，若S D ’和R D ’同时无效回到1后，基本RS 触发器的输出状态将由两个与非门的传输延迟时间决定，即输出状态将无法确定。因此，此状态称为不定状态，使用时应避免这种情况发生。 5-2.试问电平触发的SR 触发器和基本RS 触发器在电路结构和动作特点上有哪些不同？ 解：电平触发的SR 触发器电路结构中有时钟信号，输入端是在时钟信号的控制下对触发器作用，只有当时钟信号在有效状态下，输入信号才能使触发器接收信号建立状态，而基本RS 触发器电路结构中没有时钟信号，输入信号直接对触发器作用。 5-3.试问电平触发方式的触发器能构成具有翻转功能的触发器吗？为什么？ 解：不能。电平触发方式的触发器，在整个电平有效期间内，均可以接收信号建立状态，因此，若构成具有翻转功能的触发器，将会在整个电平有效期间内不断地接收信号实现翻转，会出现空翻现象。 5-4.已知基本RS 触发器电路中，输入信号端R D ’和S D ’的电压波形如图5-1所示，试画出图示电路的输出端Q 和Q ’端的电压波形。 ’ S D ’2 G 1 R D ’ S D ’ R D ’ 解：（1）标出所有输入信号变化的边沿，在每一段内根据基本RS 触发器的输入输出画出Q 和Q ’端波形； （2）输入端RD ’=0，SD ’=1，Q =0，Q ’=1；随后RD ’=SD ’=0，触发器输出为11态； （3）输入端RD ’=1，SD ’=0，Q =1，Q ’=0；随后RD ’=0，SD ’=1，Q =0，Q ’=1；在RD ’=SD ’=1，触发器输出保持不变； （4）输入端RD ’=1，SD ’=0，Q =1，Q ’=0；随后RD ’=SD ’=0，触发器输出为11态；最后RD ’=0，SD ’=1，Q =0，Q ’=1。 S D ’R D ’ Q Q ’ 图5-1
第三章 组合逻辑电路思考题与习题参考答案 [题3-1]解：图P3-1：21,F F 真值表如表D3-1所示。 ABC C B A F ABC F +==21, [题3-2]解：图P3-2(a)因为B A AB A F ==1 A B AB B F ==3 A B B A F +=2 (a) 图是一位数值比较器 (b) 1 111)(----⊕⊕=++=?⊕=i i i i i C B A S AC BC AB AB B A C C 所以(b)图是一位全加器 [题3-3]解：图P3-3：21,F F 真值表如表D3-2、表D3-3 表D3-2
表D3-3 11001B A B A F ⊕+⊕= D C B A F ⊕⊕⊕=2 所以图P3-3(a)逻辑电路图是2位二进制数等值比较器，当0101B B A A =时，输出11=F 否则01=F 图P3-3(b)逻辑电路图是输入信号A 、B 、C 、D 中含有偶数个0时，输出12=F 否则01=F [题3-4]解：设4变量为A 、B 、C 、D ，输出为F ，根据题意，列真值表如表D3-4所示。
根据真值表画卡诺图如图D3-1所示。 图D3-1 CD B A D C B A D ABC D C AB BCD A D C B A D C B A D C B A F +++++++= 先构成CD D C D C D C AB B A B A B A ????,,,，然后构成F 逻辑图如图D3-3所示。 F
图D3-2 [题3-5]解：设输入信号为012,,A A A ；输出信号为012,,F F F 。根据题意列真值表如表D3-5所示。 表D3-5 可以用异或门实现。 001122,,A C F A C F A C F ⊕=⊕=⊕= 逻辑电路图如图D3-3所示。 图D3-3 2 A C 2 F 1 A 0 A C 1 F 0 F
第五章 多电子原子 5.1 e H 原子的两个电子处在2p3d 电子组态。问可能组成哪几种原子态?用原子态的符号表示之。已知电子间是LS 耦合。 解：因为2 1,2,12121====s s l l ， 1 ,2,3;1,0,,1,; 2121212121==∴-?-++=-+=L S l l l l l l L s s s s S ，或 所以可以有如下12个组态： 4 ,3,23313,2,13212,1,0311,1,3,0,3,1,2,0,2,1,1,0,1F S L F S L D S L D S L P S L P S L ============ 5.2 已知e H 原子的两个电子被分别激发到2p 和3d 轨道，器所构成的原子态为D 3，问这两电子的轨道角动量21l l p p 与之间的夹角，自旋角动量21s s p p 与之间的夹角分别为多少？ 解：（1）已知原子态为D 3，电子组态为2p3d 2,1,1,221====∴l l S L 因此，
' 212 22 12 212 22 12 222111461063 212/)(cos cos 26)1(6)1(22)1(οθθθπ =- =--=∴++==+==+==+=L l l l l L L L l l l l L L l l p p p p P p p p p P L L P l l p h l l p （2） 1212122S s s p p P ==∴===== 而 ' 212 22 12 212 22 12 32703 12/)(cos cos 2οθθθ== --=∴++=S s s s s S s s s s s s S p p p p P p p p p P 5.3 锌原子（Z=30）的最外层电子有两个，基态时的组态是4s4s 。当其中有一个被激发，考虑两种情况：（1）那电子被激发到5s 态；（2）它被激发到4p 态。试求出LS 耦合情况下这两种电子组态分别组成的原子状态。画出相应的能级图。从（1）和（2）情况形成的激发态向低能级跃迁分别发生几种光谱跃迁？ 解：（1）组态为4s5s 时 2 1,02121====s s l l ， 1 301,1;1,001 ,0,0S J S S L J S S L 三重态时单重态时，=======∴ 根据洪特定则可画出相应的能级图，有选择定则能够判断出能级间可以发生的5种跃迁：
第3章习题解答 题3.1 已知输入变量A、B电压波形，试画出图题3.1所示各个门电路输出Y的电压波形。 t t A B Y A B Y Y 图题3.1
t t t t t 题3.2 写出图题3.2所示各个电路的输出41~Y Y 的逻辑表达式，并根据(e)图所示的输入A 、B 、C 的波形画出各个电路输出41Y Y ～波形。
(a) (c) (d) B C A (e) 图题3.2 1 Y 2 3 4 解：写出各个逻辑图的输出表达式 C B A Y )(1'+= A Y '=2 )(3'=ABC Y A Y =4 B C A Y 1Y 2Y 3 Y 4
题 3.3 在图题 3.3(a)、(b)所示电路中，CC 5V V =，发光二极管正常发光的电流范围为 D 10mA 15mA I ≤≤，正向电压为1.8V 。TTL 与非门输出高电平OH 3V V =，输出高电平 电流OH 0.4mA I =-，输出低电平OL 0.3V V =，输出低电平电流OL 16mA I =。分别求出保证二极管D 正常发光图题3.3中电阻L1R 、L1R 的范围。 A B L2 R (a) (b) 图题3.3 解：对于图(a)二极管正常发光时，R L 的取值范围 Ω ≤≤Ω≤≤≤--≤ ≤--≤ 290 193109 .2159.215 8 .13.051015 10L L D OL CC L L R R R R V V V 对于图(b)二极管正常发光时，R L 的取值范围 Ω ≤≤Ω≤≤≤-≤?≤-≤ 400 7.2668 2.3122.3128 .158 128L L L D CC R R R R V V L 题 3.4 图题 3.4(a)～(e)所示TTL 门电路中，已知开门电阻ON 1.93k ΩR =，关闭电阻 OFF 0.9k ΩR =，试写出图题3.4(a)～(e)所示TTL 门电路中输出Y 的逻辑表达式。
第8节 多电子原子的结构 第一部分 上节课复习内容： 1、主量子数n ：22 22048n Z h e E n ?-=εμ .....),,n ()eV (n Z .E n 3215951322 =?-= 2、 角量子数l )n .....,,,l (h )l (l M 1321021-=? ? ? ??+=π e l l βμ)1(+= 3、磁量子数 )l ,......,,m (,h m M z ±±±==2102π )l ,......,,m (,m e z ±±±=-=210βμ 4、自旋运动 )s (h )s (s M s 2 1 21= ? ?? ??+=π )m (,h m M s sz 2 12±==π e e s )s (s g βμ1+= e s e sz m g βμ-= 5、 总量子数 π 21h ) j (j M j += s l ,......s l ,s l j --++=1 π 2h m M j jx = j ,......,,,m j ±±±±=2 5 2321 6、径向分布 第二部分 本节课授课内容：
1、多电子原子的Schrodinger 方程及其近似解 2、原子轨道能和电子结合能 3、电子互斥能 4、原子的电离能和电子亲和能 引言：由单电子体系转移到多电子体系 第四节 多电子原子的Schrodinger 方程及其近似解 一、原子单位 下面引入原子单位(自然单位)来描述方程 自然单位中所有的物理量都用符号au 或是a.u.来表示，但对于不同的物理量，它的物理意义与数值大小是不一样的，如 长度：m .a au 110102917751-?== 质量：kg .m au e 31101191-?== 电荷：C .e au 1910611-?-== 能量：eV .a e au 227410 02== πε，能量的自然单位也经常写作hartree （2个电子相距Bohr 半径时的势能） 从中也可得出：04πε＝1au 角动量：s J .h au ??==-34100546121π 例：对于氢原子及类氢离子体系，它的1s 和2s 波函数为： ??? ? ??-??? ? ??=r a z s e a z 0 2 1303 1πψ ???? ? ? -???? ? ?-??? ? ????? ??=r a 2z s e r a z a z 002 1303 22241πψ 所以，上二式根据自然单位可以写成： ()zr s e z -??? ? ??=2 13 1πψ