北京交通大学数字电子技术2015 期末考题

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六、（20 分）在图 4 中，图（a）是 PROM 阵列，图（b）是 555 构成的电路，图（c）是 74195 逻辑电路符号，表 2 为 74195 功能表。试完成下述分析与设计。
1．在图（a）中，设计一实现 3 变量输入的逻辑函数 F=Σm(0,3,5,6,7)。Q2 为高位。 2．分析图（b）555 构成电路的功能。输入是非门的输入端（高电平），输出是 OUT。 3．在图（c）中，设计一 3 位环形计数器。可以不是自启动，但要说明自启动的条件。 4．连接（1，2，3）电路为自启动的 3 位环形计数器。
Q Q CP Q h Q
Q Q CP Q g Q
上式说明 CP=1 时触发器的输出状态和 h、g 无关，维持原状态。 2. 当时钟 CP 由 1 变为 0 时（时钟下降沿），RS 锁存器的输出状态由 g、h 电平的高低 决定，g 端相当于 R D 端，h 端相当于 S D 端。当时钟 CP 由 1 变为 0 的瞬间，虽然时钟 CP 控制的 G3 及 G4 的与门输出为 0，但由于 G1、G2 的延迟时间较长为 4 个 tpd，g 和 h 的信号 将保持 G1、G2 的延迟时间，此时锁存器的状态在一个 tpd 后按照 g 及 h 的信号翻转。G1、 G2 延迟时间以后，G1、G2 输出高电平，并维持这个状态不变，直到时钟的下一个下降沿。 3. 门 G1 和 G2 传输时间为 3 个 tpd 的抗干扰能力强，稳定性好。
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四、（15 分）图 3 中 74161 是 8421 码计数器，其功能表见表 1。74283 是 4 位二进制加法器。 74161 的时钟 CP 是 1Hz。图 3（a）的 B3B2B1B0 分别接到 图 3（b）的 B3B2B1B0。问：
1．图 3（b）的 S3S2S1S0 结果是什么。 2．如果图 3（b）的二进制输出 S3S2S1S0 在图 3（b）的 7 段发光管上显示 2 位十进制， 则如何设计图 3（b）中的组合电路 A。 3．综合图 3（a）和图 6（b），观察到图 3（b）中 7 段发光管上的现象。
3．3 位环形计数器电路如图 4 答 2 所示。此电路不能自启动， 自启动的条件是在低电平有效的 预置端加一低脉冲有效信号。
4．自启动的 3 位环形计数器
LD
CP
CP
JJ J
KK
1 D0 0 D1 0 D2 0 D3
Q0 Q0 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q3 Q3
图4答1
如图 4 答 3 所示。
A0
A1 A2 A3
16×8 RAM
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
图5
解：（1）图 5 中的 8 位 ADC0809 两个参考电压输入端 UREF(+)与 UREF(-)可分别连接到 UDD 和 GND。OE 接高电平输出使能。ADDCADDBADDA=111，则选择 IN7 通道的模拟输入 信号进行转换。
答：C
（10）A/D 转换输出的二进制代码位数越多，量化误差_________。
（A）越小
（B）越大
（C）不变 （D）不一定
答：A
1
二、（15 分）1. 分别写出图 1（a）和图 4（b）的逻辑表达式 F1 和 F2。 2．从工程角度（输出高低电平、功耗、成本等方面）阐述两电路特点。
输入缓冲器 UDD
S3
B1
B2
B3
CO C
CI
S0
S1
组合电路
S2
A
S3
0
F
0 0
（b）
图3
S0 S1 S2 S3
&
C
S0 S1 S2 S3 &
≥1
F
图 3 答 加 6 校正电路
显示译
A0 74283
码器
A1 A2 A3 B0 B1 B2
S0 S1
S′0 S′1
（个位） A0 A1
S2 S′2 A2
S3 S′3 A3
相加。 （D）加法器
（3）EEPROM 芯片掉电信息不丢失，原因是编程单元采用的是
，
（A）浮栅 MOS 器件 （B）熔丝 （C）反熔丝 （D）触发器
答：A
（4）设计一个 M=7 计数器最少需要使用
个一位触发器。
（A）1
（B）2
（C）3 （D）4
答：C
（5）一时序电路中有 T 触发器，其驱动端的驱动方程可能是
CO C′ A0
B3
0 A1
CI
0 A2
0 A3
显示译
码器
（十位）
解：1. 图 3（a）中的 74161 是 6 进制计数器，分别是 0011、0100、0101、0110、0111 和 1000。74161 的输出经异或门后输出上述状态的反码。其接到图 3（b）的 74283 的输入 端 B3B2B1B0 时，再加 1，得到补码。用 A3A2A1A0 加补码 B3B2B1B0 时，实际上就是 14 减去上 述 6 种状态，S3S2S1S0 得到 1011、1010、1001、1000、0111 和 0110。
2．若图 3（b）的二进制输出 S3S2S1S0 在图 3（b）的 7 段发光管上显示 2 位十进制，设 计图 3（b）中的组合电路 A 为加 6 校正电路，如图 3 答所示。
3．若 74161 的时钟 CP 是 1Hz，观察到的图 3（b）中 7 段发光管每 1 秒换 1 个两位十 进制数字，分别是 11、10、09、08、07 和 06。
若 START、ALE 和 EOC 相连，可分析上一次转换结束后，EOC 发出高电平脉冲信号， 使寄存器复位，地址选定了通道。EOC(START)在下降沿时，又开始新一轮的 A/D 转换，则 上一次转换结束就是下一次转换的开始。
（2）ADC0809 每转换一次，EOC 发出一个高电平时钟脉冲信号，发给 4 位 8421 码二 进制计数器 74161 的时钟输入端，因此 ADC0809 的时钟 CP 和 74161 的时钟 CP 不是同频 率，74161 的时钟 CP 是 ADC0809 一次模拟数据转换完成才发一个脉冲，频率慢于 ADC0809 的时钟。74161 的输出按 0000 到 1111 计数，往复循环。
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五、（15 分）图 5 所示电路由 8 位 ADC0809、4 位二进制计数器 74161 和 16×8 的 RAM 构 成，试分析图 5 电路，并回答下述问题。
1．模拟电压 ui 从 IN7 进入，填写地址信号 ADDA、ADDB、ADDC 输入端数据。 2．ADC0809 的时钟 CP 和 74161 的时钟 CP 是同频率吗？有何不同请说明。 3．说明图 5 逻辑功能。
（2）图 1（a）功耗、成本比图 1（b）大。
2
三、（15 分）1. 叙述图 2 边沿触发器的 CP 在高电平和低电平时，输出状态 Q 的变化。
2. 说明当与或非门 G3 和 G4 的传输时间为 tpd 时，在 CP 下降沿时的输入数据传输到输
出 Q 需要多长时间？门 G1 和 G2 传输时间为 4 个 tpd。
输出端可以直接连接在一起实现“线与”逻辑功能。
（A）基本 TTL 门电路
（B）集电极开路门
（C）基本 CMOS 门电路 （D）JK 触发器
答：B
（8）每组 8421BCD 码共有
状态。
（A）8 （B）16 （C）12 （D）10
答：D
（9）常见施密特触发器有
个门限电平。
（A）0 （B）1 （C）2 （D）3
模拟 ui
0 CP START ALE
IN7
IN6 ADC0809
IN5
UDD
IN4
UREF（+）
IN3
OE
IN2 IN1 IN0
D7 D6 D5
ADDA
D4
ADDB
D3
ADDC UREF（-）
D2 D1
D0
EOC
+5V
74161 1R 1 LD 1 CTT CO 1 CTP
CP D0 D1 D2 D3
。
（A）Qn⊕Qn+1 （B）Qn+Qn+1 （C）1 （D）全有可能
答：A
（6）集成 555 电 路 在 控 制 电 压 端 CO 处 加 控 制 电 压 UCO， 则 集成 555 内 部 比 较
器 C2 的基准电压是
。
（ A） 2UCO/3
（B）UCO/3
（C）UCO
（D）UCO/2
答：D
（7）多个
图4答2
（1）图 4（a）中输出 F 连接到单脉冲发生器非门输入端。
（2）图 4（b）中输出 OUT 连接到环形计数器的预置端。
（3）图 4（c）中输出 Q2Q1Q0 对应连接到图 4（a）中的 Q2Q1Q0。
图略
或阵列 F
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解：1. 在图 4（a）中的 PROM 是与阵列固定，
与阵列
或阵列可编程，且输入式 3 变量，输出一个函数。
Q2 Q2 Q1 Q1 Q0 Q0
因此，设计 3 变量输入的逻辑函数 F=Σm(0,3,5,6,7)
PLD 阵列图如图 4 答 1 所示。 输出 F 为高电平。
74195 1R
2．图（b）555 构成电路是典型 的单脉冲发生器，输入从非门输入 端进高电平，输出从 OUT 出低电平。
输入缓冲器 UDD
A
输出缓冲器
UDD
UDD
A
B F1
UDD
T4
T3 F2
T1
T2
B
图 1（b）
图 1（a）
解：1. F1=F2=A+B 都是或非门 2. （1）图 1（a ）中的与非门逻辑原理电路中，输入端的扇入系数直接影响输出