数字电路复习指导(有答案)

1第一章逻辑代数基础一、本章知识点1．数制及不同数制间的转换熟练掌握各种不同数制之间的互相转换。2．码制定义、码的表示方法BCD码的定义，常用BCD码特点及表示十进制数的方法。3．原码、反码、补码的表示方法正数及负数的原码、反码、补码。4．逻辑代数的基本公式和常用公式掌握逻辑代数的基本公式和常用公式。5．逻辑代数的三个基本定理定义，应用6．逻辑函数的表示方法及相互转换7．逻辑函数最小项之和的标准形式8．逻辑函数的化简公式法化简逻辑函数卡诺图法化简逻辑函数的基本原理及化简方法二、例题1.1数制转换1.(46.125)10=(101110.001)2=(56.1)8=(2E.2)162.(13.A)16=(00010011.1010)2=(19.625)103.(10011.1)2=(23.4)8=(19.5)101.2写出下列数的八位二进制数的原码、反码、补码原码，就是用最高位表示数符(0表示正数、1表示负数)。正数，原码=反码=补码；负数，反码：除符号位以外，对原码逐位取反；补码：反码+11.（-35）10=(10100011)原码=(11011100)反码=(11011101)补码2.(+35)10=(00100011)原码=(00100011)反码=(00100011)补码3.(-110101)2=(10110101)原码=(11001010)反码=(11001011)补码4.(+110101)2=(00110101)原码=(00110101)反码=(00110101)补码5.(-17)8=(10001111)原码=(11110000)反码=(11110001)补码1.3.将下列三位BCD码转换为十进制数根据BCD码的编码规则，四位一组展成对应的十进制数。1.(10110010110)余3码=（263）102.(10110010110)8421码=（596）1021.4分别求下列函数的对偶式Y‘和反函数Y1.DCBAY)(DCBAY)('DCBAY)(2.DACBAY)()('DACBAYDCBAY)(1.5求下列函数的与非-与非式。1.BAABYBAABY1.6将下列函数展成最小项之和的标准形式1.Y=CBBACBACBACBACBACBACBACBAAACBCCBAY)()(2.QRSYSRQQSRQRSQRSQRSSSQRQQRRSQRSY)())((1.7用公式法化简下列函数1.CABCBBCAACCBAY),,(CCABCCABBBAACCABCBBCAACCBAY)(),,(2.DDCCBCAABY11)()()(DCDCBAABDCCBCAABDDCCBCAABY1.8用卡诺图化简下列逻辑函数31.)15,14,13,12,11,10,6,5,4,2(),,,(mDCBAYDCACCBY2.)11,9,8,3,1,0()15,12,7,6,4,2(),,,(dmDCBAYCACDDCY3.0:)9,8,7,5,2,1,0(),,,(ACABmDCBAY约束条件4第二章门电路一、本章重点1．各类门电路的符号及功能；2．TTL电路的外特性及其应用3．CMOS电路的外特性及其应用二、本章知识点(一)基本概念1、熟记各种功能门电路的逻辑符号。2、熟记TTL、CMOS门的主要电气参数（高低电平的典型值、转折电压值）。3、正确理解噪声容限的概念。4、正确理解哪些TTL门电路可以将输出端并联使用。5、正确理解门电路多余输入端的处理方法（应该接什么逻辑电平）。6、熟练掌握TTL门电路输入端的负载特性，开门电阻值、关门电阻值，会判断输入端在接不同负载电阻时所对应的相应逻辑值。7、熟练掌握TTL门电路的输入端电压电流关系特性（在输入高、低电平时相应的电流方向及大小）。8、熟练掌握TTL门电路的输出端电压电流关系特性（在输出高、低电平时相应的电流方向及大小）。9、会判断负逻辑的门电路转换成正逻辑时门电路新的逻辑功能。10、会比较TTL电路系列产品（74、74H、74S、74LS）的性能（工作速度、功耗）。11、熟记集电极开路门、三态门、CMOS传输门的功能及逻辑符号。12、正确理解集电极开路的门电路（OC门）使用时时需要外接电源和限流电阻，输出端能并联使用实现“线与”的工作特点。13、会根据使能端逻辑值判断三态门的工作状态，会根据控制端逻辑值判断CMOS传输门的工作状态。14、正确理解CMOS传输门输入、输出端可以互换使用、实现数据双向传输的特点；CMOS传输门又称为电子模拟开关，可用来传输连续变化的模拟电压信号，正确理解其电路的基本组成。(二)简要分析熟练掌握各种功能门电路的逻辑功能。熟练掌握TTL门电路输入端的负载特性、输入/输出端的电压电流关系特性，会判断各种情况下输入端的逻辑值。熟练掌握集电极开路门的线与结构、三态门工作状态的判断、CMOS传输门工作状态的判断。在掌握以上知识点的前提下，具备以下分析能力：1、根据各种门电路的给定接法，写出相应的输出逻辑表达式。2、根据各种门电路的给定接法，求出相应的输出逻辑值。3、根据各种门电路的给定接法、及输入波形，画出相应的输出波形。4、分析给定的各种门电路的接法，指出电路中存在的问题并改正。三、例题1．指出下图中由TTL门电路组成的逻辑电路的输出是什么（高电平、低电平、高阻）？5解：Y1=低电平Y2=高电平Y3=高阻Y4=高电平2.已知图示TTL门电路的输入端波形，试分别画出Y1、Y2、Y3、Y4的输出波形。解：波形如图所示63．下图电路均由TTL门组成，RON=2K，ROFF=0.7K，试分别写出输出函数的表达式。解：0011BCAYDCBAY2CABCBCACABCABCABY374．已知CMOS逻辑电路如图所示，试写出输出逻辑函数Y1、Y2的表达式。解：AY1CBACY25．TTL门电路如图所示。（1）图中多余输入端B应接。（2）为使图中电路F1=f(A,C)正常工作，该电路是否还有错误？为什么？如有错误，请改正。在上述（1）、（2）问题解决后：（3）如A=1、C=0，1门输出Y，F1=；如A=1、C=1，1门输出Y，F1=；解：（1）图中多余输入端B应接低电平。（2）或非门输入端通过10K电阻接地，相当于常接高电平，封锁了或非门，使它出低电平，与A、C无关了。因此，为使图中电路F1=f(A,C)正常工作，该电路确实有错误。改正：把10K电阻改换为小于700Ω的电阻即可。（3）如A=1、C=0，1门输出Y0，F1=1；如A=1、C=1，1门输出Y高阻，F1=0；6．已知逻辑电路如图所示，试分别写出Y1、Y2、Y3、Y4的输出逻辑值。8解：11Y02Y3Y高阻04Y9第三章组合逻辑电路一、本章知识点(一)概念1.组合电路：电路在任一时刻输出仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。电路结构特点：只有门电路，不含存储（记忆）单元。2.编码器的逻辑功能：把输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码。优先编码器：几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。3.译码器的逻辑功能：输入二进制代码，输出高、低电平信号。显示译码器：半导体数码管(LED数码管)、液晶显示器(LCD)4.数据选择器：从一组输入数据中选出某一个输出的电路，也称为多路开关。5.加法器半加器：不考虑来自低位的进位的两个1位二进制数相加的电路。全加器：带低位进位的两个1位二进制数相加的电路。超前进位加法器与串行进位加法器相比虽然电路比较复杂，但其速度快。6.数值比较器：比较两个数字大小的各种逻辑电路。7.组合逻辑电路中的竞争一冒险现象竞争：门电路两个输入信号同时向相反跳变(一个从1变0，另一个从0变1)的现象。竞争-冒险：由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。消除竞争一冒险现象的方法：接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑设计(二)组合逻辑电路的分析方法分析步骤：1.由图写出逻辑函数式，并作适当化简；注意：写逻辑函数式时从输入到输出逐级写出。2.由函数式列出真值表；3.根据真值表说明电路功能。(三)组合逻辑电路的设计方法设计步骤：1.逻辑抽象：设计要求----文字描述的具有一定因果关系的事件。逻辑要求---真值表(1)设定变量--根据因果关系确定输入、输出变量；(2)状态赋值：定义逻辑状态的含意输入、输出变量的两种不同状态分别用0、1代表。(3)列出真值表2.由真值表写出逻辑函数式真值表→函数式，有时可省略。3.选定器件的类型可选用小规模门电路，中规模常用组合逻辑器件或可编程逻辑器件。4.函数化简或变换式(1)用门电路进行设计：从真值表----卡诺图/公式法化简。(2)用中规模常用组合电路设计：把函数式变换为与所用器件函数式相似的形式。(3)使用存储器、可编程逻辑器件设计组合电路5.画出逻辑图10原理性设计(逻辑设计)完成。(四)常用组合逻辑电路的功能编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器(五)用常用中规模集成组合逻辑器件计组合电路1.用译码器器设计组合电路方法：(1)选择集成二进制译码器；(2)写函数的标准与非-与非式；(3)确认变量和输入关系；(4)画连线图。2.用数据选择器设计组合电路方法：(1)写出函数的标准与或式和数据选择器表达式；(2)对照比较确定输入变量和地址码的对应关系；输入变量可能是变量(原变量或反变量)，也可能是常量(0或1)。(3)画连线图。3.用加法器设计组合电路--用在加（减）某一常数的场合二、例题1.组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。解：(1)由逻辑图逐级写出逻辑表达式ABCPCPBPAPLABCCABCBABCA(2)化简与变换CBAABCCBAABCCBAABCL)((3)由表达式列出真值表(4)分析逻辑功能由真值表可知，当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。真值表ABCL00000101001110010111011101111110&&&&≥1ABCLP112.由3线-8线译码74LS138（输出低电平有效）和4选1数据选择器（74LS153）组成如图所示的电路，B1、B2和C1、C2为二组二进制数，试列出真值表，并说明功能。解：输出表达式：212101122321FDCCDCCDCCDCC021221421621YCCYCCYCCYCC21021210212102121021AAACCAAACCAAACCAAACC2121212121212121BBCCBBCCBBCCBBCC功能说明：由地址码C2C1选择B2B1的最小项的反变量输出3.设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常情况下，红、黄、绿灯只有一个亮，否则视为故障状态，发出报警信号，提醒有关人员修理。要求：（1）用门电路实现（2）用3-8线译码器实现（3）用4选1数据选择器实现。74LS138Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6A0A1A2S1S2S3Y71B1B274LS153SA0A1D0D1D2D3FC2C174LS138Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6A0A1A2S1S2S3Y71B1B274LS153SA0A1D0D1D2D3FC2C1真值表2C1C00011011F21BB21BB21BB21BB2C2C1C1C00011011F21BB21BB21BB21BB12解：(1)用门电路实现①逻辑抽象输入变量：R、A、G，红、黄、绿灯；灯亮为1，不亮为0。输出变量：Z--故障信号，正常工作Z为0，发生故障Z为1。列出真值表②写出函数式并化简ZRAGRAGRAGRAGRAG经卡诺图化简得：ZRAGRARGAG③画出电路图