1、电子技术基础数字部分第五版答案康华光 第一章 数字逻辑习题 11数字电路与数字信号 1.1.2 图形代表的二进制数 010110100 114一周期性数字波形如图题所示，试计算：（1）周期；（2）频率；（3）占空比例 MSBLSB 0 1 2 11 12 （ms） 解：因为图题所示为周期性数字波，所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期，T=10ms 频率为周期的倒数，f=1/T=1/0.01s=100HZ 占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10% 1.2数制 1.2.2将下列十进制数转换为二进制数，八进制数和十六进制数（要求转换误差不大于 42.（2）12
2、7 （4）2.718 解：（2）（127）D=-1=（10000000）B-1=（1111111）B=（177）O=（7F）H 72（4）（2.718）D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H 1.4二进制代码 1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码： （1）43 （3）254.25 解：（43）D=（01000011）BCD 1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣ASC码的表示：P28 （1）+ （2） （3）you (4)43 解：首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASC码，然后将二进制码转换为十六进制数表示。 （1）+的ASC码为0101011，则（0010101
3、1）B=（2B）H （2）的ASC码为1000000,(01000000)B=(40)H (3)you的ASC码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75 (4)43的ASC码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,33 1.6逻辑函数及其表示方法 1.6.1在图题1. 6.1中，已知输入信号A，B的波形，画出各门电路输出L的波形。 解: (a)为与非， (b)为同或非，即异或 第二章 逻辑代数 习题解答 2.1.1 用真值表证明下列恒等式 (3)ABABAB=+（AB）=AB+AB 解：真值表如下 A B AB AB AB
4、 AB AB+AB 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 由最右边2栏可知，与AB+AB的真值表完全相同。 2.1.3 用逻辑代数定律证明下列等式 (3)()AABCACDCDEACDE+=+解：()AABCACDCDE+ (1)ABCACDCDE=+ AACDCDE=+ ACDCDE=+ ACDE=+2.1.4 用代数法化简下列各式 (3)()ABCBC+ 解：()ABCBC+ ()(ABCBC=+ ABACBBBCCBC=+(1ABCABB=+ABC=+ (6)()()()(ABABABAB+ 解：()()()(AB
5、ABABAB+ ()()ABABABAB=.+.+ BABAB=+ ABB=+ AB=+ AB= (9)ABCDABDBCDABCBDBC+解：ABCDABDBCDABCBDBC+()()()()ABCDDABDBCDCBACADCDBACADBACDABBCBD=+=+=+=+=+ 2.1.7 画出实现下列逻辑表达式的逻辑电路图，限使用非门和二输入与非门 (1) LABAC=+ (2)()LDAC=+ (3)()(LABCD=+ 2.2.2 已知函数L（A，B，C，D）的卡诺图如图所示，试写出函数L的最简与或表达式 解：(,)LABCDBCDBCDBCDABD=+2.2.3 用卡诺图化简下列
6、个式 （1）ABCDABCDABADABC+解：ABCDABCDABADABC+()()()()()ABCDABCDABCCDDADBBCCABCDD=+ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD=+ （6） (,)(0,2,4,6,9,13)(1,3,5,7,11,15)LABCDmd=+解： LAD=+ （7） (,)(0,13,14,15)(1,2,3,9,10,11)LABCDmd=+解: LADACAB=+2.2.4 已知逻辑函数LABBCCA=+，试用真值表,卡诺图和逻辑图（限用非门和与非门）表示 解:1由逻辑函数写出真值表 A B C L 0 0 0 0 0 0 1
7、 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 2由真值表画出卡诺图 3由卡诺图,得逻辑表达式LABBCAC=+用摩根定理将与或化为与非表达式 LABBCACABBCAC=+=.4由已知函数的与非-与非表达式画出逻辑图 第三章习题 3.1 MOS逻辑门电路 3.1.1根据表题3.1.1所列的三种逻辑门电路的技术参数，试选择一 种最合适工作在高噪声环境下的门电路。 表题3.1.1 逻辑门电路的技术参数表 (min)/OHVV VOL(max)/V (min)/IHVV (max)/ILVV 逻辑门A 2.4 0.4 2 0.8 逻辑门B 3.
8、5 0.2 2.5 0.6 逻辑门C 4.2 0.2 3.2 0.8 解：根据表题3.1.1所示逻辑门的参数，以及式（3.1.1）和式（3.1.2），计算出逻辑门A的高电平和低电平噪声容限分别为： NHAV=-=2.4V-2V=0.4V (min)OHV(min)IHV(max)NLAV=-=0.8V-0.4V=0.4V (max)ILV(max)OLV同理分别求出逻辑门B和C的噪声容限分别为: NHBV=1V NLBV=0.4V NHCV=1V NLCV=0.6V 电路的噪声容限愈大,其抗干扰能力愈强,综合考虑选择逻辑门C 3.1.3根据表题3.1.3所列的三种门电路的技术参数,计算出它们的
9、延时-功耗积,并确定哪一种逻辑门性能最好 表题3.1.3 逻辑门电路的技术参数表 /pLHtn /pHLtn /DPmW逻辑门A 1 1.2 16 逻辑门B 5 6 8 逻辑门C 10 10 1 解:延时-功耗积为传输延长时间与功耗的乘积,即 DP= tpdPD 根据上式可以计算出各逻辑门的延时-功耗分别为 ADP = 2PLHPHLtt+DP= (11.2)2ns+*16mw=17.6* 1210.J=17.6PJ 同理得出: BDP=44PJ CDP=10PJ,逻辑门的DP值愈小,表明它的特性愈好,所以逻辑门C的性能最好. 3.1.5 为什么说74HC系列CMOS与非门在+5V电源工作时,
10、输入端在以下四种接法下都属于逻辑0: (1)输入端接地; (2)输入端接低于1.5V的电源; (3)输入端接同类与非门的输出低电压0.1V; (4)输入端接10k的电阻到地. 解:对于74HC系列CMOS门电路来说,输出和输入低电平的标准电压值为: OLV=0.1V, ILV=1.5V,因此有: (1) =0 ViILV=1.5V,属于逻辑门0 (2) 1.5V=ViILV,属于逻辑门0 (3) 0.1ViILV=1.5V,属于逻辑门0 (4)由于CMOS管的栅极电流非常小,通常小于1uA,在10k电阻上产生的压降小于10mV即Vi0.01V2.1V时，将使T1的集电结正偏，T2，T3处于饱和
11、状态，这时VB1被钳位在2.4V，即T1的发射结不可能处于导通状态，而是处于反偏截止。由（1）（2），当VB12.1V，与非门输出为低电平。 （4）与非门输入端接10k的电阻到地时，教材图3.2.8的与非门输入端相当于解3.2.2图所示。这时输入电压为VI=(Vcc-VBE)=10（5-0.7）（10+4）=3.07V。若T1导通，则VBI=3.07+ VBE=3.07+0.5=3.57 V。但VBI是个不可能大于2.1V的。当VBI=2.1V时，将使 T1管的集电结正偏，T2，T3处于饱和，使VBI被钳位在2.1V，因此，当RI=10k时，T1将处于截止状态，由（1）这时相当于输入端输入高电
12、平。 3.2.3 设有一个74LS04反相器驱动两个74ALS04反相器和四个74LS04反相器。（1）问驱动门是否超载？（2）若超载，试提出一改进方案；若未超载，问还可增加几个74LS04门？ 解：（1）根据题意，74LS04为驱动门，同时它有时负载门，负载门中还有74LS04。 从主教材附录A查出74LS04和74ALS04的参数如下（不考虑符号） 74LS04：=8mA,=0.4mA;=0.02mA. (max)OLI(max)OHI(max)IHI 4个74LS04的输入电流为：4=4(max)ILI0.4mA=1.6mA, 4=4(max)IHI0.02mA=0.08mA 2个74A
13、LS04的输入电流为：2=2(max)ILI0.1mA=0.2mA, 2=2(max)IHI0.02mA=0.04mA。 拉电流负载情况下如图题解3.2.3（a）所示，74LS04总的拉电流为两部分，即4个74ALS04的高电平输入电流的最大值4=0.08mA电流之和为0.08mA+0.04mA=0.12mA.而74LS04能提供0.4mA的拉电流，并不超载。 (max)IHI 灌电流负载情况如图题解3.2.3（b）所示，驱动门的总灌电流为1.6mA+0.2mA=1.8mA. 而74LS04能提供8mA的灌电流，也未超载。 （2）从上面分析计算可知，74LS04所驱动的两类负载无论书灌电流还是
14、拉电流均未超 3.2.4 图题3.2.4所示为集电极门74LS03驱动5个CMOS逻辑门，已知OC门输管截止时的漏电流=0.2mA；负载门的参数为：=4V,=1V,=1A试计算上拉电阻的值。 从主教材附录A查得74LS03的参数为：=2.7V，=0.5V，=8mA.根据式（3.1.6）形式（3.1.7）可以计算出上拉电阻的值。灌电流情况如图题解3.2.4（a）所示，74LS03输出为低电平，=5(min)OHV(max)OLV(max)OLI(ILtotalIILI=50.001mA=0.005mA,有 =(min)pR(max)(max)()DDOLOLILtotalVVII.=(54)(8
15、0.005)VmA.0.56K 拉电流情况如图题解3.2.4（b）所示，74LS03输出为高电平， (IHtotalI=5IHI=50.001mA=0.005mA 由于为了保证负载门的输入高电平，取=4V有 (min)OHV(min)IHV(min)OHV(max)PR=(min)()()DDHOLtotalIHtotalVVoII.+=(54)(0.20.005)VmA.=4.9K 综上所述，PR的取值范围为0.564.9 3.6.7 设计一发光二极管(LED)驱动电路,设LED的参数为FV=2.5V, DI=4.5Ma;若=5V,当LED发亮时,电路的输出为低电平,选出集成门电路的型号,并
16、画出电路图. CCV解:设驱动电路如图题解3.6.7所示,选用74LSO4作为驱动器件,它的输出低电平电流=8mA, =0.5V,电路中的限流电阻 (max)OLI(max)OLVR=(max)CCFOLDVVVI.=(52.50.5)4.5vmA.444 第四章 组合逻辑 习题解答 412 组合逻辑电路及输入波形（A.B）如图题4.1.2所示，试写出输出端的逻辑表达式并画出输出波形。 412.bmp4121.bmp 解：由逻辑电路写出逻辑表达式 LABABAB=+=. 首先将输入波形分段，然后逐段画出输出波形。 当A.B信号相同时，输出为1，不同时，输出为0，得到输出波形。 如图所示4122
17、.bmp 421 试用2输入与非门设计一个3输入的组合逻辑电路。当输入的二进制码小于3时，输出为0；输入大于等于3时，输出为1。 解： 根据组合逻辑的设计过程，首先要确定输入输出变量，列出真值表。由卡诺图化简得到最简与或式，然后根据要求对表达式进行变换，画出逻辑图 1） 设入变量为A.B.C输出变量为L，根据题意列真值表 A B C L 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 2） 由卡诺图化简，经过变换得到逻辑表达式 4211.bmp *LABCABC=+= 3） 用2输入与非门实现上述逻辑表达式 421
18、2.bmp 427 某足球评委会由一位教练和三位球迷组成，对裁判员的判罚进行表决。当满足以下条件时表示同意；有三人或三人以上同意，或者有两人同意，但其中一人是叫教练。试用2输入与非门设计该表决电路。 解： 1）设一位教练和三位球迷分别用A和B.C.D表示，并且这些输入变量为1时表示同意，为0时表示不同意，输出L表示表决结果。L为1时表示同意判罚，为0时表示不同意。由此列出真值表 输入 输出 A B C D L 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0
19、 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 2）由真值表画卡诺图 427.bmp 由卡诺图化简得L=AB+AC+AD+BCD 由于规定只能用2输入与非门，将上式变换为两变量的与非-与非运算式 *LABACADBCDABACADBCD= 3）根据L的逻辑表达式画出由2输入与非门组成的逻辑电路 4273.bmp 433 判断图所示电路在什么条件下产生竞争冒险，怎样修改电路能消除竞争冒险? 433.bmp 解： 根据电路图写出逻辑表达式并化简得*LABBC=+ 当A=0，C=1时，LBB=+ 有可能产生竞争冒险
20、，为消除可能产生的竞争冒险，增加乘积项使AC ，使 *LABBCAC=+ ，修改后的电路如图 4332.bmp 4.4.4 试用74HC147设计键盘编码电路，十个按键分别对应十进制数09，编码器的输出为8421BCD码。要求按键9的优先级别最高，并且有工作状态标志，以说明没有按键按下和按键0按下两种情况。 解：真值表 电路图 4.4.6 用译码器74HC138和适当的逻辑门实现函数F=. 解：将函数式变换为最小项之和的形式 F= 将输入变量A、B、C分别接入、端，并将使能端接有效电平。由于74HC138是低电平有效输出，所以将最小项变换为反函数的形式 L = 在译码器的输出端加一个与非门，实
21、现给定的组合函数。 4.4.14 七段显示译码电路如图题4414（a）所示，对应图题44，14（b）所示输人波形，试确定显示器显示的字符序列 解：当LE=0时，图题4，4。14（a）所示译码器能正常工作。所显示的字符即为A2A2A1A所表示的十进制数，显示的字符序列为0、1、6 、9、4。当LE由0跳变1时，数字4被锁存，所以持续显示4。 4.4.19试用4选1数据选择器74HC153产生逻辑函数. (,)(1,2,6,7)LABCm=解：74HC153的功能表如教材中表解4.4.19所示。根据表达式列出真值表如下。将变量A、B分别接入地址选择输入端、，变量C接入输入端。从表中可以看出输出L与变量C之间的关系，当AB=00时，LC，因此数据端1S0S0I接C；当AB=01时，L=,_C1I接；当AB为10和11时，L分别为0和1，数据输入端_C2I和3I分别接0和1。由此可得逻辑函数产生器，如图解4.4.19所示。 输入 输出 A B C L 0 0 0 0 L=C 0 0 1 1 0 1 0 1 _LC= 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 4.4.21 应用74HC151实现如下逻辑函数。 解：1.154mmmCBACBACBAF+=+= D1=D4=D5=1,其他=0 2. 4，426 试用数
