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数字电子技术总复习3

第五章触发器总结

主要内容

Ø各种结构触发器的电路原理动作特点

Ø各种功能触发器的特性表、特性方程

具体内容

结构类型

动作特点

抗干扰性

基本RS触发器

随时翻转,翻转状态决定于输入。

同步RS触发器

CP=1期间翻转。

翻转状态决定于输入。

主从触发器

CP=1期间,主触发器翻转;CP下降沿到来时,从触发器翻转。

翻转状态决定于CP=1期间主触发器的状态。

边沿触发器

CP边沿到来时翻转,翻转状态决定于边沿到来瞬间输入的状态。

功能类型

特性方程

功能

RS触发器

Qn+1=S+/RQn

置1、置0、保持

JK触发器

Qn+1=J/Qn+/KQn

置1、置0、保持、计数

D触发器

Qn+1=D

寄存

T触发器

Qn+1=T/Qn+/TQn

保持、计数

T′触发器

Qn+1=/Qn

计数

如不作特别说明,在做习题时一律按边沿触发器的动作特点处理,若特别指明触发器结构,则按相应特点处理。

重点掌握

1.掌握各种触发器的动作特点

2.掌握各种触发器的功能

3.掌握各种触发器的特性方程、特性表

4.会分析触发器构成的电路(写出驱动方程,状态方程,输出方程,画波形)

思考题

1.N个触发器可以构成能寄存    B  位二进制数码的寄存器。

  A.N-1     B.N        C.N+1       D.2N

2.在下列触发器中,有约束条件的是      C   。

  A.主从JKF/F B.主从DF/F  C.同步RSF/F D.边沿DF/F

3.一个触发器可记录一位二进制代码,它有  C个稳态。

A.0     B.1      C.2      D.3      E.4

4.对于T触发器,若原态Qn=0,欲使新态Qn+1=1,应使输入T=  BD 。

A.0     B.1      C.Q      D.

5.对于JK触发器,若J=K,则可完成  C 触发器的逻辑功能。

A.RS    B.D      C.T       D.Tˊ

6.欲使JK触发器按Qn+1=Qn工作,可使JK触发器的输入端     ABDE。

A.J=K=0 B.J=Q,K=0 C.J=1,K=Q`  D.J=Q,K=0  E.J=0,K=Q`

7.描述触发器的逻辑功能的方法有ABCD    。

A.状态转换真值表B.特性方程C.状态转换图D.状态转换卡诺图

8.为实现将JK触发器转换为D触发器,应使    A  。

A.J=D,K=D` B.K=D,J=D` C.J=K=D  D.J=K=D`

参考答案

1. B2. C3. C4. BD5. C6. ABDE7.ABCD8.A

思考题

1.触发器有两个互补的输出端Q、Q`,定义触发器的1状态为         ,0状态为          ,可见触发器的状态指的是     端的状态。

2.一个基本RS触发器在正常工作时,不允许输入R=S=1的信号,因此它的约束条件是    RS=0     。

3.在一个CP脉冲作用下,引起触发器两次或多次翻转的现象称为触发器的  空翻  ,触发方式为   主从   式或 边沿    式的触发器不会出现这种现象。

参考答案

1.Q=1、Q`=0  Q=0、Q`=1  Q2.RS=03.空翻 主从式 边沿式

 

思考题

画出下图所示时序电路在一系列CP信号作用下,Q1、Q2、Q3的输出电压波形。

触发器采用下降沿触发,初始状态为Q=0。

思考题

电路如图题所示,已知CP和A的波形,画出触发器Q0、Q1及输出VO的波形。

设触发器的初始状态均为0。

图题

Q0、Q1及输出VO的波形见图解。

图解

思考题

电路如图题所示,已知CP和X的波形,试画出Q0和Q1的波形。

设触发器的初始状态均为0。

解:

分析电路:

,J0=K0=1,得:

,此触发器构成计数状态。

又知

,当X=0时,

,当X=1时,

依据以上分析画出波形如图解5.12所示。

画图时要注意:

1.本题的两个触发器是下降沿触发的边沿触发器,所以Q0,Q1均在CP的下降沿翻转。

2.触发器的输出次态取决于下降沿触发前一瞬间的J、K,下降沿触发之后J、K的改变不会影响输出。

第六章时序电路总结

主要内容

Ø时序逻辑电路的分析方法

Ø常用的时序逻辑电路

Ø时序逻辑电路的设计方法

重点掌握

1.掌握同步、异步概念,掌握同步置数(清零)、异步置数(清零)的概念及特点

2.了解寄存器和移位寄存器的组成原理。

3.掌握移位寄存器74LS194的功能和使用方法

4.了解同步二进制计数器、十进制计数器,异步二进制计数器、十进制计数器的组成原理

5.掌握74LS161、74LS160、74LS191、74LS190、74290计数器的功能及使用方法(符号、真值表、管脚功能)

6.掌握任意进制计数器的构成方法及特点

7.掌握同步时序电路的分析方法

8.了解异步时序电路的分析方法

9.掌握同步时序逻辑电路的设计方法,会设计简单的时序电路

具体内容

寄存器

移位寄存器

组成原理

D触发器

①组成原理

D触发器,

②常用芯片

74LS194

直接清零,双向移位,保持,串行输入,并行输入,串行输出,并行输出

同步计数器

异步计数器

加法计数

二进制计数器

十进制计数器

二进制计数器

十进制计数器

1组成原理

T触发器,共CP

T′触发器

②常用芯片

二进制加法计数器74LS161

直接清零,同步预置数,保持,加法计数,进位

1组成原理

二进制修改十进制

2常用芯片

十进制加法计数器74LS160

直接清零,同步预置数,保持,加法计数

组成原理

T′触发器

(下降沿翻转)

①组成原理

二进制修改十进制

②常用芯片

二-五-十进制计数器74LS290

二、五、十进制计数,直接置零,直接置9,

减法计数

组成原理

T触发器,共CP

T′触发器

组成原理

T′触发器

(下降沿翻转)

可逆计数

单时钟

双时钟

①组成原理

由加法计数器和减法计数器合并而成,由加减控制端控制加减计数

②常用芯片

二进制加减计数器74LS191

异步预置数,保持,加减计数

十进制加减计数器74LS190

异步预置数,保持,加减计数

组成原理

由加法计数器和减法计数器合并而成,由时钟端控制加减计数

N进制

M进制

M

M>N

1复位法:

利用清零端,减去N-M个状态

②置位法:

利用置数法,减去N-M个状态

级联+复位法、置位法

思考题

1.把一个五进制计数器与一个四进制计数器串联可得到   D 进制计数器。

 A.4        B.5           C.9        D.20

2.下列逻辑电路中为时序逻辑电路的是     C   。

 A.变量译码器 B.加法器   C.数码寄存器  D.数据选择器

3.N个触发器可以构成最大计数长度(进制数)为  D    的计数器。

 A.N         B.2N        C.N2       D.2N

4.五个D触发器构成环形计数器,其计数长度为 A  。

A.5    B.10      C.25      D.32

5.同步时序电路和异步时序电路比较,其差异在于后者   B。

A.没有触发器        B.没有统一的时钟脉冲控制

C.没有稳定状态      D.输出只与内部状态有关

6.一位8421BCD码计数器至少需要  B 个触发器。

A.3      B.4        C.5        D.10

7.8位移位寄存器,串行输入时经  D个脉冲后,8位数码全部移入寄存器中。

A.1      B.2        C.4        D.8

8.某电视机水平-垂直扫描发生器需要一个分频器将31500HZ的脉冲转换为60HZ的脉冲,欲构成此分频器至少需要   A 个触发器。

A.10      B.60      C.525     D.31500

参考答案

1. D2. C3. D4. A5.B6. B7.D8.A

思考题

1.寄存器按照功能不同可分为两类:

 移位     寄存器和    数码 寄存器。

2.数字电路按照是否有记忆功能通常可分为两类:

   组合逻辑电路    、  时序逻辑电路    。

3.由四位移位寄存器构成的顺序脉冲发生器可产生 4  个顺序脉冲。

4.时序逻辑电路按照其触发器是否有统一的时钟控制分为  同步时序电路和   异步 时序电路。

 

参考答案

1. 移位 数码2. 组合逻辑电路  时序逻辑电路3. 44同步 异步

思考题

在图中所示的时序电路中,X为控制信号,Q1、Q2为输出信号,CP为一连续脉冲。

(1)

画出其状态转换图。

说明电路的功能。

(2)说明电路的功能。

(1)状态方程为

(2)当X=0时,按二进制加法计数。

当X=1时,按二进制减法计数。

状态转换图:

思考题

图示电路是可变模值计数器。

试分析当控制变量X为1和为0时电路分别是几进制计数器。

解:

X=1时:

当Q3Q2Q1Q0=1011   

是11进制计数器

X=0时:

当Q3Q2Q1Q0=1001   

是9进制计数器

思考题

试用4位同步二进制计数74LS161接成九进制计数器,可以加必要的门电路,74LS161的功能表如下:

 

附表174161功能表

CP

EP

ET

D3

D2

D1

D0

Q3Q2Q1Q0

×

×

0

×

×

×

×

×

×

×

×

0000

1

×

0

×

×

A

B

C

D

ABCD

×

1

1

0

×

×

D0

×

×

×

保持

×

1

1×××

×

0

×

×

×

×

1

×

1

1

1

×

×

×

×

计数

 

 

思考题

由集成四位二进制同步步计数器74161和8选1数据选择器74LS151组成的电路如图所示。

试按要求回答:

(1)74161组成几进制计数器电路;

(2)画出计数状态转换图;

(3)写出输出Y的序列信号的一个周期;

解:

(1)74161组成十进制计数器电路

(2)计数状态转换图如下

(3)F的序列周期取决于计数器高三位Q3Q2Q1的周期,

所以010*******,0101111101

思考题

用集成计数器160和8选1数据选择器设计信号发生器,使之在一系例CLK信号作用下周期性输出序列信号“0010110111”的系列信号。

例题、用D触发器和门电路设计一个11进制计数器,并检查能否自启动

解:

用四个维持阻塞型D触发器设计

(用下降沿触发的JK触发器,设计一个按自然序进行计数的同步七进制加法计数器)

 

思考题

用下降沿触发的D触发器设计同步时序电路,电路状态图如下图所示。

(要求写出设计过程)

000001011

100110111

解:

状态方程:

驱动方程:

输出方程:

(用下降沿触发的JK触发器,设计一个按自然序进行计数的同步七进制加法计数器)

第六章脉冲波形的产生和整形总结

主要内容

Ø施密特触发器的原理、应用和参数

Ø单稳态触发器的原理、应用和参数

Ø多谐振荡器的原理、应用和参数

Ø555的结构、原理和应用

具体内容

电路

功能特点

几种电路形式

参数

分析方法

应用

施密特触发器

输入信号上升时和下降时的转换电平不同。

门电路构成的电路

集成施密特触发器

VT+,VT-,VT

整形

单稳态触发器

在输入触发脉冲的作用下,输出一定脉宽的脉冲

微分型电路

积分型电路

输出脉冲宽度tW

分析电路工作过程,画出波形,找出控制电压;

画出充放电等效电路,确定三要素;

计算时间

定时延迟

多谐

振荡器

输出周期性矩形脉冲

对称式

非对称式

施密特触发器加积分电路

振荡周期T

脉冲发生

555定时器①构成施密特触发器,将阈值端和触发端接在一起;②构成单稳态触发器:

触发器脉冲接触发端,电源和阈值端接电阻,阈值端和地之间接电容,放电管输出接阈值端;③构成多谐振荡器:

先接成施密特触发器,再加积分电路,注意反馈应从放电管输出端引回,并接上拉电阻。

重点掌握

1.掌握施密特触发器的工作原理及应用(会分析工作原理,会计算VT+、VT-、ΔVT参数,会分析其整形作用)

2.掌握微分型、积分型单稳态触发器的工作原理及应用(会分析工作原理,会画波形)

3.掌握多谐振荡器(对称、非对称、施密特构成)的工作原理及应用(会分析工作原理,会画波形)

4.掌握555定时器的内部结构,掌握由555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及参数计算(会分析电路、画波形、计算参数)

思考题

1.脉冲整形电路有    BC  。

A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.555定时器

2.多谐振荡器可产生   B  。

A.正弦波   B.矩形脉冲    C.三角波    D.锯齿波

3.555定时器可以组成   ABC 。

A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.JK触发器

4.用555定时器组成施密特触发器,当输入控制端CO外接10V电压时,回差电压为  B  。

A.3.33V     B.5V       C.6.66V       D.10V

5.以下各电路中, B   可以产生脉冲定时。

A.多谐振荡器    B.单稳态触发器

C.施密特触发器  D.石英晶体多谐振荡器

参考答案

1.BC2.B3.ABC4.B5.B

思考题

1.施密特触发器具有   回差 现象,又称    电压滞后    特性;单稳触发器最重要的参数为      脉宽    。

2.常见的脉冲产生电路有    多学振荡器        ,常见的脉冲整形电路有   单稳态触发器       、  施密特触发器          。

3.为了实现高的频率稳定度,常采用    石英晶体  振荡器;单稳态触发器受到外触发时进入 暂稳态   态。

参考答案

1. 回差  电压滞后 脉宽

2. 多谐振荡器 单稳态触发器  施密特触发器

3. 石英晶体 暂稳态

 

思考题

在图9.24用555定时器接成的施密特触发器电路中,试求:

(1)当VCC=12V,而且没有外接控制电压时,VT+、VT-及ΔVT值。

(2)当VCC=9V、外接控制电压VCO=5V时,VT+、VT-、ΔVT各为多少?

思考题

图题8.4为一通过可变电阻RW实现占空比调节的多谐振荡器,图中RW=RW1+RW2,试分析电路的工作原理,求振荡频率f和占空比q的表达式。

图题8.4

 

思考题五.

集成定时器CC7555的电路如图5.1(a)所示。

1.用该集成定时器及在规格为100kΩ,200kΩ,500kΩ的电阻,0.01μF,0.1μF,1μF电容器中选择合适的电阻和电容,设计一个满足图5.1(b)所求波形的单稳态触发器。

2.

用该集成定时器设计一个斯密特触发器,画出斯密特触发器的电路图。

当输入为图5.2所示的波形时,画出斯密特触发器的输出u0波形

 

 

(a)(b)

图5.1

 

1.要实现的单稳态触发器用框图表示如下:

(8分图4分R、C参考各2分)

 

2.斯密特触发器如图,波形如右图(7分)图4分波形3分

 

第七章半导体存储器总结

主要内容

Ø各种半导体存储器的原理和特点

Ø存储器的扩展

Ø用存储器实现组合逻辑电路

具体内容

各种存储器及其特点

只读存储器ROM

在正常工作时

只能读不能写;

掉电不丢失

掩模ROM

由集成芯片厂家写入数据,不可更改

PROM

由用户一次性写入,不可更改

EPROM

可紫外线擦除,可写入。

EEPROM

可电擦除,可写入。

快闪存储器

可电擦除,可写入,集成度高。

随机存储器RAM

可随机读写;

掉电丢失

静态RAM

速度快,集成度低

动态RAM

速度慢,集成度高

存储器扩展:

位扩展,将地址线、片选线、读写线对应并接。

字扩展,将地址线、数据线、读写线对应并接,高位地址线经译码器输出接各片片选端,原地址线作低位地址。

用ROM实现组合逻辑:

列出真值表,地址线接输入变量,数据线接输出变量,根据真值表确定存储矩阵的点阵图。

重点掌握

1.了解各种存储器的结构及工作原理

2.掌握各种存储器的特点

3.掌握存储器的扩展方法

4.掌握用ROM实现组合逻辑电路的方法

思考题

1.一个容量为1K×8的存储器有    BD  个存储单元。

A.8     B.8K      C.8000     D.8192

2.要构成容量为4K×8的RAM,需要    D  片容量为256×4的RAM。

A.2     B.4       C.8       D.32

3.寻址容量为16K×8的RAM需要     C  根地址线。

A.4   B.8      C.14     D.16   E.16K

4.随机存取存储器具有  A   功能。

A.读/写  B.无读/写  C.只读     D.只写

5.欲将容量为256×1的RAM扩展为1024×8,则需要控制各片选端的辅助译码器的输入端数为    B  。

A.4     B.2       C.3       D.8

6.只读存储器ROM在运行时具有    A 功能。

A.读/无写B.无读/写  C.读/写    D.无读/无写

7.只读存储器ROM中的内容,当电源断掉后又接通,存储器中的内容 D  。

A.全部改变B.全部为0 C.不可预料 D.保持不变

8.PROM的与陈列(地址译码器)是    B 。

A.全译码可编程阵列     B.全译码不可编程阵列 

C.非全译码可编程阵列    D.非全译码不可编程阵列

 参考答案

1. BD2. D3. C4. A5. B6.A7.D8.B

思考题.

图6.1是一个16×4位的ROM,A3A2A1A0为地址输入,D3D2D1D0的数据输出。

若将D3、D2、D1、D0视为A3、A2、A1、A0的逻辑函数,试写出D3、D2、D1、D0的逻辑函数式。

图6.1

思考题

用16×4位EPROM实现下列各逻辑函数,画出存储矩阵的连线图。

解:

16×4位EPROM有四个地址输入端和四个数据输出端,可以实现四输入变量、四输出变量的逻辑函数。

1.将逻辑函数展开为ABCD四变量逻辑函数的最小项表达式:

2.画出存储矩阵的连线图:

ABCD四输入变量由EPROM的地址端输入,Y1Y2Y3Y4四输出变量由EPROM的数据输出端引出。

EPROM的与门阵列是固定的,或门阵列是可编程的,根据以上各式对或门阵列编程:

表达式中包含的最小项,在或门阵列相应的位置上画点,否则不画。

具体连线图如图解7.6所示。

此电路即可实现本题要求的逻辑函数。

图解7.6

第八章数模、模数转换电路总结

主要内容

D/A转换器的原理和特点

A/D转换器的原理和特点

具体内容

1、A/D和D/A在数字系统中的作用与分类。

2、D/A转换器:

权电阻网络DAC,倒T型电阻网络DAC,权电流型DAC,具有双极型输出的DAC。

DAC的转换精度与速度。

3、A/D转换器:

基本原理,转换步骤,取样定理,取样—保持电路,直接ADC,间接ADC。

ADC的转换精度与速度。

重点掌握

1.几种典型转换电路的基本工作原理,

2.输入量和输出量之间的定量关系、主要特点,

3.转换精度和转换速度的概念与表示方法。

思考题

1.一个无符号8位数字量输入的DAC,其分辨率为     位。

A.1     B.3       C.4       D.8

2.一个无符号10位数字输入的DAC,其输出电平的级数为   。

A.4    B.10       C.1024     D.210

3.4位倒T型电阻网络DAC的电阻网络的电阻取值有   种。

A.1     B.2       C.4        D.8

4.将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续(离散)的模拟量的过程称为     。

A.采样    B.量化      C.保持      D.编码

5.用二进制码表示指定离散电平的过程称为   。

A.采样    B.量化      C.保持      D.编码

6.将幅值上、时间上离散的阶梯电平统一归并到最邻近的指定电平的过程称为   。

A.采样    B.量化      C.保持      D.编码

7.以下四种转换器,    是A/D转换器且转换速度最高。

A.并联比较型 B.逐次逼近型 C.双积分型 D.施密特触发器

参考答案

1. D2. CD3. B4. A5. D6. B7.A

思考题

在10位二进制数D/A转换器中,已知其最大满刻度输出模拟电压Vom=5V,求最小分辨电压VLSB和分辨率。

解最小分辨电压:

5mV,分辨率:

思考题

在某双积分型A/D转换器中,计数器为十进制计数器,其最大计数容量为(3000)D。

已知计数时钟频率fcp=30kHz,积分器中R=100kΩ,C=1μF,输入电压vI的变化范围为0~5V。

试求:

(1)第一次积分时间T1;

(2)求积分器的最大输出电压|VOmax|;

(3)当VREF=10V,第二次积分计数器计数值λ=(1500)10时,输入电压vI的平均值为多少?

解:

(1)第一次积分时间是固定的,它应该是计数器计满(3000)D时所对应的时间:

(2)第一次积分时:

当t=T1=0.1s时,得Vo的最大值|VOmax|。

(3)由第一次积分得:

第二次积分:

T=T2时,Vo=0,得:

将T2=λTCP代入,得:

思考题.

由555定时器,三位二进制加计数器,理想运算放大器A构成如图所示电路。

设计数器初始状态为000,且输出低电平VO

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