数字电路第五版康华光课后答案.docx

1、数字电路第五版康华光课后答案第一章 数字逻辑习题1. 1数字电路与数字信号1.1.2图形代表的二进制数010110100(1)周期；(2)频率；(3)占空比例1 . 1 . 4一周期性数字波形如图题所示，试计算：MSBLSB0 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%2-41.2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（2）127 （4）2.

2、718 解：（2）（ 127）D= 27 -1=（ 10000000）B-仁（1111111）B=（ 177）0=（ 7F）H(4) (2.718) D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为 8421BCD码：(1)43 (3) 254.25 解：(43) D= (01000011) BCD1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣 ASC n码的表示：P28(1) + ( 2) (3) you (4)43ASC n码，然后将二进制码转换为十六进制解：首先查出每个字符所对应的二进制表示的 数表示。(1)“ + ”的 ASC n 码为 01

3、01011,则(00101011) B= ( 2B) H(2)的 ASC n 码为 1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASC n码为本 1111001,1101111,1110101对应的十六进制数分别为 79,6F,75(4)43的ASC n码为0110100,0110011对应的十六紧张数分别为 34,331.6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,E即异或1 1 11 - 11 ; 11 rT11 1 111 r 1:11 A11 hXr1ihl11 1

4、 t 111 11.1 11111 t1 11ILk1-111 11 111H1 1 :! 11 :p 1h i 1 1 111:11 1111 1 h,I .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解：真值表如下(3) A =B AB AB+ (A B) =AB+ABABABABABABAB+AB0001011011000010100001100111由最右边2栏可知，AB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) A+ ABC ACD C D E A CD E+解：A+ABC ACD C D E+ + + ()= A(1+BC ACD CDE)+

5、 +=+ A ACD CDE+2.1.4用代数法化简下列各式(3) ABC B( +C) 解: ABCB( +C)=+ + (A B C B C)( + )=AB AC BB BC CB C+ + + +=AB C A B B+ ( + + + 1)=AB C+(6) (A+ + + + B A B AB AB ( )()()申_(A+ + + +_ B_A B AB AB ()()()=A B?+ A B? + (A+ B A)(+ B)_ B丄AB丄AB一 + +AB+BA+B=AB(9) ABCD ABD BCD ABCBD BC+ +解：ABCD ABD BCD ABCBD BC+ +

6、2.1.7(1) LD( + + +_ )B A C D( + + ) = AB BC BD+ +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AB AC= + L = DAC+ )ALC L=+ABCD( + )0 L2.2.2 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：L(ABCDBCDBCDBCPABD丄 = + +223用卡诺图化简下列个式解: ABCD ABCD AB AD ABC+ + += ABCD ABCD ABC C D D AD B B C C ABC D D+ ( + )( + + )( + )( + + ) (

7、+ )=ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD+ +(6) L A B C D(, =Zm(0,2,4,6,9,13)+ Zd(1,3,5,7,11,15)解:flX1/4T1XX1 /X)L= + A D解:L AD AC AB=+ + + ，试用真值表2.2.4 已知逻辑函数L AB BC CA=门）表示解：1由逻辑函数写出真值表ABCL000000110101011110011011110111102由真值表画出卡诺图用摩根定理将与或化为与非表达式L = AB + BC + AC = AB BC AC?4由已知函数的与非-与非表达式画出逻辑图第二章习题3.1

8、 MOS逻辑门电路种最合适工作在高噪声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 环境下的门电路。表题3.1.1逻辑门电路的技术参数表VoH (min) /VVoL(max)/VViH (min) N/iL(max) /逻辑门A2.4O.420.8逻辑门B3.5O.22.50.6逻辑门C4.2O.23.20.8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：VNHA =VOH (min) VIH (min) =2.4V 2V=O.4VVNLA(max) =VlL(max) VoL (m

9、ax) =O.8V O.4V=O.4V同理分别求出逻辑门 B和C的噪声容限分别为：Vnhb =1VVnlb =O.4VVnhc =1V Vnlc=O.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 C3.1.3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tpLH / nstp HL/nsPd /mW逻辑门A11.216逻辑门B568逻辑门C10101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2 2同理得出：DPb=44PJ

10、 dpc=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，输入端在以下四种接法下都属于逻辑0: (1)输入端接地；输入端接低于1.5V的电源；输入端接同类与非门的输出低电压 O.1V;输入端接10k Q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 ：Vol =O.1V, Vil =1.5V,因此有：(1) Vi =0 Vil=1.5V,属于逻辑门 0 Vi 1.5V= Vil，属于逻辑门0 Vi 0.1Vil =1.5V,属于逻辑门 0由于CMOS管的栅极电流非常小

11、，通常小于1uA,在10k Q电阻上产生的压降小于 10mV即Vi0.01V 0.5V的基极电位 Vb2+C1=2.5V。而 Vb1 2.1V时，将会使 T1的集电结处于正偏， T3处于饱和状态，使 T4截止，与非门输出为低电平。故与非门输出端接高于 2V电源时，相当于输入逻辑 1。（3） 与非门的输入端接同类与非门的输出高电平 3.6V输出时，若 Vb1=3.6+0.5=4.1 。而若Vb1 2.1V时，将使的集电结正偏，T2, 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。当Vb1 2.1V与非门输出为低电平。T1管的集电结处于正偏， Vcc作用于T3饱和

12、，使T2管的集电极电位 ，故V B2=Vc2Ve4 +Vd=0.7+0.7=1.4V由上分析，与非门输入悬空时相当T1管T2 ,的T1管导通，则T3处于饱和状态,由（1) (2),则 Vbi=3.07+ Vbe=3.07+0.5=3.57 V。但 Vbi 是个不可能大于将使T1管的集电结正偏，时，T1将处于截止状态，(4)与非门输入端接 10kQ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RI所示。这时输入电压为 VI=尺肚(Vcc-Vbe)=10 ( 5-0.7 ) / (10+4 ) =3.07V。若导通,2.1V 的。当 Vbi=2.1V 时，T2, T3处于饱和

13、，使 Vbi被钳位在 2.1V，因此，当 R|=10k Q 由(1)这时相当于输入端输入高电平。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？74LS04。解：(1)根据题意，74LS04为驱动门，同时它有时负载门，负载门中还有从主教材附录 A查出74LS04和74ALS04的参数如下(不考虑符号) 74LS04 : loL(max)=8mA, |oH (max) =0.4mA; I iH(max)=0.02mA.4 个 74LS04 的输入电

14、流为：4 |iL(max)=4 X 0.4mA=1.6mA,4 IIH (max) =4 X 0.02mA=0.08mA2 个 74ALS04 的输入电流为：2 IIL(max) =2 X 0.1mA=0.2mA,2 I IH(max) =2 X 0.02mA=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 IIH(max) =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。 灌电流负载情况如图题解 3.2.3 (b)所示，驱

15、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。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：VOH(min) =2.7V， VOL(max) =0.5V， IOL(max) =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，IOL(max) - IIL total () (8- 0.005)mA

16、拉电流情况如图题解 3.2.4 (b)所示，74LS03输出为高电平,IlH total () =5 liH =5 X 0.001mA=0.005mA由于VoH(min) VlH(min)为了保证负载门的输入高电平，取 VoH(min) =4V有Iol total ( ) + I IH total () (0.2- 0.005)mA综上所述，Rp的取值范围为 0.56 Q7.9Q 3.6.7设计一发光二极管(LED)驱动电路，设LED的参数为 Vf=2.5V, |D=4.5Ma;若Vcc =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，并画出电路图.解:设驱动电路如 图题解3

17、.6.7所示，选用74LSO4作为驱动器件，它的输出低电平电流第四章 组合逻辑 习题解答4. 1 . 2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。L = AB+ AB = A B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。-TLRW如图所示4. 2. 1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

18、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 L00000010010001111001101111011111由卡诺图化简，经过变换得到逻辑表达式2)l=+Abcabc *用2输入与非门实现上述逻辑表达式000000001000100ACDLB001100100001010011000111110000100111010110111110011101111101111112 ）由真值表画卡诺图m1/由卡诺图化简得由于规定只能用L=AB+AC+AD+BCD2输入与非门，将上式变换为两变量的与非一一与非运算式L= AB AC AD BCD AB AC AD

19、 B CD*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=&i=EHEr4. 3. 3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当A=0，c=1时，L= + B B有可能产生竞争冒险，为消除可能产生的竞争冒险,，修改后的电路增加乘积项使 AC ，使L=A B BC AC* +如图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4.4.6用译码器74HC138和适当的逻辑门实现函数 F=址卩虹汕亡沁解

20、：将函数式变换为最小项之和的形式ABC+ABC+ABC+ABC = fTlo +血 +mii +lThF=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 =兀-乔-花而 二沧山Yg八b在译码器的输出端加一个与非门，实现给定的组合函数。十5V4.4.14七段显示译码电路如图题 4. 4. 14 ( a)所示，对应图题 4. 4，14 ( 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、

21、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。4419试用4选1数据选择器74HC153产生逻辑函数L ABC(, =口1(126,7).解：74HC153的功能表如教材中表解 4419所示。根据表达式列出真值表如下。So看出输出L与变量C之间的关系，当AB=00时，L= C,因此数据端Io接C;当AB=01时，L= , C I1接C;当AB为10和11时，L分别为0和1,数据输入端12和13分 别接0和1。由此可得逻辑函数产生器，如图解 4419所示。4421应用74HC151实现如下逻辑函数。解：1. F ABC ABC ABC m m nr +D1=D4=D5=1其

22、他=0 2.y =AOBOCjB AB)QC =AS+ABC.+ (AB=4fi +A fi)C + XBC + ABC =4B C +4 BC ABCARC=THi + JUj + + m,Dq =D严 D严 D& =0 D| =Dj - Z)4 - D, =1fl(a)4, 4. 26试用数值比较器74HC85设计一个8421BCD码有效性测试电路，当输人 为8421BC码时，输出为1,否则为0。BCD码输入3 A工解：测试电路如图题解 4. 4. 26所示，当输人的08421BC码小于1010时，FA B输出为1，否则0为0。 1IA。B冬 B空 B, Bo鼻AMBT74HC85工AVB

23、Ta-B uFa-B FavB FaABoL4. 4. 31由4位数加法器74HC283勾成的逻辑电路如图题 4。4. 31所示，M和 N为控制端，试分析该电路的功能。解：分析图题4 . 4 , 31所示电路，根据 MN的不同取值，确定加法器74HC283的输入端 B3B2B1B0的值。当 MN= 00时，加法器 74HC283的输人端 B3B2B1BI0 0000，则加法器的输出为 S= I。当MN= 01时，输入端B3B2B1B0=0010,加法器的输出S = I +2。同理，可分析其他情况，如表题解 4 . 4. 31所示。4.31M N 1站 fl,齐sw wj 肌 s, fl, %s0 Jo 0 af+ 01 00 1 1/+30 1 0 1 0/+a1 1dialt +5该电路为可控制的加法电路。第六章习题答案6.