數(shù)字電路與數(shù)字邏輯復(fù)習(xí)

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1、數(shù)字電路與數(shù)字邏輯復(fù)習(xí)課 數(shù)電復(fù)習(xí)課CDBACBCAABF CBCAABCDBACBCAABF CABCABABCBAAB ）（例 5 用 公 式 法 化 簡 邏 輯 函 數(shù)解 試 用 卡 諾 圖 法 將 下 列 具 有 約 束 條 件 的 邏 輯 函 數(shù) 化 為 最 簡 與或 式 ： F（ A， B， C） =m(1， 3， 4） +d(5， 6， 7） 數(shù)電復(fù)習(xí)課一 、 門 電 路 的 邏 輯 功 能按 邏 輯 功 能 分 ： 與 、 或 、 非 、 與 非 、 或 非 、 與 或 非 、 異 或 、同 或 。要 重 視 異 或 門 和 同 或 門 的 的 邏 輯 功 能 （ 邏 輯 符

2、號 、 表 達(dá) 式 、應(yīng) 用 ）傳 輸 門 ： 既 可 以 傳 輸 數(shù) 字 信 號 ， 也 可 以 傳 輸 模 擬 信 號 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 2分 析 下 圖 所 示 電 路 的 邏 輯 功 能 。 列 出 真 值 表 ， 寫 出 電路 輸 出 函 數(shù) S的 邏 輯 表 達(dá) 式 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課 關(guān) 鍵 是 熟 練 掌 握 用 以 構(gòu) 成 CMOS門 電 路 的 兩 種 基 本 單元 電 路 ， 即 CMOS反 相 器 和 CMOS傳 輸 門 為 基 礎(chǔ) 擴(kuò) 展 而來 。 一 般 規(guī) 律 是 ： 將 多 個 CMOS反 相 器 的 工 作 管 （ TN）串 聯(lián) ， 負(fù) 載 管 （ TP） 并 聯(lián)

3、 ， 可 得 到 CMOS與 非 門 ； 反 之， 將 多 個 CMOS反 相 器 的 工 作 管 （ TN） 并 聯(lián) ， 負(fù) 載 管 （TP） 串 聯(lián) ， 可 得 到 CMOS或 非 門 。 為 了 避 免 經(jīng) 過 多 次 串 、 并 后 帶 來 的 電 平 平 移 和 其 它輸 出 特 性 的 影 響 ， 常 在 各 種 CMOS電 路 中 引 入 反 相 器 作為 每 個 輸 入 端 和 輸 出 端 的 緩 沖 器 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課二 、 TTL門 電 路 和 CMOS門 電 路 的 電 氣 特 性 （ 外 特 性 ） 正 確 理 解 極 限 值 的 含 義 。 VOHmin、 VOLma

4、x、 VIHmin、 VILmax例 2 某 集 成 電 路 芯 片 ， 查 手 冊 知 其 最 大 輸 出 低 電 平VOLmax=0.5V， 最 大 輸 入 低 電 平 VILmax=0.8V， 最 小 輸 出 高電 平 VOHmin=2.6V， 最 小 輸 入 高 電 平 VIHmin=2.0V， 則 其 低電 平 噪 聲 容 限 VNL= 。(1) 0.4V (2) 0.6V (3) 0.3V (4) 1.2VV NL=VILmax VOLmaxVNH=VOHmin VIHmin1 電 壓 傳 輸 特 性 數(shù)電復(fù)習(xí)課2 輸 入 輸 出 特 性 TTL門 電 路 的 輸 入 特 性 ：

5、接 低 電 平 時(shí) ， 電 流 流 出 ； 接高 電 平 時(shí) ， 電 流 流 入 。CMOS門 電 路 的 輸 入 特 性 ： 無 論 接 低 電 平 還 是 接 高 電 平 時(shí)， 都 無 電 流 輸 入 ， 阻 抗 相 當(dāng) 于 無 窮 大 。CMOS門 電 路 和 TTL門 電 路 輸 入 端 接 電 阻 時(shí) 的 分 析 。 CMOS門 電 路 和 TTL門 電 路 的 多 余 輸 入 端 的 正 確 處 理 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 二 輸 入 TTL與 非 門 接 成 如 圖 所 示 電 路 。 已 知 與 非 門 的VOH=3.6V， VOL=0.3V， IOH=0.4mA， IOL=8.0

6、mA，RC=1k， EC=+10V， =40。 若 要 實(shí) 現(xiàn) L=AB試 確 定 電 阻 RB的 取 值 范 圍 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課三 、 門 電 路 的 3種 不 同 輸 出 結(jié) 構(gòu)1 推 拉 式 輸 出2 OC（ OD） 輸 出3 三 態(tài) 輸 出例 寫 出 下 列 邏 輯 電 路 的 函 數(shù) 表 達(dá) 式 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課一 、 組 合 邏 輯 電 路 的 分 析例 1 已 知 邏 輯 電 路 如 圖 所 示 ， 試 分 析 其 邏 輯 功 能 。邏 輯 圖 表 達(dá) 式 真 值 表 功 能 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 2 已 知 用 8選 1數(shù) 據(jù) 選 擇 器 74LS151構(gòu) 成 的 邏 輯 電 路 如 下

7、 圖所 示 ， 請 寫 出 輸 出 L的 邏 輯 函 數(shù) 表 達(dá) 式 ， 并 將 它 化 成 最 簡 “與 或 ” 表 達(dá) 式 。 CBACBACBAL CBBA 數(shù)電復(fù)習(xí)課二 、 組 合 邏 輯 電 路 的 設(shè) 計(jì) 組 合 邏 輯 電 路 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 掌 握 兩 種 方 法 ： 用 門 電 路 設(shè) 計(jì) 組合 邏 輯 電 路 ； 用 MSI設(shè) 計(jì) 組 合 邏 輯 電 路 。例 用 二 個 4選 1數(shù) 據(jù) 選 擇 器 實(shí) 現(xiàn) 函 數(shù) L， 允 許 使 用 反 相 器 。BCEDEFBAEDCBADECBAEDCBAEL 數(shù)電復(fù)習(xí)課BCEDEFBAEDCBADECBAEDCBAEL BECAD

8、FDACDCADCAEBEBEB ）（ BECEBADFCDACDACDAEBEB ）（ 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 某 一 組 合 電 路 如 圖 所 示 ， 輸 入 變 量 （ A， B， D） 取 值 為（ 0， 1， 0） 為 不 可 能 發(fā) 生 輸 入 組 合 。 分 析 它 的 競 爭 冒 險(xiǎn)現(xiàn) 象 ， 如 存 在 ， 則 用 最 簡 單 的 電 路 改 動 來 消 除 之 。三 、 組 合 邏 輯 電 路 的 競 爭 冒 險(xiǎn)競 爭 冒 險(xiǎn) 的 判 斷 、 排 除 數(shù)電復(fù)習(xí)課ACDCBCBAF DCAACDCBCBAF 數(shù)電復(fù)習(xí)課 數(shù)電復(fù)習(xí)課一 、 基 本 RS觸 發(fā) 器 的 邏 輯 功 能二

9、、 觸 發(fā) 器 5種 不 同 功 能 的 觸 發(fā) 器 （ 觸 發(fā) 器 功 能 的 互 相 轉(zhuǎn) 換 ）三 、 觸 發(fā) 器 的 觸 發(fā) 方 式 （ 畫 波 形 圖 ）例 5 試 畫 出 下 圖 所 示 時(shí) 序 電 路 在 一 系 列 CP信 號 作 用 下 ， Q1、Q2、 Q3的 輸 出 電 壓 波 形 。 設(shè) 觸 發(fā) 器 的 初 始 狀 態(tài) 為 Q=0。 數(shù)電復(fù)習(xí)課 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 由 維 持 阻 塞 D觸 發(fā) 器 和 邊 沿 JK觸 發(fā) 器 的 電 路 如 圖 (a)所示 ， 各 輸 入 端 波 形 如 圖 (b)， 當(dāng) 各 個 觸 發(fā) 器 的 初 態(tài) 為 “ 0”時(shí) ， 試 畫 出 Q1和

10、Q2端 的 波 形 ， 并 說 明 此 電 路 的 功 能 。 一 個 單 發(fā) 脈 沖 發(fā) 生 器， A可 以 為 隨 機(jī) 信 號 ， 每一 個 A信 號 的 下 降 沿 后 ；Q 2端 輸 出 一 個 脈 寬 周 期 的脈 沖 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課一 、 同 步 時(shí) 序 邏 輯 電 路 的 分 析 例 1 試 分 析 以 下 同 步 時(shí) 序 邏 輯 電 路 ， 并 寫 出 分 析 過 程 。 驅(qū) 動 方 程 狀 態(tài) 方 程 狀 態(tài) 真 值 表 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖自 啟 動 校 驗(yàn) 功 能 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課二 、 同 步 時(shí) 序 邏 輯 電 路 的 設(shè) 計(jì)例 試 用 兩 只 JK觸 發(fā) 器 和 最 少

11、 量 的 接 線 設(shè) 計(jì) 一 個 能 產(chǎn) 生 如圖 所 示 波 形 的 時(shí) 序 邏 輯 電 路 ， 要 求 寫 出 完 整 的 設(shè) 計(jì) 過 程 。 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖 狀 態(tài) 真 值 表 狀 態(tài) 方 程 驅(qū) 動 方 程自 啟 動 校 驗(yàn) 邏 輯 圖 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課三 、 計(jì) 數(shù) 器1、 模 2n異 步 加 減 計(jì) 數(shù) 器 構(gòu) 成 規(guī) 律2、 模 2n同 步 加 減 計(jì) 數(shù) 器 構(gòu) 成 規(guī) 律3、 M進(jìn) 制 （ 任 意 進(jìn) 制 ） 計(jì) 數(shù) 器 的 設(shè) 計(jì) （ 用 觸 發(fā) 器 設(shè) 計(jì)、 用 MSI計(jì) 數(shù) 器 設(shè) 計(jì) ） 數(shù)電復(fù)習(xí)課四 、 寄 存 器1、 并 行 寄 存 器 和 移 位 寄 存 器例

12、 、 下 列 所 示 電 路 的 功 能 為 。A 并 行 寄 存 器 B 移 位 寄 存 器 C 計(jì) 數(shù) 器 D 隨 機(jī)存 儲 器 數(shù)電復(fù)習(xí)課 采 用 二 片 如 圖 所 示 的 74LS194雙 向 移 位 寄 存 器 、 一 個 1位 全 加 器 和 一 個 D型 觸 發(fā) 器 設(shè) 計(jì) 二 個 4位 二 進(jìn) 制 數(shù)A=A3A2A1A0、 B=B3B2B1B0的 加 法 電 路 。 要 求 畫 出 電 路 ， 說明 所 設(shè) 計(jì) 電 路 的 工 作 過 程 以 及 最 后 輸 出 結(jié) 果 在 何 處 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課CR S1 S0 DSR DSL CP Q0 Q1 Q2 Q301111 1 1

13、0 00 11 0 A B 0 D0 Q 0 A Q1 0D1Q1Q0Q2 0D2Q2Q1Q3 0D3Q3Q2B 數(shù)電復(fù)習(xí)課 數(shù)電復(fù)習(xí)課 采 用 一 片 74LS194雙 向 移 位 寄 存器 和 4選 1數(shù) 據(jù) 選 擇 器 設(shè) 計(jì) 一 個 4色 彩燈 控 制 電 路 。 彩 燈 在 時(shí) 鐘 信 號 作 用 下按 表 規(guī) 定 的 順 序 循 環(huán) 轉(zhuǎn) 換 狀 態(tài) 。 表 中的 1表 示 燈 亮 ， 0表 示 燈 滅 。 要 求 畫 出電 路 圖 。 紅 綠 黃 藍(lán)0 0 0 01 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 10 1 1 00 0 1 10 0 0 11 0 1 0 1 1

14、 0 10 1 1 01 0 1 1 數(shù)電復(fù)習(xí)課施 密 特 觸 發(fā) 器 ： 波 形 變 換單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 ： 定 時(shí) 、 整 形多 諧 振 蕩 器 ： 產(chǎn) 生 方 波脈 沖 產(chǎn) 生 與 整 形 的 3種 電 路 數(shù)電復(fù)習(xí)課1.由 門 電 路 構(gòu) 成 的 單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 數(shù)電復(fù)習(xí)課)( 21DDT 121 RRVV 2.由 門 電 路 構(gòu) 成 的 施 密 特 觸 發(fā) 器 )( 21DD-T 121 RRVV 數(shù)電復(fù)習(xí)課3.由 施 密 特 觸 發(fā) 器 構(gòu) 成 的 多 諧 振 蕩 器 數(shù)電復(fù)習(xí)課4.由 555定 時(shí) 器 構(gòu) 成 的 多 諧 振 蕩 器 數(shù)電復(fù)習(xí)課5.由 555定 時(shí)

15、器 構(gòu) 成 的 單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 數(shù)電復(fù)習(xí)課6.由 555定 時(shí) 器 構(gòu) 成 的 施 密 特 觸 發(fā) 器 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 .四 個 電 路 輸 入 vI、 輸 出 vO的 波 形 如 圖 所 示 ， 試 寫 出 分 別 實(shí)現(xiàn) 下 列 功 能 的 最 簡 電 路 類 型 （ 不 必 畫 出 電 路 ） 。 （ a） ； （ b） ；（ c） ； （ d） 。 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 N位 權(quán) 電 阻 D/A轉(zhuǎn) 換 器 如 圖 所 示 。 （ 1） 試 推 導(dǎo) 輸 出 電 壓 vO與 輸 入 數(shù) 字 量 的 關(guān) 系 式 ；（ 2） 如 n=8， VREF=-10V時(shí) ， 如 輸 入 數(shù) 碼 為 20H，

16、 試 求 輸 出 電壓 值 。 10 iiREFO 22 nin DVv V2513225610O .v 數(shù)電復(fù)習(xí)課例 10位 倒 T型 電 阻 網(wǎng) 絡(luò) D/A轉(zhuǎn) 換 器 如 圖 所 示 ， 當(dāng) Rf=R時(shí) ，（ 1） 求 輸 出 電 壓 的 取 值 范 圍 ；（ 2） 若 要 求 輸 入 數(shù) 字 量 為 200H時(shí) 輸 出 電 壓 vO=5V， 試問 VREF應(yīng) 取 何 值 ？ S1 vOR C+-VREFvI -A開 關(guān) S1合 到 vI一 側(cè) I10 I 1 )(1 vRCTdtRvCv TO 開 關(guān) S1接 到 VREF一 側(cè) 01 2REFI10 REFI1 2 RCTVvRCTdt

17、RVCvRCTv TO IREF12 vVTT T1為 常 數(shù) ， T2與 vI成 正 比 0 vO tT1 T2T2固 定 時(shí) 間 積 分 ， 到 時(shí) 結(jié) 束固 定 斜 率 積 分 ， 過 零 結(jié) 束第 一 步 ： 將 電 壓 轉(zhuǎn) 化 為 時(shí) 間 T， 使 T與 輸 入 電 壓 成 正 比 數(shù)電復(fù)習(xí)課 雙 積 分 型 A / D轉(zhuǎn) 換 器 原 理 圖 S2CP 1TC1 1TC1 1TC1 1TC1R R RR d0 d2 d n-11 1 1 1&vC n位 異 步 計(jì) 數(shù) 器 FFCS1 vOR C-VREF +AvIG1 G2 C+ 數(shù)電復(fù)習(xí)課 數(shù)電復(fù)習(xí)課思 考 ： 若 被 測 電 壓

18、 vI(max) 2.047V， 要 求 分 辨 率 1mV， 則異 步 二 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 的 計(jì) 數(shù) 總 容 量 N應(yīng) 大 于 多 少 ？12 1mLSB nVV分 辨 率 204811 100472112 3 .N n 分 辨 率需 要 多 少 位 的 二 進(jìn) 制 計(jì) 數(shù) 器 ： n=11 思 考 ： 若 時(shí) 鐘 頻 率 fcp=200kHz， 則 采 樣 保 持 時(shí) 間 為 多 少 ？ 例 ： 逐 次 逼 近 型 A D 轉(zhuǎn) 換 器 如 圖 所 示 。 當(dāng) vI 1.4V時(shí) ， 問 ： （ 1） 輸 出 的 二 進(jìn) 制 數(shù) D4D3D2D1D0 ？（ 2） 轉(zhuǎn) 換 誤 差 為 多

19、少 ？（ 3） 如 何 提 高 轉(zhuǎn) 換 精 度 ？ 數(shù)電復(fù)習(xí)課 解 ： 1.量 化 單 位 為 ： V15625.032V5 96.815625.0 4.1n D轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 Dn=（ 01000） 22.轉(zhuǎn) 換 誤 差 為 ：1.4 8 0.15625=1.4 1.25=0.153.減 少 誤 差 的 方 法 （ 1） 增 加 位 數(shù) ；（ 2） 在 D/A輸 出 加 一 個 負(fù) 向 偏 移 電 壓 1/2 。數(shù)電復(fù)習(xí)課 數(shù)電復(fù)習(xí)課 數(shù)電復(fù)習(xí)課思 考 ： 比 較 器 的 同 相 端 和 反 相 端 互 換 ， 結(jié) 果 會 有 什 么 變化 ？思 考 ： VREF=5V改 為 DAC最 大 輸 出 電 壓 =5V， 結(jié) 果 會 有什 么 變 化 ？ 數(shù)電復(fù)習(xí)課