1、 第 3 次作业 一、计算题（本大题共 21 分，共 3 小题，每小题 7 分） 1. 计算： 100000000100 。 2. 在下图中，当输入电压 VI分别为 0.3V 时，求输入电流。 3. 交通灯的亮与灭的有效组合如图所示，如果交通灯的控制电路失灵，就可能出现信号灯的亮与灭的无效组合，试设计一个交通控制灯失灵检测电路，检测电路要能检测出任何无效组合。要求用最少与非门实现。 二、简答题（本大题共 25 分，共 5 小题，每小题 5 分） 1. 简述 MP3 播放器的工作原理。 2. 如何进行字扩展？ 3. 简述 NMOS 的开关作用。 4. 简述中规模集成电路 74148 的编码标志输
2、出信号的作用。 5. 简述时序逻辑电路的设计过程。 三、问答题（本大题共 25 分，共 5 小题，每小题 5 分） 1. 什么是一位全加器？ 2. 普通 TTL 逻辑门的输出端可以并联吗？ 3. 555 定时器组成的单稳态触发器对输入触发信号有何要求。 4. CMOS 电路与 TTL 电路相比其优点有哪些？ 5. 试用代数法判断由逻辑函数 构成的逻辑电路是否有冒险？ 四、分析题（本大题共 20 分，共 2 小题，每小题 10 分） 1. 电路如下图所示，设 开关闭合为 1、断开为 0；灯亮为 1、灯灭为 0。 试写出灯 F 对开关 A、 B、 C 的逻辑关系真值表。 2. 电路如图所示，设开关
3、闭合为 1、断开为 0；灯亮为 1、灯灭为 0。试写出灯F 对开关 A、 B、 C 的逻辑关系真值表。 五、设计题（本大题共 9分，共 1 小题，每小题 9 分） 试用一片 3 线 -8线译码器 T3138，实现下列逻辑函数（可使用必要的门电路）： 答案： 一、计算题（ 21 分，共 3 题，每小题 7 分） 1. 参考答案： 100000000100=100000 解题方案： 评分 标准： 2. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： （ 1）交通灯由红灯 A、黄灯 B、绿灯组成，任意时刻只能有一盏灯亮，其他情况为故障状态。若设灯亮为逻辑状态，灯灭为；电路输出为，故障 =，非故
4、障为 =。 （ 2）根据以上分析可得真值表 5： （ 3）由以上真值表利用卡诺图化简可得 解题方案： 评分标准： 二、简答题（ 25 分，共 5 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： MP3 播放器可以播放数字化的音频文件。音频文件制造商，录制音乐并通过模数转换器转换为数 字信号，按 MP3 格式对该数字信号进行数据压缩，形成 MP3音频数字文件。 MP3 播放器读 MP3 音频数字文件，按 MP3 格式解压，还原为原始数字信号，通过数模转换器还原为模拟音频信号，驱动扬声器或耳机发声。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 由于地址码比芯片需要的地址码多，多出的部分是高位地址码。高位地址
5、码用输出低电平有效的译码器控制芯片的片选端。然后，芯片的其它引线并联。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 编码标志输出信号的作用是：在 编码器允许编码时，表示输入信号全部不要求编码，用逻辑 0 指示。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 时序电路的设计过程如下： （ 1）画出原始状态图 根据实际逻辑问题，确定输入逻辑变量和输出逻辑变量，并用逻辑值 0 或 1 表示变量的逻辑状态。定义电路的 初始状态 S0，根据电路的逻辑功能要求，作用输入的取值组合，定义并画出转换到与之相应的次态 S1、 、 Sn-1，直到不能定义次态为止，获得用符号表示
6、的原始状态图。在这一步中着眼于实现逻辑功能的正确性，而不必考虑状态图的简繁。 （ 2）状态化简 在第一步中获得的状态图可能不是最简的。因为状态数越多，时序电路越复杂。为了设计最简的时序逻辑电路，必须对原始状态图进行化简。化简方法在以后的示例中介绍。 （ 3）状态编码 可用数字电路实现的状态图必须是二进制代码表示的状态图。因此，必须将简化的原始状态图编码为二进制代码状态图 。设原始状态图的状态数为 N，则需要的二进制代码的位数 n应满足下列不等式： 2nN 对于上式中大于的情况，则有多种编码方案。不同的编码方案对电路的复杂程度以及自启动有一定的影响，根据后续过程的设计结果可适当调整编码方案。 二
7、进制代码的每一位用一个触发器存储，所以，需要 n个触发器。通常选择具有相同触发特性和功能的触发器。 （ 4）求时钟方程、输出方程、状态方程和驱动方程 由二进制代码状态图和触发器的触发特性及特性方程，可求得时钟方程、输出方程、状态方程和驱动方程。 （ 5）检查自启动 将无效状态代入状态方程中计 算，画出无效状态的状态转换图。如果在有限个时钟脉冲作用下，电路能从无效状态自动地进入有效状态，则电路能自启动。如果无效状态形成循环，则电路不能自启动。 （ 6）画逻辑图 根据时钟方程、输出方程和驱动方程，画出时序电路。 （ 7）电路验证 解题方案： 评分标准： 三、问答题（ 25 分，共 5 题，每小题
8、5 分） 1. 参考答案： 实现二进制数按位相加的数字电路称为一位全加器。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 一般情况下，普通 TTL 逻辑门的输出端不能并联。否则，可能损坏器件。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 要求输入脉冲宽度小于输出脉冲宽度；否则，电路转化为反相器。 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 与 TTL 门电路比较 CMOS 电路的优点主要有： （ 1） CMOS 由场效应管构成，电压控制器件，功耗很小， TTL 功耗较大。 （ 2） COMS 的逻辑电平范围比较大（ 5 15V）， TTL 只能在 5V 下工作。 （ 3） CMOS 的负载噪声容限大、
9、抗干扰性强， TTL 则相差小，抗干扰能力差 。 （ 4）在带同类门负载的情况下 CMOS 门电路扇出系数较大。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 当 A= 1、 B=1 时， Y=1； 当 A=1、 B=0 时， Y=0； 当 A=0、 B=1 时， Y=0； 当 A=0， B=0 时， Y=1。 所以该电路不存在竞争 -冒险现象。 解题方案： 评分标准： 四、分析题（ 20 分，共 2 题，每小题 10 分） 1. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 逻辑关系真值表为下表示： 解题方案： 评分标准： 五、设计题（ 9 分，共 1 题，每小题 9 分） 0. 参考答案： 令函数变量 C、 B、 A作为 74138 的输入变量，并将函数变 换为最小项表达式，将函数进一步变换为关于译码器输入变量的最小项表达式并将函数转换为译码器输出变量的逻辑表达式： 逻辑电路图所示： 解题方案： 评分标准：
