宁波大学数字电子技术1试题B卷2和答案资料分析.docx
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宁波大学数字电子技术1试题B卷2和答案资料分析
序号
一、简答题(共30分)
1、将二进制数(11.001)2转换为等值的十六进制数。
(3分)
2、将函数式
化为最小项之和的形式。
(3分)
3、试分析图示CMOS逻辑门电路,写出Y的逻辑表达式。
(3分)
4、CPLD与FPGA中,哪种断电后配置数据丢失?
哪种采用查找表结构?
哪种具有加密性?
(3分)
5.下图是一个数模转换器(DAC),它的转换误差主要有比例系数误差、漂移误差、非线性误差。
试说明这三类转换误差的产生原因。
(3分)
6、在CMOS电路中有时采用下图所示的扩展功能用法,写出Y的逻辑式。
已知电源电压
,二极管的正向导通压降为0.7V。
(5分)
7、下图是74161芯片接成的计数器。
请说出下图是多少进制计数器,并画出状态图。
(5分)
8、
画出下图电路在一系列CP信号作用下Q1,Q2,Q3端输出的波形。
触发器均为边沿触发结构,Q1,Q2,Q3的初始状态均为0。
(5分)
CP
t
Q1
t
Q2
t
Q3
t
二、分析计算题(共70分,每题10分)
1、用卡诺图把式
化简为最简与或式,然后用与非门实现,最后画出逻辑电路图。
(10分)
2、分析下图的时序电路,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图,说出电路实现的功能。
A为输入逻辑变量。
(10分)
3、用PROM产生一组多输出逻辑函数:
,
,
,
。
试在下图中画出地址译码点阵图和数据点阵图。
(10分)
4、下图是用CMOS反相器接成的压控施密特触发器电路。
CMOS电路的电源电压为5V,阈值电压为2.5V。
分析它的转换电平
、
与控制电压
的关系。
(10分)
5、用D触发器和与非门设计一个串行数据检测器。
对它的要求是:
当检测到1000时输出为1,其它输入情况输出为0。
要求画出状态转换图、卡诺图,写出驱动方程和输出方程。
(10分)
6、分析如下VHDL所描述的电路,说明电路的功能,并写出语句
(1)、
(2)、(3)、(4)的功能。
(10分)
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYtest2IS
PORT(clk,clr:
INSTD_LOGIC;
Q:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3downto0));———
(1)
ENDtest2;
ARCHITECTUREtest2OFtest2IS
SIGNALcount_4:
STD_LOGIC_VECTOR(3downto0);———
(2)
BEGIN
Q<=count_4;
PROCESS(clk,clr)
BEGIN
IF(clr='1')THEN
count_4<="0000";
ELSIF(clk'EVENTANDclk='0')THEN———(3)
IF(count_4="1001")THEN
count_4<="0000";
ELSE
count_4<=count_4+1;———(4)
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDtest2;
7、完成VHDL程序,以实现状态转换图所描述的电路功能,要求用双进程有限状态机描述,同时电路带有异步复位端。
(10分)
LIBRARYieee;
USEieee.std_logic_1164.all;
ENTITYmachineIS
PORT
(CP,rst:
INSTD_LOGIC;
C:
OUTSTD_LOGIC);
ENDmachine;
ARCHITECTUREaofmachineIS
TYPE();
SIGNALcurrent_st,next_st:
mstate;
BEGIN
PROCESS(CP,rst)
BEGIN
ENDPROCESS;
PROCESS(current_st)
BEGIN
CASEcurrent_stIS
WHEN
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDa;
试卷答案
宁波大学2011/2012学年第一学期考试卷(B)
课号:
101G03H课名:
数字电子技术
一、简答题(共30分)
1、将二进制数(11.001)2转换为等值的十六进制数。
(3分)
答:
(11.001)2=(3.2)16(3分)
2、将函数式
化为最小项之和的形式。
(3分)
答:
(3分)
3、试分析图示CMOS逻辑门电路,写出Y的逻辑表达式。
(3分)
答:
(3分)
4、CPLD与FPGA中,哪种断电后配置数据丢失?
哪种采用查找表结构?
哪种具有加密性?
(3分)
答:
FPGA断电后,器件中的配置数据自动丢失
FPGA采用基于SRAM工艺的查表结构
CPLD具有加密性能,而FPGA不可加密(每点1分)
5、下图是一个数模转换器(DAC),它的转换误差主要有比例系数误差、漂移误差、非线性误差。
试说明这三类转换误差的产生原因。
(3分)
答:
①比例系数误差:
主要是由基准电压VREF和运算放大器增益不稳定造成的
②漂移误差:
漂移误差是由运算放大器的零点漂移造成的;
③非线性误差:
模拟开关的导通内阻、导通压降不等于零,电阻阻值偏差引起。
(每点1分)
6、在CMOS电路中有时采用下图所示的扩展功能用法,写出Y的逻辑式。
已知电源电压
,二极管的正向导通压降为0.7V。
(5分)
答:
(5分)
7、下图是74161芯片接成的计数器。
请说出下图是多少进制计数器,并画出状态图。
(5分)
答:
图示电路为十进制计数器(2分),根据74161功能表知,电路采用同步置数,其电路状态转换图为:
(3分)
8、画出下图电路在一系列CP信号作用下Q1,Q2,Q3端输出的波形。
触发器均为边沿触发结构,Q1,Q2,Q3的初始状态均为0。
(5分)
答:
电路输出波形为:
(5分)
二、分析计算题(共70分)
1、用卡诺图把式
化简为最简与或式,然后用与非门实现,最后画出逻辑电路图。
(10分)
解:
化简的卡诺图为:
(2分)
用与非门实现的逻辑电路为:
(2分)
(3分)
利用卡诺图化简的最简与或式为:
(3分)
2、分析下图的时序电路,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图,说出电路实现的功能。
A为输入逻辑变量。
(10分)
解:
根据时序电路图有:
①电路的驱动方程:
(2分)
②电路的状态方程:
(2分)
③电路的输出方程:
(1分)
④电路的状态转换图为:
(3分)
电路功能:
根据电路的状态转换图可知,该电路为串行数据检测电路,当检测到1000时输出Y=1(2分)
3、用PROM产生一组多输出逻辑函数:
,
,
,
。
试在下图中画出地址译码点阵图和数据点阵图。
(10分)
解:
根据题意,设A1=A,A0=B,F0、F1、F2、F3分别对应于图中的Y0、Y1、Y2、Y3,则画出的地址译码点阵(红色点)和数据点阵(蓝色点)如图示:
(红色点阵正确5分,蓝色点阵正确5分)
4、下图是用CMOS反相器接成的压控施密特触发器电路。
CMOS电路的电源电压为5V,阈值电压为2.5V。
分析它的转换电平
、
与控制电压
的关系。
解:
设反相器G1输入端的电压为
,跨接在G1和G2两端的电阻记为R3,由叠加定理有:
(2分)
1)、在
升高过程中
=0,当使
=
时,
=
,此时可得:
(2分)
∴
(2分)
2)、在
下降过程中
=VDD,当
下降至使
=
时,
=
,这时有:
(2分)
∴
(2分)
5、用D触发器和与非门设计一个串行数据检测器。
对它的要求是:
当检测到1000时输出为1,其它输入情况输出为0.要求画出状态转换图、卡诺图,写出驱动方程和输出方程。
(10分)
解:
设A为串行数据输入;Y为检测结果输出;
状态分配:
状态
表示检测到1个或1个以上1;状态
表示检测到1个0;状态
表示连续检测到2个0;状态
表示连续检测到3个或3个以上0。
电路共有四个状态,故可知需要两个触发器,且规定初始状态为
。
根据状态分配可以画出电路的状态转换图为:
(3分)
由状态转换图得卡诺图为:
(2分)
由卡诺图可得电路的状态方程和输出方程为:
状态方程:
,输出方程:
(3分)
采用D触发器和与非门设计电路时的驱动方程为:
(2分)
6、分析如下VHDL所描述的电路,说明电路的功能,并写出
(1)、
(2)、(3)、(4)的功能。
(10分)
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYtest2IS
PORT(clk,clr:
INSTD_LOGIC;
Q:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3downto0));———
(1)
ENDtest2;
ARCHITECTUREtest2OFtest2IS
SIGNALcount_4:
STD_LOGIC_VECTOR(3downto0);———
(2)
BEGIN
Q<=count_4;
PROCESS(clk,clr)
BEGIN
IF(clr='1')THEN
count_4<="0000";
ELSIF(clk'EVENTANDclk='0')THEN———(3)
IF(count_4="1001")THEN
count_4<="0000";
ELSE
count_4<=count_4+1;———(4)
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