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数字电路复习指导-2015
第一章 逻辑代数基础
一、本章知识点
1.码制定义、码的表示方法。
BCD码的定义、常用BCD码特点及表示十进制数的方法
2.逻辑代数的基本公式和常用公式。
掌握逻辑代数的基本公式和常用公式
3.逻辑代数的三个基本定理。
定义、应用
4.逻辑函数的表示方法及相互转换。
5.逻辑函数最小项之和的标准形式。
6.逻辑函数的化简。
公式法化简逻辑函数
卡诺图法化简逻辑函数的基本原理及化简方法
二、例题
1.BCD码和十进制数相互转换
根据BCD码的编码规则，四位一组对应十进制数。
(1)(10110010110)余3码 = （263）10
(2)596）10 = (10110010110)8421码
2.分别求下列函数的对偶式Y‘和反函数
(1)

(2)

3.写出函数的及非-及非式。

4.将下列函数展成最小项之和的标准形式
(1)Y=

(2)

5.假设开关闭合用1表示，开关断开用0表示，电灯亮用1表示，不亮用0表示，试写出图示开关电路的真值表和逻辑表达式。

解答：略

6.用公式法化简下列函数
(1)

(2)

7.用卡诺图化简下列逻辑函数
(1)

(2)

(3)

第二章 门电路
一、本章重点
1.各类门电路的符号及功能。
2.TTL电路的外特性及其应用。
3.CMOS电路的外特性及其应用。
二、本章知识点
(一) 基本概念
1.熟练掌握各种门电路的功能及逻辑符号。
2.熟记TTL、CMOS门的主要电气参数（高低电平的典型值、转折电压值）。
3.正确理解噪声容限的概念。
4.正确理解哪些TTL门电路可以将输出端并联使用。
5.正确理解门电路多余输入端的处理方法（应该接什么逻辑电平）。
6.熟练掌握TTL门电路输入端的负载特性，开门电阻值、关门电阻值，会判断输入端在接不同负载电阻时所对应的相应逻辑值。
7.熟练掌握TTL门电路的输入端、输出端电压电流关系特性（在输入高、低电平时相应的电流方向及大小）。
8.熟练掌握门输出端连接同类门的最多个数的计算方法。
(二) 简要分析
熟练掌握各种功能门电路的逻辑功能。
熟练掌握TTL门电路输入端的负载特性、输入/输出端的电压电流关系特性，会判断各种情况下输入端的逻辑值。
熟练掌握集电极开路门的线及结构、三态门工作状态的判断、CMOS传输门工作状态的判断。
在掌握以上知识点的前提下，具备以下分析能力：
1.根据各种门电路的给定接法，写出相应的输出逻辑表达式。
2.根据各种门电路的给定接法，求出相应的输出逻辑值。
3.根据各种门电路的给定接法、及输入波形，画出相应的输出波形。
4.根据给定的门电路的输入、输出参数，计算能最多驱动多少个门。或计算其它参数。
三、例题
1.已知图示TTL门电路的输入端波形，试分别画出Y1、Y2、Y3、Y4的输出波形。

解：波形如图所示

2指出下图中由TTL门电路组成的逻辑电路的输出是什么（高电平、低电平、高阻）？

解：Y1= 低电平 Y2= 高电平 Y3= 高阻 Y4= 高电平

3.下图电路均由TTL门组成，RON=2K，ROFF=0.7K，试分别写出输出函数的表达式。

解：

4.已知CMOS逻辑电路如图所示，试写出输出逻辑函数Y1、Y2的表达式。

解：

5.TTL门电路如图所示。
(1)图中多余输入端B应接 。
(2)为使图中电路F1=f(A,C)正常工作，该电路是否还有错误？为什么？如有错误，请改正。
在上述（1）、（2）问题解决后：
(3)如A=1、C=0，1门输出Y ，F1= ；
如A=1、C=1，1门输出Y ，F1= ；

解：
(1)图中多余输入端B应接 低电平 。
(2)或非门输入端通过10K电阻接地，相当于常接高电平，封锁了或非门，使它出低电平，及A、C无关了。因此，为使图中电路F1=f(A,C)正常工作，该电路确实有错误。
改正：把10K电阻改换为小于700Ω的电阻即可。
(3)如A=1、C=0，1门输出Y 0 ，F1= 1 ；
如A=1、C=1，1门输出Y 高阻 ，F1= 0 ；

6.在图示电路中，当开关S闭合时，要求门电路的输入电压VIL<0.4V；当S断开时，要求门电路的输入电压VIH>4V。G1~G3为74LS系列TTL门，输入电流IIL=-0.4mA、IIH=20μA，试求电阻R1、R2的最大允许值。

解：1) 开关S闭合时，输入低电平
……. ①
2) 开关S断开时，输入高电平
…….. ②
由①和②式得 R1<250Ω，R1+R2<12500Ω
所以，R1最大250Ω，R2最大12500Ω

推广：(1)如门改成及非门、或非门后如何计算？
(2)如门的个数改变后如何计算？
(3)如门的输入端个数改变后如何计算？

7.在图示电路中，已知门的输入电流为IIL= -1.6mA、IIH=40μA，输出电流IOL(max)=16mA、IOH(max)=-0.4mA，计算门Gm能驱动多少同样的或非门。

解：见习题

推广：(1)如负载门改成非门、及非门后如何计算？
(2)如门的输入端个数改变后如何计算？

第三章 组合逻辑电路
一、本章知识点
(一)概念
1.组合电路：电路在任一时刻输出仅取决于该时刻的输入，而及电路原来的状态无关。

电路结构特点：只有门电路，不含存储（记忆）单元。
2.编码器的逻辑功能：把输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码。
优先编码器：几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。
3.译码器的逻辑功能：输入二进制代码，输出高、低电平信号。
显示译码器：半导体数码管(LED数码管)、 液晶显示器(LCD)
4.数据选择器：从一组输入数据中选出某一个输出的电路，也称为多路开关。

5.加法器
半加器：不考虑来自低位的进位的两个1位二进制数相加的电路。
全加器：带低位进位的两个 1 位二进制数相加的电路。
超前进位加法器及串行进位加法器相比虽然电路比较复杂，但其速度快。
6.数值比较器：比较两个数字大小的各种逻辑电路。
7.组合逻辑电路中的竞争一冒险现象
竞争：门电路两个输入信号同时向相反跳变(一个从1变0，另一个从0变1)的现象。
竞争-冒险：由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。
消除竞争一冒险现象的方法：接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑设计

(二)组合逻辑电路分析
熟练掌握：由门、译码器、数据选择器、ROM等器件构成的组合电路的分析方法。
(三)组合逻辑电路设计
熟练掌握：由门、译码器、数据选择器、ROM等器件设计组合电路的方法。
注：ROM构成组合电路的方法见第七章
设计步骤：
1.逻辑抽象，列真值表
设计要求----文字描述的具有一定因果关系的事件
逻辑要求---真值表
(1)设定变量--根据因果关系确定输入、输出变量；

(2)状态赋值：定义逻辑状态的含意
输入、输出变量的两种不同状态分别用0、1代表。
(3)列真值表
2.由真值表写出
逻辑函数式
真值表→函数式(有时可省略)
3.选定器件的类型
可选用小规模门电路、中规模常用组合逻辑器件或存储器、可编程逻辑器件
4.逻辑式化简或变换式
(1)用门电路进行设计：从真值表→卡诺图/公式法化简
(2)用中规模常用组合电路设计：把函数式变换为及所用器件逻辑表达式相似的形式
(3)使用存储器、可编程逻辑器件设计组合电路
5.画出逻辑图
原理性设计(逻辑设计)完成。
二、例题
1.组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。

A B C
L
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
1
1
1
1
1
1
0

解：
(1)由逻辑图逐级写出逻辑表达式

(2)化简及变换
(3)由表达式列出真值表
(4)分析逻辑功能
由真值表可知，当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。
2.第四版书P179 图T3.3 、图T3.4、P 401 图P7.7等组合电路的分析

3.设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常情况下，红、黄、绿灯只有一个亮，否则视为故障状态，发出报警信号，提醒有关人员修理。

要求：(1)用门电路实现；(2)用3-8线译码器实现；(3)用4选1数据选择器实现
；(4)用ROM设计。

解：
(1)用门电路实现
①逻辑抽象
输入变量：R、A、G，红、黄、绿灯；灯亮为1，不亮为0。
输出变量：Z--故障信号，正常工作Z为0，发生故障Z为1。
真值表
R A G
Z
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
1
0
0
1
0
1
1
1

列出真值表

②写出函数式并化简
经卡诺图化简得：

③画出电路图

(2)用3-8线译码器实现
①标准及或式

②化成及非-及非式

③设R=A2、A=A1、G=A0
则
④画连线图

(3)用4选1数据选择器实现
①标准及或式

S =1时 4选1

②确定输入变量和地址码的对应关系

令A =A1，G = A0
则：

③画连线图

(4)用ROM设计
①标准及或式

②画点阵图

4.分别用74LS153(4选1数据选择器)和74LS152(8选1)实现函数F=AB+BC+AC。

解：
(1)用4选1数据选择器来设计
①标准及或式
数据选择器
②确定输入变量和地址码的对应关系

令 A1 = A, A0 = B

则D0 = 0 D1 =D2 = C D3 = 1

③ 画连线图

(2)用8选1数据选择器来实现
①标准及或式

8选1数据选择器：

②确定输入变量和地址码的对应关系

令A=A2，B=A1，C=A0 D3=D5=D6=D7=1
D0=D1=D2=D4=0

③画图

第四章 触发器
一、本章知识点
1.掌握触发器的逻辑功能（其中JK触发器逻辑功能最强）。
2.掌握触发器的特性方程。
3.触发器的相互转换方法（JK、D转换成其它类型触发器）。
4.掌握JK、D触发器的动作特点（主从、边沿、维持阻塞触发器）。
5.掌握由JK、D触发器等构成的电路分析及工作波形绘制。
二、例题
1.JK触发器的触发信号和输入信号如图所示。试画出Q1端的输出波形。（所有触发器的初态为0）

解：

2.用边沿D触发器组成的电路如图所示。已知触发信号和输入信号，试画出Q1、Q2的输出波形。（所有触发器的初态为0）

第五章 时序逻辑电路
一、本章知识点
1.时序逻辑电路通常由组合电路和存储电路两部分组成，而存储电路是必不可少的。
2.时序逻辑电路逻辑功能特点：任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，且取决于电路原来的状态。
3.米利、穆尔型(Mealy Moore)时序逻辑电路的概念。
4.熟练掌握由中规模时序集成电路构成N进制计数器的分析方法。
5.熟练掌握根据单片集成计数器的功能表构成N进制计数器的方法(置0法、置数法、74LS160、74LS161、74LS162，注意同步、异步的区别)

二、举例
1.分别用置数法和置0法将十进制计数器74LS160接成九进制计数器。

解：

置数法 置0法

2.由4位同步二进制计数器74LS163组成的可变进制计数器如图所示。试分析当控制变量A为1和0时电路各为几进制计数器，并画出状态转换图。

(74LS163)
解：
A=1时，电路为十四进制计数器；A=0时，电路为十进制计数器
A=1时, 状态转换图

A=0时,状态转换图

3.用双向移位寄存器74LS194组成的时序电路如图所示。试画出状态转换图，分析其功能。

解：194接成是的右移模式，右移的输入信号为：，所以是以下状态转移图：

扭环形计数器

第六章 脉冲波形的产生和整形
一、本章知识点
1.了解用CMOS门构成的施密特电路的分析及计算。
2.了解微分型和积分型二种单稳态电路的比较，前者波形好但抗干扰差，后者波形差但抗干扰好。
3.了解晶体振荡器的振荡频率等于晶体的固有频率。
4.了解占空比的定义。
5.熟练掌握用施密特电路构成的多谐振荡器的分析。
6.熟练掌握555定时器构成的施密特电路的分析及计算。
7.熟练掌握555定时器构成的单稳态电路的分析及计算。
8.熟练掌握555定时器构成的多谐振荡器的分析及计算。
二、例题
1.在施密特电路，单稳态电路和多谐振荡器三种电路中，没有稳态的电路是 ，有一个稳态的电路是 ，有二个稳态的电路是 ，工作过程中不需要外触发信号的电路是 。
解：依次为：多谐振荡器，单稳态电路，施密特电路及多谐振荡器。
2.用施密特触发器构成的电路如图所示，设VT+>VT-，R1>R2。
（1）说明电路功能
（2）画出输出电压波形
（3）说明输出的高电平宽度和低电平宽度各由那些电容、电阻决定。

3.图示电路。问：（1）这三个电路的功能（2）分别画出输出电压的波形，输出电压的由那些参量决定（3）图c中A线的作用

4.下图是延迟报警器。当开关S断开后，经一定的延迟时间后扬声器发声。试求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。图中G1是CMOS反相器，输出的高、低电平分别为12V和0V。

解：左边定时器接成了施密特电路，右边定时器接成了振荡器。
当开关断开后电容C充电，充至时反相器G1输出高电平，振荡器开始振荡。
故延迟时间为

扬声器发出声音频率为：

推广：该题有如下几种演变情况，请思考如何分析。
1.左边定时器接成单稳态电路，右边不变。
2.左边定时器接成低频振荡器，右边定时器接成高频振荡器。
3.右边接成单稳态电路，左边不变。

第七章 半导体存储器
一、本章知识点
1.存储器的分类及每种类型的特点
掩模ROM：信息出厂时已固化在里面,用户无法更改。
ROM PROM：信息由用户写入，只能写一次，不能改写。
存储器
EPROM：信息由用户写入，可用光擦除后重写。
Flash Memory：同E2PROM
E2PROM：信息由用户写入，可用电擦除后重写。

RAM SRAM：靠触发器存储信息，不需刷新。
DRAM：利用MOS管栅电容存储信息，需要刷新。

2.掌握存储器电路的结构框图，对框内具体情况有一个大概的了解
3.了解存储器相关名词术语，如地址数、字数、字长、数据线及容量等
4.掌握用ROM构成组合逻辑函数的方法及ROM构成的组合电路的分析。
二、例题
1.已知某存储器标有1K×4字样，回答下列问题：
（1）该存储器有几条地址线？
（2）该存储器能存储多少个字？
（3）每个字长是几位？
（4）该存储器有几条数据线？
（5）该存储器的容量是多少位？
答：
（1）10条地址线。
（2）1024个字。
（3）4位
（4）4条
（5）4096位
2.ROM由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：ROM由地址译码器、存储矩阵及输出缓冲器三部分组成。
地址译码器的作用是将输入地址码译成相应的控制信号，该控制信号从存储矩阵中把对应单元的信息送到输出。
存储矩阵的作用是存储二进制信息。
输出缓冲器作用有二个。一是提高负载能力，二是实现对输出的三态控制。
3.哪些类型的ROM可用来设计组合电路？组合电路的输入变量及输出变量如何安排？
答：EPROM、E2PROM及Flash Memory都可以用来设计组合电路。输出变量安排在ROM的地址端，输出变量安排在数据端。
4.根据存储数据原理的不同，RAM可分为哪几种？它们存储数据的原理分别是什么？
答：可分为静态RAM和动态RAM两种。
静态RAM靠触发器存储数据。
动态RAM是利用MOS管栅极电容存储电荷的原理制成的。
5.图示电路是用ROM组成的逻辑电路，分析其功能。
A B C
S Z
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0 0
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 1

解： S=m1+m2+m4+m7
Z=m3+m5+m6+m7
该电路是全加器
*第八章 可编程逻辑器件
一、本章知识点
PLD，PAL，GAL，FPGA，CPLD（P445下）的中文含义是什么。
PAL编程的组合电路、时序电路分析
用PAL设计组合电路、时序电路
二、例题
1.分析下图由PAL构成的组合逻辑电路，输入A1,A0; B1,B0;输出Y3,Y2,Y1,Y0; 试分析电路,画出真值表，总结电路功能。

自行计算真值表；功能：
2.分析下图由PAL构成的时序逻辑电路，写出电路的驱动方程、状态方程，画出电路的（Q3Q2Q1）状态转换图。

自行计算状态表。状态图见下

功能: M=0→六进制计数器; M=1→三进制计数器

3.用图示PAL设计下列逻辑函数。

解答：整理为

第九章 数-模和模-数转换
一、本章知识点
1.权电阻、倒T形D/A转换器的原理。
2.D/A转换器VO的计算，考虑线性误差后VO的实际范围。
3.A/D转换的步骤。
4.A/D转换的分辨率(基本概念)。
5.采样定理的内容和物理含义。
6.并联比较型、计数型、逐次比较型、双积分型A/D转换器转换速度的比较。
7.计数型、逐次比较型A/D转换器转换时间的计算。
二、例题
1.一个8位D/A转换器，VREF=10V，其线性误差为±1LSB，当输入为10001000时，其输出电压实际值的范围为 (1360-10)/256→(1360+10)/256=5.27V→5.35V ; 其中(10001000)B=(136)10 。
2.D/A转换器如图所示，当时，对应的开关接运放-端，时，对应的开关接运放＋端，（）
(1)试推算从提供的电流I；
(2)写出输出电压的表达式，并计算V0的取值范围，；
(3)该D/A电路的分辨率是多少？

解:提示

(1) I=VREF/R=-10/10=－1mA
(2) ，　　０V~ 150/16V =．．．．．．
(3) 4位

3.图示由D/A转换器CB7520和N进制计数器构成的波形发生器电路。，74LS161是二进制加法计数器（EP、ET为选通端，为同步预置端，为异步清零端）。
(1)画出N进制计数器的状态转换图。
(2)试对应CP波形画出V0的波形，并标出波形图上各点的电压幅度。

解：提示
(1) 8进制 000→001→010→011
　　 ↑ ↓
111←110←101←100
(2)
d5=1→=32, d6=1→=64, d7=1→=128
000→ 0→ 0V
001→32→320/1024=0.3125V
010→0.625V
011→0.9375V
.. .. ..
111→2.1875V
对应CP波形的V0波形

4.一个8位D/A转换器,若要求最小分辨电压VLSB=20mV，试问：（1）参考电压应该多少？（2）分辨率是多少（用百分数表示）？（3）最大输出电压是多少？（4）当输入为00001100时输出电压为多少？

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