宣城市工业学校：《电子线路》课程教学资源（试题习题）时序逻辑电路（含解答）

第8章时序逻辑电路 本章讨论了数字电路的另一类单元电路一一时序逻辑电路。首先介绍具有存 储记忆功能的单元电路触发器，它是构成各种计数器和寄存器等时序电路的单 元。然后介绍数字系统中常用的一些时序电路的组成和工作原理以及555定时器 的应用。 本章基本要求 了解时序逻辑电路的共同特点： 熟练掌握R-S、JK、D、T触发器的逻辑功能： 熟练掌握时序电路分析方法，基本的设计方法： 掌握计数器的分类及特点： 了解常用的时序逻辑电路的功能及应用： 了解555定时器的典型应用。 本章习题解析 aw.com 8一5在图8-6中，设每个触发器的初始状态为“0”，试画出在时钟脉冲CP作 用下Q的波形。 解： (a)图中： 超超 0=J@+K0”=0 (b)图中： O=Jo"+Ko"=0 " e (d) (c)图中： CP 0=J0"+KQ"=0m (d图中： 图8-6 Q1=D=0 cPTΠΠΠ (e)图中：Q=D=Q” (①图中：Q1=JQ”+KQ"=Q” 02 各触发器的波形图如下图8-7所示： 9☐ O 25 图8-7 8一6电路如图8-8所示，设初始状态为9=Q2=0,,试画出在CP作用下Q1、 Q2的波形

第 8 章 时序逻辑电路 本章讨论了数字电路的另一类单元电路——时序逻辑电路。首先介绍具有存 储记忆功能的单元电路触发器，它是构成各种计数器和寄存器等时序电路的单 元。然后介绍数字系统中常用的一些时序电路的组成和工作原理以及 555 定时器 的应用。 本章基本要求 了解时序逻辑电路的共同特点； 熟练掌握 R-S、J-K、D、T 触发器的逻辑功能； 熟练掌握时序电路分析方法，基本的设计方法； 掌握计数器的分类及特点； 了解常用的时序逻辑电路的功能及应用； 了解 555 定时器的典型应用。 本章习题解析 8－5 在图 8-6 中，设每个触发器的初始状态为“0”，试画出在时钟脉冲 CP 作 用下 Q 的波形。 解： (a) 图中： ___ ___ ___ 1 1 1 n n n n Q  J Q  K Q  Q  (b) 图中： 0 1 2    n n n Q JQ KQ (c) 图中： ___ ___ ____ 1 3 n n n n Q  J Q  K Q  Q  (d) 图中： 0 1 4    Q D n (e) 图中： n n Q  D  Q 1 5 (f) 图中： n n n n Q  JQ  KQ  Q 1 6 各触发器的波形图如下图 8-7 所示： 8－6 电路如图 8-8 所示，设初始状态为 Q1  Q2  0 ，，试画出在 CP 作用下 Q1 、 Q2 的波形。 Q J K CP Q J K Q CP Q J K Q CP Q Q CP D Q Q CP D Q J K Q CP Q CP 图8--6 (a) (b) (c) (d) (e) (f) “1” “1” “1” “1” “0” “1” CP Q1 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 图 8-7

解：Q=JQ+Kg=QQ+Q·Q=Q"02 O2=D=Om 波形图如图8-9所示： cP冂Π冂几 0, 图8-9 CP 图8-8 8一7电路如图8-10所示，设初始状态为9=Q2=0,试画出在CP作用下Q,、 Q2的波形。 解：Q1=D=Q” 02"D:=0" 波形图如下图8-11所示： Q D. D. o,C 92 图8-10 图8-11 8一8图8-12所示为TTL维持阻塞D触发器，试分析其逻辑功能，列出真值表， 并说明图中①~④连线的作用。 (1) G 解： 工作原理分析： R。S接至基本RS触发器的输入端，分别是 (2) 清零和预置数端，低电平有效。当S。=R。=1时， CPO (3) 工作过程如下： 图8-12 ①CP=0时，触发器状态不变。此时Q=D, 2=D ②CP由0变1时触发器翻转，Q=D ③CP=1时输入信号被封馈，触发器保持，其中反馈线①使触发器维持在0 状态和阻止触发器为1状态称为置0维持线，置1阻塞线。 反馈线②使CP=0,Q,=D时，Q。=D 反馈线③使CP=1时，触发器维持1状态即置1维持线

解： n n n n n n n n n Q JQ1 KQ1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q1 Q2 1 1        n n Q D Q1 1 2    波形图如图 8-9 所示： 8－7 电路如图 8-10 所示，设初始状态为 Q1  Q2  0 ，，试画出在 CP 作用下 Q1 、 Q2 的波形。 解： n n Q D1 Q1 1 1    n n Q D2 Q2 1 2    波形图如下图 8-11 所示： 8－8 图 8-12 所示为 TTL 维持阻塞 D 触发器，试分析其逻辑功能，列出真值表， 并说明图中①～④连线的作用。 解： 工作原理分析： RD S D 接至基本 RS 触发器的输入端，分别是 清零和预置数端，低电平有效。当 SD  RD 1 时， 工作过程如下： ① CP  0 时，触发器状态不变。此时 Q5  D ， Q6  D ② CP 由 0 变 1 时触发器翻转， Q  D ③ CP 1 时输入信号被封馈，触发器保持，其中反馈线①使触发器维持在 0 状态和阻止触发器为 1 状态称为置 0 维持线，置 1 阻塞线。 反馈线②使 CP  0，Q5  D 时， Q6  D 反馈线③使 CP 1 时，触发器维持 1 状态即置 1 维持线。 图 8-9 CP Q2 Q1 图 8-8 J CPK Q Q CP D CP Q1 Q2 图 8-10 C CP Q2 D2 Q1 D1 C Q2 Q1 图 8-11 CP Q2 Q1 图 8-12 (1) & & & & & & CP D Q Q Q5 Q6 Q3 Q4 G1 G2 (2) (3) (4)

反馈线④使CP=1时起到阻止触发器置0的作用，称为置0阻塞线。 8一9试用主从J一K触发器组成一个三位异步减法计数器，并画出CP、Q。、Q、 Q2的波形。 解电路图如下8-13所示： cPΠ冂冂ΠΠΠΠ厂 P 92 图8-14 图8-13 8一10试列出图8-15所示计数器的状态表，说明它是几进制计数器。 解：列驱动方程 J=0^0 K。=1 J。=Q6 K=Q 脉冲方程 Qo CP=CPo=CP CP=C 状态方程 Q1=J0。+K06=g00 WW 0+=Jg+Ki0"=Q60+0 CP 01=0 状态表如下表8-2所示： CP 图8-15 表8-2 」Q0Q8Cp9 0 入00 0 0 7不变 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 不变 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 不变 1 0 1 0 飞 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 该计数器为七进制加法计数器。 8一11分析图8-16所示逻辑电路的逻辑功能，并说明其用途。设初始状态为

反馈线④使 CP 1 时起到阻止触发器置 0 的作用，称为置 0 阻塞线。 8－9 试用主从 J — K 触发器组成一个三位异步减法计数器，并画出 CP 、Q0 、Q1、 Q2 的波形。 解 电路图如下 8-13 所示： 8－10 试列出图 8-15 所示计数器的状态表，说明它是几进制计数器。 解：列驱动方程 _______ 0 1 2 n n J  Q Q K0 1 n J 0  Q0 ________ __ 0 __ 1 2 n n K  Q Q 脉冲方程 CP1  CP0  CP CP2  Q1 状态方程 ___ 0 _______ 0 1 2 ___ 0 ___ 0 0 1 0 n n n n n n Q  J Q  K Q  Q  Q  Q  n n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q Q Q1 ___ 0 ___ 2 ___ 1 0 1 ___ 1 ___ 1 1 1 1      ___ 2 1 2 n n Q  Q  状态表如下表 8-2 所示： 该计数器为七进制加法计数器。 8－11 分析图 8-16 所示逻辑电路的逻辑功能，并说明其用途。设初始状态为 K J Q Q CP Q1 Q0 Q Q CP Q2 K J Q Q CP J K RD CP "1" "1" "1" "1" "1" "1" 图 8-13 CP Q1 Q2 Q0 图 8-14 K K J J Q Q Q Q Q Q CP CP CP Q2 Q1 Q0 & & CP 图 8-15 表 8-2 n Q2 n Q1 n Q0 1 2 n Q 1 1 n Q 1 0 n Q CP Q1 0 0 0 不变 不变 不变 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0

“0000”,画出CP、Q。、Q、Q2、Q的波形。 图 0清零 计数脉冲 nnn 图8-16 解：列驱动方程 J0=K0=1 J=K1=06.0j J:=K:=Q".Q6.0j J3=05·g"·Q6·0 K3=20 w.khdaw.com 状态方程为 Q1=J+06=Q o"=Jo+o"=0of 0"+06.oo 0=J20+2g5=0,Qo+0"Q6.g05 QM=J0+Ko:=0:.0"00 o +0001 表8-3 9马9⊥C10Q1 状态转换表如下表83所示： 000 0 0 101 画出状态转换图可得该电路为一十进制 00 1 001 0 加法计数器，且能自启动。 0 0 1 0 1 1 00 1 1 0 00 0 01 0 0 0 10 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 10 1 1 0

“0000”，画出 CP 、Q0 、Q1、Q2 、Q3 的波形。 解：列驱动方程 J 0  K0 1 ___ 1 1 0 3 n n J  K  Q  Q ___ 2 2 1 0 3 n n n J  K  Q  Q  Q ___ 3 2 1 0 3 n n n n J  Q  Q  Q  Q n K3  Q0 状态方程为 ___ 0 0 ___ 0 ___ 0 0 1 0 n n n n Q  J Q  K Q  Q  n n n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q Q Q Q1 _________ ___ 0 3 ___ 1 ___ 1 0 3 ___ 1 ___ 1 1 1 1       n n n n n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q Q Q Q Q Q2 ___________ ___ 1 0 3 ___ 2 ___ 2 1 0 3 ___ ___ 2 2 1 2   2      n n n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q Q Q Q3 ___ 0 ___ 3 2 1 0 3 ___ 3 ___ 3 3 1 3        状态转换表如下表 8-3 所示： 画出状态转换图可得该电路为一十进制 加法计数器，且能自启动。 Q2 Q1 Q0 & & & Q J K Q Q J K Q Q J K Q Q J K Q Q3 1 1 1 清零 计数脉冲 图 8-16 1 2 n Q 1 1 n Q 1 0 n Q2 Q 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 Q3 Q1 Q0 1 3 n Q 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 表 8-3

8-12用CT74LS290构成下列各计数器。 (1)用一片CT74LS290构成一个7进制计数器。 (2)用二片CT74LS290构成一个24进制计数器。 解：(1)先将Q。与CP相连，脉冲由CP输入，构成码异步十进制计数器，其电 路如图8-17所示。 (2)用两片构成一个24进制计数器，如下图8-18。 CP & 图8-17 图8-1& 8一13试分析如图8-19所示时序电路的功能。 解：列驱动方程 D=X⊕Q 状态方程 QH=D=X⊕Q” 输出方程 图8-19 Z=X.O 课后 列状态转换表可得表8-4： 表8-4 0 o' 0 % 片 1 X % 8一14试分析图8-20所示时序电路的功能。 解：列驱动方程 D。=Q8 ,D1=Q⊕Q1 输出方程 F=Q6·Q 邢 状态方程 图8-20

8－12 用 CT74LS290 构成下列各计数器。 （1）用一片 CT74LS290 构成一个 7 进制计数器。 （2）用二片 CT74LS290 构成一个 24 进制计数器。 解：（1）先将 Q0 与 CP1 相连，脉冲由 CP 输入，构成码异步十进制计数器，其电 路如图 8-17 所示。 （2）用两片构成一个 24 进制计数器，如下图 8-18。 8－13 试分析如图 8-19 所示时序电路的功能。 解：列驱动方程 D  X  Q 状态方程 n n Q  D  X  Q 1 输出方程 ________ n Z  X  Q 列状态转换表可得表 8-4： 8－14 试分析图 8-20 所示时序电路的功能。 解：列驱动方程 ___ 0 0 n D  Q ， n n D1  Q0  Q1 输出方程 n n F Q0 Q1   状态方程 CP1 CP0 R0(1) Q3 Q2 Q1 Q0 Sq(1) Sq(2) R0(2) & 图 8-17 CP1 CP0 R0(1) Q3 Q2 Q0 Q1 Sq(1) Sq(2) R0(2) CP1 CP0 R0(1) Q3 Q2 Q1 Q0 Sq(1) Sq(2) R0(2) 图 8-18 图 8-19 CP X Q Z 1 & C1 1D & 1 F D Q D Q Q Q F0 F1 CP 图 8-20 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 X n Q Z Q n1 表 8-4

QH=O,Q*1=Q6⊕Q 其状态表为表8-5： 表8-5 O" Q3 O++ 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 此电路可同步二位二进制加法计数器，F为进位输出端。 8一15图8-21所示是一个防盗报警电路。a、b两端被一铜丝接通，此铜丝置于 认为盗窃者必经之处。当盗窃者闯入室内将铜丝碰断后，扬声器即发出报警声（扬 声器电压为1.2V,通过电流为40mA)。 (1)试问555定时器接成何种电路？ (2)说明本报警电路的工作原理。 解：(1)555定时器接成了多谐振荡器。 84 (2)间接一铜丝，即将555定时器仍复位端 A100k( 555 4接地即使定时器输出为0，当间铜丝断开后，即 6V 输出方波信号，其大小满足扬声器工作电压、电 y0.0 流所以扬声器发出报警信号。 8一16单稳态电路如图8-22所示，已知 ⊥b 图8-21 Uoo=12V,R=10K2,C=0.1F。求输出脉 冲宽度Tm,并定性画出山、“。、山.的波形。 解：Tm=RCn3=1.1RC=1.1×10×103×0.1×106=1.1×103S ,、u。、 u.的波形如下图8-23所示： Ves u.o UH- 图8-22 图8-23

___ 0 1 0 n n Q  Q  ， n n n Q Q0 Q1 1 1    其状态表为表 8-5： 此电路可同步二位二进制加法计数器，F 为进位输出端。 8－15 图 8-21 所示是一个防盗报警电路。a、b 两端被一铜丝接通，此铜丝置于 认为盗窃者必经之处。当盗窃者闯入室内将铜丝碰断后，扬声器即发出报警声（扬 声器电压为 1.2V，通过电流为 40mA）。 （1）试问 555 定时器接成何种电路？ （2）说明本报警电路的工作原理。 解：（1）555 定时器接成了多谐振荡器。 （2）间接一铜丝，即将 555 定时器仍复位端 4 接地即使定时器输出为 0，当间铜丝断开后，即 输出方波信号，其大小满足扬声器工作电压、电 流所以扬声器发出报警信号。 8 － 16 单稳态 电路如图 8-22 所 示 ， 已 知 UDD 12 V， R 10K，C  0.1F 。求输出脉 冲宽度 TW ，并定性画出 i u 、 o u 、 c u 的波形。 解： TW RCln RC S 3 6 3 3 1.1 1.1 1 0 1 0 0.1 1 0 1.1 1 0            i u 、 o u 、 c u 的波形如下图 8-23 所示： 表 8-5 n Q1 n Q0 1 1 n Q 1 0 n Q 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 F 图 8-21  7 555 3 2 1 5 6 8 4 5.1kO 8kO 100kO 50O a b b s 100 F 01F 0. 6V    555 1 5 2 7 8 4 6 3 c RL UCC UDD 3 1 u C ui uo 01F 0. 图 8-22 图 8-23 t t t  t ui uc uo 0 0 0

第9章模-数和数-模转换电路 AD转换器和D/A转换器是组成现代数字系统的重要部件，应用非常广泛。 本章从模数和数模转换的基本基本概念入手，重点介绍了T型电阻网数模 转换器和逐次逼近模-数转换器的工作原理以及几种典型D/A、AD芯片的应用。 本章基本要求 (1)理解D/A转换器、AD转换器电路的工作原理： (2)掌握D/A转换器、AD转换器的电路组成： (3)掌握常用的D/A、AD器件类型及其特点。 (4)了解D/A转换器、AD转换器的应用。 本章习题解析 9一1有一个八位T型解码网络DAC,己知U=+5V,R:=2R。试求：当输 入的二进制数码分别为10101010、10000000、00000001时，输出电压U。分别是 多少？（结果精确到小数点后8位） 解：型解码网络数模转换器的输出 U。=-1,R,=-RE(Sn12+S-22++S21+S2) 2"R 当输入的二制码为10101010时 U=-5x2B2'+2+2+26640625W 28×R 当输入的二制码为10000000时 U 当输入的二制码为00000001时 =-5×2Rx18-0.0390625W U二-2×R 9一2有一个八位T型电阻网络D/A转换器，R=3R,当输入的数字量d,~ d。=00000001时，U。=-0.04V,若输入的数字量变为00010110，试求U。=?？该 转换器的满量程输出电压为多大？ 解：由题意可知当输入数字量d,+d。+d+d4+d3+d2+d1+d。=0000000时， 0。=0.04 %=-g062+522+…+2'+ -0s3R-004V 2°.R 即当d,+d。+d+d4+d3+d2+d,+d。=0001011时 U。=-UE3R (24+22+2)=-0.88V 28R

第 9 章 模–数和数–模转换电路 A/D 转换器和 D/A 转换器是组成现代数字系统的重要部件，应用非常广泛。 本章从模-数和数-模转换的基本基本概念入手，重点介绍了 T 型电阻网络数-模 转换器和逐次逼近模-数转换器的工作原理以及几种典型 D/A、A/D 芯片的应用。 本章基本要求 （1）理解 D/A 转换器、 A/D 转换器电路的工作原理； （2）掌握 D/A 转换器、 A/D 转换器的电路组成； （3）掌握常用的 D/A 、 A/D 器件类型及其特点。 （4）了解 D/A 转换器、 A/D 转换器的应用。 本章习题解析 9－1 有一个八位 T 型解码网络 DAC，已知 UREF  5 V，RF  2R 。试求：当输 入的二进制数码分别为 10101010、10000000、00000001 时，输出电压 UO 分别是 多少？（结果精确到小数点后 8 位） 解：型解码网络数模转换器的输出 ( 2 2 2 2 ) 2 0 0 1 1 2 2 1 S 1 S S S R U R U I R n n n n n REF F o F                当输入的二制码为 10101010 时 (2 2 2 2) 6.6406250 2 5 2 7 5 3 1 8         R R Uo V 当输入的二制码为 10000000 时 2 5 2 5 2 7 2 8        R R Uo V 当输入的二制码为 00000001 时 1 0.03906250 2 5 2 3 8        R R Uo V 9－2 有一个八位 T 型电阻网络 D/A 转换器， RF  3R ，当输入的数字量 7 d ～ 0 d =00000001 时， UO  0.04 V，若输入的数字量变为 00010110，试求 UO =？该 转换器的满量程输出电压为多大？ 解：由题意可知当输入数字量 d7  d6  d5  d4  d3  d2  d1  d0  00000001 时， U0  0.04V 又  ( 2 2 2 2 ) 2 0 0 1 1 2 2 1 0 S 1 S S S R U R U n n n n n REF F             0.04 2 3 0      R UREF R V 即当 d7  d6  d5  d4  d3  d2  d1  d0  00010110 时 (2 2 2 ) 0.8 8 2 3 4 2 1 0 8        R U R U REF V

即当d,+d。+d+d+d+d2+d,+d。=1111111时达到理论的最大输出电压 此时=0。 (27+26+…+2)=-10.2V 28R 9一3一个八位D/A转换器，若满量程输出电压为一12V,当输入的数字量最低 位变化一个码时，输出电压变化多少？如果要求当输入的数字量最低位变化一个 码时，输出电压变化量小于12mV,问至少应选用分辨率为多少的D/A转换器？ 解：由题意可得 UEF·3R 27+26+…+2°)=-12V 28R 当输入的数字量最低位变化一个码时 AU=-Umr 'Rr=-12 V 28.R255 如果要求输出电压变化量小于12mV则 _U·R<12mV 2".R .n≥10 hdaw.com 所以至少选用分辨率为10位的转换器： 9一4对于图9-2所示的四位逐次逼近式AD转换器，己知UF=5V。现假设 U,=2.8125V,试仿照图9-3画出转换过程示意图，并写出转换结果 DDDDo=? 解：输入电压U=2.8123y= 16 转换过程示意图略。 ∴.D3D2DD=1001 ◆X◆ 9一5现有8位、10位、12位的AD转换器各一块，它们的满量程输入电压均 为5V。现有一电路需要使用对输入模拟电压分辨能力达5mV以下的AD转换 器（△U≥5mV就能使输出数字量的最低位发生变化）。问：哪一种A/D转换 器能满足要求？ 解：10位、12位的AD转换器能满足要求

即当 d7  d6  d5  d4  d3  d2  d1  d0 11111111 时达到理论的最大输出电压 此时 (2 2 2 ) 1 0.2 2 3 7 6 0 0 8          R U R U REF V 9－3 一个八位 D/A 转换器，若满量程输出电压为－12V，当输入的数字量最低 位变化一个码时，输出电压变化多少？如果要求当输入的数字量最低位变化一个 码时，输出电压变化量小于 12mV,问至少应选用分辨率为多少的 D/A 转换器？ 解：由题意可得 (2 2 2 ) 1 2 2 3 7 6 0 8         R UREF R V 当输入的数字量最低位变化一个码时 255 12 2 8        R U R U REF F V 如果要求输出电压变化量小于 12 mV 则 R U R n REF F    2 < 12 mV n 10 所以至少选用分辨率为 10 位的转换器。 9－4 对于图 9-2 所示的四位逐次逼近式 A/D 转换器，已知 UREF  5 V。现假设 Ui  2.8125 V ， 试 仿 照 图 9-3 画 出 转 换 过 程 示 意 图 ， 并 写 出 转 换 结 果 ? D3D2D1D0  解：输入电压 Ui V UREF 16 9  2.8125  转换过程示意图略。 D3D2D1D0 1001 9－5 现有 8 位、10 位、12 位的 A/D 转换器各一块，它们的满量程输入电压均 为 5V。现有一电路需要使用对输入模拟电压分辨能力达 5mV 以下的 A/D 转换 器（ Ui  5 mV 就能使输出数字量的最低位发生变化）。问：哪一种 A/D 转换 器能满足要求？ 解：10 位、12 位的 A D 转换器能满足要求