数字逻辑期末复习

知识点分布

计算:

1.进制转换

10进制,8进制,16进制,20进制

2.源码反码补码

3.余三码

4.公式运用转换

化简,卡诺图,公式

数字逻辑

两个简答,三个计算二进制转8 10 16饭吗不拿 雨伞吗

化简

函数化简,标准语或表达式

卡诺图化简

组合逻辑电路分析

函数逻辑表达,nc图,功能

隐含表

状态化简

时序逻辑电路,什么型的

死胎针指标

状态相应队列

简答题

与非门/或非门型R-S触发器差异

同步与异步时序电路对比

组合与时序逻辑区别

逻辑函数三种描述方式(真值表、代数表达式、卡诺图)

卡诺图化简步骤与规则

1.根据所采用的半导体器件不同,集成电路可分为哪两大类?各自的主要优缺点是什么。

根据所采用的半导体器件不同,集成电路可分为两大类:一类是采用双极型半导体器件作为元件的双极型集成电路;双极型集成电路的主要特点是速度快、负载能力强,但功耗较大,集成度较低;

另一类是采用金属-氧化物-半导体场效应管作为元件的单极型集成电路,又称MOS集成电路。MOS集成电路的特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低,但速度较慢。

2.简述晶体二极管的静态特性

1.正向特性

正向电压 UF ≤ UTH :管子截止,电阻很大、正向电流IF 接近于 0, 二极管类似于开关的断开状态 ;正向电压 UF= UTH :管子开始导通,正向电流IF开始上
升;正向电压 UF > UTH (一般锗管为0.3V,硅管为0.7V) :管子充分导通,电阻很小,正向电流IF急剧增加,二极管类似于开关的接通状态。
2. 反向特性
二极管在反向电压UR作用下,处于截止状态,反向电阻很大,反向电流IR很小(将其称为反向饱和电流,用IS表示,通常可忽略不计),二极管的状态类似于开关断开。而且反向电压在一定范围内变化基本不引起反向电流的变化。

3.晶体二极管的开关速度主要取决于什么?

晶体二极管的动态特性是指二极管在导通与截至两种状态转换过程中的特性,它表现在完成两种状态之间的转换需要一定的时间。通常把二极管从正向导通到反向截至所需要的时间称为反向恢复时间,而把二极管从反向截至到正向导通的时间称为开通时间。相比之下,开通时间很短,一般可以忽略不计。因此,晶体二极管的开关速度主要取决于反向恢复时间。

4.数字电路中,晶体三极管一般工作在什么状态 ?

在数字电路中,晶体三极管被作为开关元件一般工作在饱和与截至两种状态,相当于一个由基极信号控制的无触点开关,其作用对应于触点开关的“闭合”与“断开”

5.晶体三极管的开关速度取决于哪些因素?为什么MOS管的开关速度比晶体三极管慢 ?

开通时间ton和关闭时间toff是影响电路工作速度的主要因素。由于MOS管导通时的漏源电阻rDS比晶体三极管的饱和电阻rCES要大得多,漏极外接电阻RD也比晶体管集电极电阻RC大,所以,MOS管的充、放电时间较长,使MOS管的开关速度比晶体三极管的开关速度低。

6.TTL与非门有哪些主要性能参数?

(1) 输出高电平VOH
(2) 输出低电平VOL
(3)开门电平VON 开门电平的大小反映了高电平抗干扰能力,VON 愈小,
在输入高电平时的抗干扰能力愈强。
(4)关门电平VOFF :关门电平的大小反映了低电平抗干扰能力,VOFF越大,
在输入低电平时的抗干扰能力越强。
(5) 扇入系数Ni
(6) 扇出系数No
(7) 输入短路电流Iis
(8) 高电平输入电流Iih
(9) 平均传输延迟时间tpd
(10) 空载功耗P

7.OC门和TS门的结构与一般TTL与非门有何不同?各有何主要应用 ?

集电极开路门(Open Collector Gate)是一种输出端可以直接相互连接的特殊逻辑门,简称OC门。OC门电路将一般TTL与非门电路的推拉式输出级改为三极管集电极开路输出。集电极开路与非门在计算机中应用很广泛,可以用它实现”线与”逻辑、电平转换以及直接驱动发光二极管、干簧继电器等。三态输出门有三种输出状态:输出高电平、输出低电平和高阻状态,前两种状态为工作状态,后一种状态为禁止状态三态与非门主要应用于总线传送,它既可用于单向数据送,也可用于双向数据传送。

8.简述时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别(重点)

时序逻辑电路在任何时刻产生的稳定输出信号不仅与该时刻电路的输入信号有关,而且与电路过去的输入信号有关;而组合逻辑电路仅仅与该时刻电路的输入信号有关。

9.有两个相同型号的TTL与非门,对它们进行测试的结果如下:

(1)甲的开门电平为1.4V,乙的开门电平为1.5V ;
(2)甲的关门电平为1.0V,乙的开门电平为0.9V ;

试问在输入相同的高电平时,哪个抗干扰能力强?在输入相同低电平时,哪个抗干扰能力强?

对于TTL与非门来说,开门电平愈小,输入高电平时的抗干扰能力愈强;关门电平愈大,在输入低电平时抗干扰能力愈强。因此,在两种情况下,均是甲的抗干扰能力强。

10.用与非门组成的基本R-S触发器和用或非门组成的基本R-S触发器在逻辑功能上有什么区别?(重点)

项目 用 NAND(与非门)实现 用 NOR(或非门)实现
构成门电路 与非门(NAND) 或非门(NOR)
电路图形态 输入为低电平触发 输入为高电平触发

或与门:

看的是S的置位

R S Q(n+1) 功能说明
0 0 Q 保持
0 1 1 置 1(Set)
1 0 0 置 0(Reset)
1 1 不定 无效(禁止)

与非门:

看的是R置位

R S Q(n+1) 功能说明
0 0 不定 无效(禁止)
0 1 0 置 0(Reset)
1 0 1 置 1(Set)
1 1 Q 保持

或非门 NOR 高电平有效”,“与非门 NAND 低电平有效

计算

1.进制转换

十进制 123 转为八进制:

1
2
3
4
5
6
123 ÷ 8 = 15 余 3  
15 ÷ 8 = 1 余 7
1 ÷ 8 = 0 余 1

倒序结果:173(八进制)

十进制 123 转为十六进制:

1
2
3
4
123 ÷ 16 = 7 余 11 → B  
7 ÷ 16 = 0 余 7

倒序结果:7B(十六进制)

就是除,然后倒叙的写余数。

然后小数部分,就是乘然后取整数部分

0.27 转八进制:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.27 × 8 = 2.16      → 取整 2  
0.16 × 8 = 1.28 → 取整 1
0.28 × 8 = 2.24 → 取整 2
0.24 × 8 = 1.92 → 取整 1
0.92 × 8 = 7.36 → 取整 7
0.36 × 8 = 2.88 → 取整 2
0.88 × 8 = 7.04 → 取整 7
...

0.27≈0.2121727

2.源码反码补码

表示形式 正数 负数
原码 符号位为0,数值位正常 符号位为1,数值位绝对值
反码 同原码 符号位为1,数值位按位取反
补码 同原码 反码 + 1

十进制 -5 的表示(8位)

原码:10000101

反码:11111010(符号位不变,数值部分取反)

补码:11111011(反码 +1)

0.1011 的源码反码补码:

0.1011都一样

-10110的源码反码补码:

110110

101001

101010

3.各种编码

BCD码:将十进制的每位分别转换为4位二进制(例如 9 → 1001)

余三码:= BCD码 + 0011

十进制 BCD (8421) 余三码
0 0000 0011
5 0101 1000
9 1001 1100

余三码 → 减去 0011 → BCD → 十进制

2421码:十进制数字 0~9 编码为 4 位二进制

十进制 2421码(权值分别为 2-4-2-1)
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 1011
6 1100
7 1101
8 1110
9 1111

Gray码:

相邻两个数的编码只有一位不同,这也叫做 最小汉明距离编码

十进制 7 → 二进制:0111

G0 = B0 (最高位相同)首位不变,其异或
Gi = Bi XOR B(i−1)(从第1位开始,每一位 = 当前位 XOR 前一位)

Gray 码计算:

  • G0 = B0 = 0
  • G1 = B1 ⊕ B0 = 1 ⊕ 0 = 1
  • G2 = B2 ⊕ B1 = 1 ⊕ 1 = 0
  • G3 = B3 ⊕ B2 = 1 ⊕ 1 = 0

Gray码为0100

4.二进制运算

加法:规则(逢二进一)

1
2
3
4
5
0 + 0 = 0  
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 0 (进位1)

减法:

1
2
3
4
5
0 - 0 = 0  
1 - 0 = 1
1 - 1 = 0
0 - 1 = 1(向高位借1)

乘法:

1
2
3
4
5
6
7
8
   101   (5)
× 11 (3)
-------
101
+ 1010
-------
1111 (15)

除法:

1
2
1010 ÷ 10 = 101 (10 ÷ 2 = 5)

与或非

运算符 含义 示例(1010 和 1100) 结果
& 1010 & 1100 1000
` ` 或 只要一个为1就为1 1010
^ 异或 1010 ^ 1100 两个二进制位相同则为0,不同则为1。 0110
~ ~1010 0101(取反,视字长而定)

5.逻辑代数的运算

运算:

比较重要的:

A + ¬A · B = A + B

A · (¬A + B) = A · B

A + A · B = A

A · (A + B) = A

A · ¬A · B = 0

A + B · C = (A + B) · (A + C)

吸收律:A + AB = A

分配律:A(B + C) = AB + AC

对偶律:与或互换、0和1互换

结合律、德摩根定律等

反函数

反函数是对逻辑表达式整体进行逻辑取反(¬),常借助德摩根定律进行变换。

对偶函数:

所有的 ·(AND)换成 +(OR)

所有的 +(OR)换成 ·(AND)

所有的常量 10 互换

变量和非变量(A, ¬A)不变

6.最小项之和(Sum of Minterms)和最大项之积(x)卡诺图化简

最小项(minterm):在某一组输入下,输出为 1 的项 求和符号

最大项(maxterm):在某一组输入下,输出为 0 的项。 最大符号

这个真值表的编号从0开始

卡诺图编号:

CD\AB 00 01 11 10
00 C非D非 0000 (0) 0001 (1) 0011 (3) 0010 (2)
01 C非D 0100 (4) 0101 (5) 0111 (7) 0110 (6)
11 cd 1100 (12) 1101 (13) 1111 (15) 1110 (14)
10 cD非 1000 (8) 1001 (9) 1011 (11) 1010 (10)

2^n来圈,圈的越大越好

然后找公共的地方,把这些圈给加(or)起来

与-或”表达式(SOP):最后每项用或连接 F = AB + A’C + BC ∑m

或-与”表达式:F = (A + B)(A’ + C)(B + C) ∏M