电路基础与集成电子技术-第14章习题解答
更新时间:2024-03-17 01:22:01 阅读量: 综合文库 文档下载
第14章 触发器和时序逻辑电路习题解答
【14-1】已知电路如题图14-1(a)所示。按要求回答下列问题:
1.请回答,C=0 、C=1时,该电路分别属于组合电路还是时序电路? 2.分别写出C=0 、C=1时,输出端Q的表达式;
3.画出在图14-1(b)输入波形作用下,输出Q的波形。 解:
1.C=0时,该电路属于组合电路;C=1时,是时序电路。 2.C=0时,Q=A?B; C=1时,Qn+1=B?Qn?BQn 3.输出Q的波形如下
ABCQ
解图 14-1
【14-2】已知由与非门构成的基本RS触发器的直接置“0”端和直接置“1”端的输入波形,如题图14-2所示,试画出触发器Q端和Q端的波形。
解:
基本RS触发器Q端和Q端的波形可按真值表确定,要注意的是,当Rd和Sd同时为“0”时,Q端和Q端都等于“1”。Rd和Sd同时撤消,即同时变为“1”时,Q端和Q端的状态不定。见解图14-2所示,图中Q端和Q端的最右侧的虚线表示状态不定。
RdSdQ不定状态Q解图 14-2
【14-3】试分析题图14-3所示电路的输出端波形,设初态为“0”。开关S是一个微动开关,按下开关的按键,触点将运动到2点,松开按键,触点自动返回1点。如果当触点在2点发生多次抖动,输出波形有何变化?
解:
此电路可以通过按动微动开关从Q端输出一个脉冲,触点到达2,Q端输出“1”,触点返回1,Q端返回“0”。触点在2端发生抖动,因触发器的锁存作用,Q端输出的 “1” 不会发生变化。
【14-4】试画出题图14-4所示电路的输出端波形,设初态为“0”。 解:
此题是由或非门构成的RS触发器,工作原理与由与非门构成的基本RS触发器一样,只不过此电路对输入触发信号是高电平有效。参照题9-2的求解方法,即可画出输出端的波形,见解图14-4。
RdSdQQ解图14-4
不定状态
【14-5】试画出题图14-5所示的电路,在给定输入时钟作用下的输出波形。设触发器的初态为“0”。
解:
见解图14-5所示,此电路可获得双相时钟。
CPQQYZ解图14-5
【14-6】试写出题图14-6所示电路的真值表。 解:
真值表如下
Rn Sn Qn+1 0 0 Qn 0 1 1 1 0 0 1 1 1 该触发器克服了RS触发器的不定状态。
【14-7】试将D触发器转换为T触发器。 解:
T触发器当T=0时,具有保持功能;当T=1时,具有翻转功能。将D触发器接成T触发器,按解图14-7接线即可实现T触发器的功能。
R“1”
QQT &C1CP
1D S
【14-8】试画出在题图14-8所示输入波形的作用下,上升和下降边沿JK触发器的输出波形。设触发器的初态为“0”。
解:
见解图14-8所示。
CPJKQQ
解图14-7
解图14-8
【14-9】试画出题图14-9(a)所示电路,在题图14-9(b)给定输入下的Q端波形,设触发器初态为“0”。
解:
见解图14-9所示。
CPDQ解图14-9
【14-10】试画出题图14-10(a)所示的电路,在给定输入作用下的输出波形。设触发器的初态为“0”。
解:
见解图14-10所示。该电路A输入每出现一次下降沿,Q2端就输出一个宽度等于时钟周期的脉冲。
CPAQ1Q2解图14-10
【14-11】说明题图14-11所示电路的名称。计算电路的暂稳时间tw。根据计算的tw值确定哪一个输入触发信号是合理的,并分别画出在这两个输入信号作用下的输出波形。
解:
此电路是555定时器构成的单稳态触发器。根据图示参数有
- tw ?1.1RC = 1.1?330?0.1?106=36.3?s
由此可以确定,第二个触发输入是符合单稳态触发器对触发信号低电平宽度的要求,即触发信号的低电平宽度要小于暂稳时间。
若采用第一个触发信号,由于它的低电平宽度达50?s,超过了36.3?s。所以,暂稳态结束后,触发信号仍然存在。此时,因为触发输入为低电平,555定时器的输出应为高电平。当达到70?s时刻,触发输入变为高电平,输出才变为低电平。输出相当触发输入的反相。 对第二个触发输入,为单稳工作状态,输出脉冲宽度36.3?s。波形图参阅解图14-11。
uI1O20407080100120140t/msuOO20407080100120140uI2O20407080100120140t/ms uOOt/ms 20407080100120140解图14-11
t/ms
【14-12】由555定时器构成的施密特触发器如题图14-12(a)所示。 1.在题图14-12(b)中画出该电路的电压传输特性曲线;
2.如果输入uI为题图14-12(c)的所示信号,对应画出输出uO的波形; 3.为使电路能识别出uI中的第二个尖峰,应采取什么措施?
4.在555定时器的哪个管脚能得到与3脚一样的信号,如何接法?
+6V748351uO/V64uI/V4V2VuO/V555uI62uO0tC520(a) 2 4 6uI/V0(c)t(b)解图14-12
解:
1.见图14-12(b)所示。 2. 见图14-12(c)所示。
3. 为使电路能识别出uI中的第二个尖峰,应使5脚接3V左右控制电压,降低阈值。 4. 7脚,在 7脚与电源间接上拉电阻。
【14-13】分析题图14-13所示电路的工作原理。计算uO2的振荡频率和振荡的持续时间。
解:
555定时器I和II的振荡周期分别是
T1?T1H?T1L?0.7(RA1?RB1)C1?0.7RB1C1?(7.7?7)s?14.7s
T2?T2H?T2L?0.7(RA2?RB2)C2?0.7RB2C2?(0.399?0.329)ms?0.724ms
根据电路连线,只有当uO1为高电平时,定时器Ⅱ才可能振荡。所以,在T1H?7.7s的期
1?1.37kHz。555定时器Ⅱ发出频率为1.37kHz的断续间内,才能振荡,振荡频率是f?T2波,持续7.7s,停止7s。
【14-14】题图14-14给出了A、B、C、D四种波形图,A是已知的输入波形,如何能获得B、C、D三种波形?
1. 画出得到波形B的电路图,并说明电路的名称;
2. 画出得到波形C的电路图,并说明电路的名称;指出哪个元件可以调节tw; 3. 画出得到波形D的电路方框图,对方框的功能要加以说明。 解:
1.二分频,用一个T?触发器即可实现。
2.单稳态触发器,其电路见解图14-14(a)所示。其输入端应加入微分电路,调节R,即可改变输出脉冲的宽度tw。
3.先通过一个六进制计数器,使其输出高电平有四个时钟周期宽,低电平有二个时钟周期宽。用这个输出波形与时钟相“与”,即可得到D输出波形。电路的方框图见解图14-14(b)所示。
VCCR47628351555uOCP计数器uIC&C5D
解图14-14(a) 实现波形C 解图14-14 (b) 实现波形D的方框图
【14-15】下列哪种触发器可用于移位寄存器:基本RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、T?触发器。
解:
构成移位寄存器的触发器必须在时钟的控制下,实现数据“0”或“1”的移位,所以触发器必须是时钟触发器,且具有置“0”、置“1”的功能。所以,D触发器、JK触发器可用于移位寄存器。
【14-16】用维持阻塞D触发器和与非门设计一个3位右移寄存器,用一控制信号X加以控制,当X=0时能串行输入新数据DI,当X=1时具有自循环功能。
解:
n?XDI,很容易画出如解图14-16所示的逻辑图。 根据题意D2=XQ0 X1&&&DQDQDQQFF0QCP解图 14-16
FF1QFF2DI
【14-17】采用JK触发器实现一个四位右移移位寄存器。如果触发器没有Q端,该如何
办?
解:
如果JK触发器有Q端,构成移位寄存器时,低一位的触发器的Q端接向相邻高一位触发器的J端;Q端接向K端。如果JK触发器没有Q端,低一位的触发器的Q端接向相邻高一位触发器的J端,同时通过一个反相器再接向K端。因为移位寄存器中触发器只需要具备置“0”和置“1”功能,根据JK触发器的真值表,在执行置“0”和置“1”功能时,J端和K端的状态是相反的。
【14-18】在二进制异步计数器中,请将正确的进位端或借位端填入下表。 解:
题表14-18
触发方式 加法计数器 减法计数器上升沿触发 由Q 端引出进位 由Q端引出借位 下降沿触发 由 Q 端引出进位 由Q 端引出借位
【14-19】分析题图14-19所示计数器电路。 1.画出状态转换图,指出是几进制计数器。
2.验证该计数器能否自启动,如果不能请修改电路,使之能自启动。
解:
电路由三个下降沿JKFF构成,均由同一个时钟CP触发。所以为同步计数器,其分析步骤如下:
1.写出驱动方程,由图知
J1?Q3 J2?Q1Q3 J3?Q1Q2K1?Q3?Q2 K2?Q3 K3?Q1Q2
0122.列状态转换表
先任意设电路Q3Q2Q1的某一状态为初始状态,可得到
345触发器输入端J、K的状态,在时钟CP的作用下,可得到一个新的 状态;再以此设为电路的现态,求出其次态,直至得到电路所有可
76能出现的状态的次态。
本例设Q3Q2Q1的初始状态为000,在CP的触发下,可得到 解图14-19 状态转换图 其次态仍为000,再设初态为001,求得其次态,依次类推。 如题表14-19所示。 3.画状态转换图。
4.该电路为五进制计数器。
电路不能自启动,可用次态卡诺图的方法,修改000、001、010的次态使之进入正常时序,并兼顾驱动方程最简,可将000、001、010的次态变为100,画出次态卡诺图可得到J3新的驱动方程,即J3=1。而K3、、J2、K2、J1、K1的驱动方程不变,这样就可以自启动。新的状态转换图如解图14-19所示。
题表14-19
Q3 Q2 Q1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 J3 K3 J2 K2 J1 K1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0
【14-20】已知时序电路如题图14-20所示,假设触发器的初始状态均为“0”。 1.写出电路的状态方程和输出方程。
2.分别列出X=0和X=1两种情况下的状态转换表,说明其逻辑功能。 3.画出X=1时,在CP脉冲作用下的Q1、Q2和输出Z的波形。 解:
1.电路的状态方程和输出方程
n Q1n?1?XQ1n?Q2Q1n n?1n Q2 ?Q1n?Q2 Z?Q1Q2CP
2.分别列出X=0和X=1两种情况下的状态转换表,见题表14-20所示。逻辑功能为 当X=0时,为2位二进制减法计数器;当X=1时,为3进制减法计数器。
3.X=1时,在CP脉冲作用下的Q1、Q2和输出Z的波形如解图14-20所示。
题表14-20
X=0 Q2 Q1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 X=1 Q2 Q1 0 0 1 0 0 1 0 0 CPQ1Q2Z
解图14-20
【14-21】分析题图14-21中的电路,说明它们分别是多少进制计数器?并回答:若将 图(a)中与非门G的输出改接至CR端,而令LD=H,电路变为几进制?图(b)是何种编码? 解:
图(a),状态转换顺序[QDQCQBQA】=0?1?2?3?4?5?6?0,是7进制计数器; 图(b),[QDQCQBQA】= 3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?3,是10进制,余三码; 图(c),[QDQCQBQA】=6?7?8?9?10?11?12?13?14?15?6,是10进制计数器; 若将图(a)中与非门G的输出改接至CR端,而令LD=H,电路变为6进制。
【14-22】中规模四位二进制同步加法计数器74LS161构成的电路如题图14-22所示。试列出其状态转换表,画出完整的状态转换图,说明它是几进制计数器?何种编码?
解:
状态顺序为[QDQCQBQA】,是BCD5421码。 完整的状态转换图,见解图10-12。
13? 0?1415???5??1?2?3?4?8?9?10?11?126?7解图14-22 完整的状态转换图
【14-23】题图14-23为由集成异步计数器74LS90、74LS93构成的电路,试分别说明它 们是多少进制的计数器。D触发器初态为“0”。
解:
图(a),状态转换顺序[QDQCQBQA】=0?1?2?0,是3进制计数器; 图(b),[QDQCQBQA】= 0?1?2?3?0,是4进制;
图(c),[QDQCQBQA】= 0?1?2?3?4?5?6?0,是7进制计数器; 图(d),[QDQCQBQA】= 0?1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?0,是12进制计数器; 图(e),是37进制计数器。
【14-24】题图14-24所示为一个可变进制计数器。其中74LS138为3线/ 8线译码器,当S1=1且S2?S3?0时,它进行译码操作,即当A2A1A0从000到111变化时,Y1~Y7依次被选中而输出低电平。74LS153为4选1数据选择器。试问当MN为各种不同输入时,可组
成几种不同进制的计数器?简述理由。
解:
4个JK触发器构成二进制加法计数器,当计数到 [Q4Q3Q2Q1】=10000时,74LS138满足使能条件,对[Q3Q2Q1】的状态进行译码,译码器的输出Y经过4选1数据选择器74LS153,在[MN】的控制下,被选中的Y信号,以低电平的形式对计数器清零。不同的[MN】即可改变图10-16所示电路的计数进制,具体见下表。 M N 进制 0 0 0 1 1 0 1 1 八 九 十四 十五
【14-25】电路如题图14-25所示,74LS085为比较器,当A=B时,P(A=B)=1,否则P(A=B)=0试问:
1.简述电路的工作原理。
2.当[I4I3I2I1】 =1001时,电路中从Q4Q3Q2Q1输出构成几进制计数器?
图10-17 题10-17逻辑图
解:
1. 4个JK触发器构成了异步减法计数器。当 [A4A3A2A1]与[B4B3B2B1]相等时,
P(A?B)?1,Rd?0,计数器清零。
2.当[I4I3I2I1 ]=1001时,[A4A3A2A1]为1001时,P(A?B)?1,Rd?0,计数器清零。 此时的状态转换图见解图14-25。
8769010515114143131221解图14-25 状态转换图
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