4、《數(shù)字電子技術(shù)》黃瑞祥 第四章習(xí)題答案.doc

習(xí)題四答案4.1畫出圖P4.1由或非門組成的基本RS觸發(fā)器輸出端、的電壓波形，輸入端S、R的電壓波形如圖中所示。圖 P4.1解答：已知或非門構(gòu)成的RS觸發(fā)器的特征方程如下：根據(jù)輸入端S、R的波形圖，得出輸出端、的電壓波形見圖A4.1。4.2 在圖P4.2電路中，若CP、S、R電壓波形如圖中所示，試畫出、端與之對應(yīng)的電壓波形。假定觸發(fā)器的初始狀態(tài)為。 圖 P4.2解答： 見圖A4.2圖A4.24.3一種特殊的RS觸發(fā)器如圖P4.3所示。1） 試列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表；2） 寫出次態(tài)方程；3） R與S是否需要約束條件？ 圖 P4.3解答：1） CP=0時(shí)，SS=1,RR=1,期間，狀態(tài)保持。 CP=1時(shí)，即在CP=1的情況下：若R=0，S=0。則RR=1，SS=1，有，狀態(tài)保持。 若R=0，S=1。則RR=1，SS=0，有。 若R=1，S=0。則RR=0，SS=1，有。 若R=1，S=1。則RR=0，SS=1，有。電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表如下表所示：2） 求次態(tài)方程：由上述狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，不難得出次態(tài)方程：3）R與S無需約束條件。4.4 已知主從結(jié)構(gòu)JK觸發(fā)器J、K和CP的電壓波形如圖P4.4所示，試畫出Q、端對應(yīng)的電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為。 圖 P4.4解答：見圖A4.4 圖A4.44.5如圖P4.5示是主從JK觸發(fā)器CP和J、K的電壓彼形，試畫出主觸發(fā)器端和從觸發(fā)器端的工作波形。設(shè)初始態(tài)為0。 圖P4.5解答：見圖A4.5 圖A4.54.6如圖P4.6示電路，設(shè)該TTL觸發(fā)器的初態(tài)為0，試畫出在CP作用下的端波形圖。圖P4.6解答：根據(jù)圖示可知該觸發(fā)器的，。由時(shí)鐘下降沿觸發(fā)。因此在CP作用下的端波形圖如圖A4.6所示：圖A4.64.7 已知主從JK觸發(fā)器CP、J、K和，的波形如圖P4.7所示，畫出輸出端的波形，設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為1。 圖P4.7解答：該觸發(fā)器在CP下降沿處觸發(fā)，因而狀態(tài)的改變都對應(yīng)著CP下降沿處。另外，如果CP=1期間J、K有變化，應(yīng)注意一次變化問題。，為異步復(fù)位、置位端，不受CP的限制。當(dāng)=0時(shí)，；=0時(shí)，。根據(jù)所給的CP、J、K和，的波形，所畫端波形如圖A4.7所示。圖A4.74.8根據(jù)圖P4.8所示電路，試畫出在連續(xù)4個(gè)時(shí)鐘脈沖CP的作用下，各TTL觸發(fā)器端的輸出波形圖。設(shè)各觸發(fā)器初始態(tài)均為0。圖P4.8解答：(a)為時(shí)鐘下降沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，(b)為時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，(c) 為時(shí)鐘下降沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，(d) 為時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器， (e) 為時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，(f) 為時(shí)鐘下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，各TTL觸發(fā)器端的輸出波形圖如圖A4.8所示。 圖A4.84.9 試畫出圖P4.9電路輸出端Y、Z的電壓波形。輸入信號A和CP的電壓波形如圖中所示。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為。圖P4.9解答：見圖 A4.9圖 A4.94.10 試畫出時(shí)鐘RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D、T、及JK觸發(fā)器的邏輯電路圖。解答：已知時(shí)鐘RS觸發(fā)器的特征方程為：1) 時(shí)鐘RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器：已知D觸發(fā)器的特征方程為，變換該表達(dá)式，使之與時(shí)鐘RS觸發(fā)器的特征方程式相同，即。把、視為變量，余下部分視為系數(shù)，根據(jù)變量相同、系數(shù)相等，則方程一定相等的原則，得到：，畫電路圖如圖A4.10（a）所示。2) 時(shí)鐘RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器: 已知T觸發(fā)器的特征方程為，變換該表達(dá)式，使之與時(shí)鐘RS觸發(fā)器的特征方程式相同，即。把、視為變量，余下部分視為系數(shù)，根據(jù)變量相同、系數(shù)相等，則方程一定相等的原則，得到：，畫電路圖如圖A4.10（b）所示。3) 時(shí)鐘RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成觸發(fā)器：已知觸發(fā)器的特征方程為，變換該表達(dá)式，使之與時(shí)鐘RS觸發(fā)器的特征方程式相同，即。把、視為變量，余下部分視為系數(shù)，根據(jù)變量相同、系數(shù)相等，則方程一定相等的原則，得到：，畫電路圖如圖A4.10（c）所示。4) 時(shí)鐘RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成JK觸發(fā)器：已知JK觸發(fā)器的特征方程為，把、視為變量，余下部分視為系數(shù)，根據(jù)變量相同、系數(shù)相等，則方程一定相等的原則，得到：，畫電路圖如圖A4.10（d）所示。4.11 圖P4.11（a）所示各電路中， FF1FF2均為邊沿觸發(fā)器:1）寫出各個(gè)觸發(fā)器次態(tài)輸出的函數(shù)表達(dá)式；2）CP及A、B的波形見圖P4.11（b），試對應(yīng)畫出各電路端的波形圖。設(shè)各觸發(fā)器初始態(tài)均為0。 圖 P4.11解答：1）對于FF1,由圖可知，因此該觸發(fā)器的次態(tài)輸出函數(shù)表達(dá)式為： （CP上升沿時(shí)有效）對于FF2,由圖可知，因此該觸發(fā)器的次態(tài)輸出函數(shù)表達(dá)式為： （CP下降沿時(shí)有效）2）根據(jù)所給的CP及A、B波形圖，可以畫出各電路端的波形圖如圖A4.11所示。圖A4.114.12 時(shí)鐘下降沿觸發(fā)的T觸發(fā)器中，CP和T的信號波形如圖P4.12所示，試畫出端的輸出波形（初態(tài)為0）。 圖 P4.12解答：T觸發(fā)器的特征方程為： （CP下降沿有效）端的輸出波形如圖A4.12所示。圖A4.124.13 雙相時(shí)鐘電路如圖P4.13（a）所示，在D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端加上CP信號時(shí)，在兩個(gè)與門的輸出端A、B有相位錯開的時(shí)鐘信號。已知CP信號如圖（b）所示，試畫出A、B端的輸出波形。（設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為0）圖 P4.13解答：根據(jù)電路圖可知，而該電路中的觸發(fā)器是CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，其新態(tài)方程為：。據(jù)已知的CP信號波形，可以畫出A、B端的輸出波形如圖A4.13所示。 圖A4.134.14什么是觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象？造成空翻的原因是什么？解答：所謂觸發(fā)器的“空翻”是指在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用期間觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生兩次或兩次以上變化的現(xiàn)象。引起空翻的原因是在時(shí)鐘脈沖作用期間，輸入信號依然直接控制著觸發(fā)器狀態(tài)的變化。具體的說，就是當(dāng)時(shí)鐘CP為1時(shí)，如果輸入信號R、S發(fā)生變化，則觸發(fā)器狀態(tài)會跟著變化，從而使得一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用期間引起多次翻轉(zhuǎn)。 4.15什么是主從JK觸發(fā)器的“一次變化”問題？造成“一次變化”的原因是什么？如何避免“一次變化”現(xiàn)象？解答：主從JK觸發(fā)器的一次變化問題，即主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在CP1期間其狀態(tài)能且只能變化一次。對于主從JK觸發(fā)器，在CP=1期間輸入信號發(fā)生過變化后，CP下降沿到達(dá)時(shí)從觸發(fā)器的狀態(tài)不一定能按此刻輸入信號的狀態(tài)來確定，而必須考慮整個(gè)CP1期間輸入信號的變化過程才能確定觸發(fā)器的次態(tài)。主從JK觸發(fā)器中，在時(shí)，如果有J=1的干擾，會使；同理，在時(shí)，如有K=1的干擾，會使。這種現(xiàn)象稱為一次翻轉(zhuǎn)（一次變化）現(xiàn)象。為使主從 JK 觸發(fā)器按其特性表正常工作， 在 CP = 1期間，必須使JK 端的狀態(tài)保持不變。否則，由干擾信號引起的一次翻轉(zhuǎn)，會在CP下降沿到來時(shí)被送入從觸發(fā)器，從而造成觸發(fā)器工作的錯誤。4.16已知如圖P4.16所示的邏輯電路，試分析其是否具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)？并用真值表來說明電路的邏輯功能。圖P4.16解答：由圖P4.16所示的邏輯電路，得：1）且時(shí)，,2) 且時(shí)，,3) 且時(shí)，假定，則，反饋到與非門輸入端，使保持1不變；假定原來，則，反饋到與非門輸入端，使保持0不變。4) 且時(shí)，,電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表如下表所示：由該狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表可知：，即如果端的初始狀態(tài)為0，而為1，在=1和=0的情況下，這種狀態(tài)不會改變；同理，如果端的初始狀態(tài)為1，不管和端輸入何種信號，則一定為0。這是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。這又是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)?？梢?，電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。應(yīng)該指出的是，本電路是一個(gè)病態(tài)電路，一旦變?yōu)?狀態(tài)， 再無法返回到0狀態(tài)。4.17圖P4.17一個(gè)環(huán)形計(jì)數(shù)器。如果電路的初始狀態(tài)為，試畫出在一系列CP作用下、的波形。圖 P4.17解答：從電路圖可知， （CP上升沿時(shí)成立）如果電路的初始狀態(tài)為，可以畫出在一系列CP作用下、的波形如圖A4.17所示。圖A4.17 4.18圖P4.18一個(gè)扭環(huán)計(jì)數(shù)器，如果電路的初始狀態(tài)為，試畫出在一系列CP作用下的、波形（CP數(shù)目多于8）。圖P4.18解答：從電路圖可知， （CP上升沿時(shí)成立）如果電路的初始狀態(tài)為，可以畫出在一系列CP作用下、的波形如圖A4.18所示。圖A4.184.19據(jù)如圖P4.19示的電路，試畫出在8個(gè)CP作用下、的波形，假設(shè)電路的初始狀態(tài)為。圖P4.19解答：根據(jù)電路圖可知，所以三個(gè)由時(shí)鐘下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器新態(tài)表達(dá)式為：假設(shè)電路的初始狀態(tài)為，可畫出在8個(gè)CP作用下、的波形如圖A4.19所示。圖A4.194.20試畫出圖P4.20在一系列CP信號作用下、的輸出電壓波形。觸發(fā)器均為邊沿觸發(fā)結(jié)構(gòu)，初始狀態(tài)均為。 圖 P4.20解答：根據(jù)電路圖可知，所以三個(gè)由時(shí)鐘下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器新態(tài)表達(dá)式為：假設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為0，可畫出在一系列CP作用下、的輸出電壓波形如圖A4.20所示。圖A4.2016