江西航空職業(yè)技術學院《數字電路與邏輯設計》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁江西航空職業(yè)技術學院

《數字電路與邏輯設計》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、考慮到一個數字通信系統，需要對傳輸的數據進行編碼和解碼以提高傳輸的可靠性和效率。假設使用的編碼方式基于特定的邏輯運算，在接收端需要對編碼后的數據進行還原。為了實現高效準確的解碼，需要深入理解數字邏輯中的各種運算規(guī)則。以下哪種數字邏輯運算在這種編碼解碼過程中起著關鍵作用？（）A.加法運算B.乘法運算C.取反運算D.移位運算2、已知一個數字電路的功耗主要由靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗組成，當電路的工作頻率增加時，哪種功耗會顯著增加？（）A.靜態(tài)功耗B.動態(tài)功耗C.靜態(tài)和動態(tài)功耗都會增加D.靜態(tài)和動態(tài)功耗都不變3、當研究數字電路中的計數器時，假設需要設計一個能夠從0計數到15的4位二進制計數器。以下哪種計數器類型可以實現這個功能，并且在計數過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計數器B.同步計數器C.加法計數器D.減法計數器4、數字邏輯中的觸發(fā)器有多種類型，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等。假設一個D觸發(fā)器，在時鐘上升沿時，將輸入D的值傳遞到輸出Q。如果當前時鐘周期內，D從0變?yōu)?，時鐘上升沿到來，那么Q的值會變成多少？（）A.0B.1C.保持原來的值不變D.不確定5、計數器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進行計數。以下關于計數器的敘述中，錯誤的是（）A.同步計數器的所有觸發(fā)器同時翻轉，速度較快B.異步計數器的觸發(fā)器翻轉不同步，可能存在延遲C.可以通過級聯多個計數器來增加計數范圍D.計數器的計數容量只取決于觸發(fā)器的數量6、在數字邏輯電路中，同步時序電路和異步時序電路有明顯的區(qū)別。以下關于它們的描述，不正確的是（）A.同步時序電路使用統一的時鐘信號來控制狀態(tài)轉換B.異步時序電路的狀態(tài)轉換不受統一時鐘的控制C.同步時序電路的穩(wěn)定性比異步時序電路好D.異步時序電路的設計比同步時序電路簡單7、編碼器能夠將輸入的信號轉換為特定的編碼輸出。對于編碼器的工作原理和特點，以下敘述不正確的是（）A.普通編碼器在多個輸入同時有效時，可能會產生錯誤輸出B.優(yōu)先編碼器會對輸入信號的優(yōu)先級進行判斷C.編碼器可以將模擬信號轉換為數字信號D.編碼器的輸出編碼位數取決于輸入信號的數量8、在數字音頻處理中，數字邏輯也有一定的應用。以下關于數字音頻處理中數字邏輯的描述，錯誤的是（）A.音頻的采樣、量化和編碼可以通過數字邏輯電路來完成B.數字濾波器可以用于音頻信號的濾波處理，改善音質C.數字音頻的存儲和傳輸離不開數字邏輯的支持D.數字邏輯在數字音頻處理中的作用不大，主要依靠模擬電路9、假設要設計一個數字電路來產生一個周期性的脈沖信號，脈沖寬度和周期可以調整。以下哪種電路元件或模塊可能是最關鍵的？（）A.計數器，通過設置計數值來控制脈沖的周期B.寄存器，用于存儲脈沖的狀態(tài)C.比較器，比較輸入值來產生脈沖D.編碼器，將輸入信號轉換為特定的編碼輸出10、若一個PLA有16個輸入變量，8個輸出函數，那么其內部與陣列和或陣列的規(guī)模大約為：（）A.16×8B.2^16×8C.16×2^8D.2^16×2^811、在數字邏輯電路中，譯碼器用于將輸入的編碼轉換為對應的輸出信號。假設設計一個3線-8線譯碼器，當輸入為000時，以下哪個輸出狀態(tài)是正確的？（）A.只有第0個輸出為1，其余為0B.只有第7個輸出為1，其余為0C.所有輸出都為1D.所有輸出都為012、在數字邏輯中，計數器是一種用于計數的時序邏輯電路。以下關于計數器的描述，不準確的是（）A.計數器可以按照遞增或遞減的方式進行計數B.同步計數器的所有觸發(fā)器在同一時鐘脈沖作用下同時翻轉C.異步計數器的各觸發(fā)器的時鐘脈沖不同，導致計數速度較慢D.計數器的計數容量只取決于觸發(fā)器的數量，與電路結構無關13、在數字電路中，對于一個8位的二進制補碼表示的帶符號數，其能表示的數值范圍是？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到25514、當研究數字邏輯中的時序邏輯電路時，假設一個電路需要根據輸入信號的歷史狀態(tài)和當前輸入來確定輸出。以下哪種電路類型最適合實現這種功能？（）A.計數器B.寄存器C.移位寄存器D.狀態(tài)機15、譯碼器則是編碼器的逆過程，它將輸入的二進制編碼轉換為對應的輸出信號。一個3線-8線譯碼器，當輸入編碼為101時，其輸出的有效信號為：（）A.第5個輸出端B.第6個輸出端C.第7個輸出端D.第8個輸出端16、在數字邏輯電路的可測試性設計中，假設一個復雜的集成電路需要進行生產測試和故障診斷。為了提高測試效率和覆蓋率，需要在設計階段考慮可測試性結構的插入。以下哪種可測試性結構對于大規(guī)模集成電路的測試最為有效？（）A.掃描鏈B.邊界掃描C.內置自測試（BIST）D.以上都是17、想象一個數字系統中，需要對輸入的數字信號進行解碼，將編碼后的信號恢復為原始數據。以下哪種解碼器可能是最常用的？（）A.二進制解碼器，將輸入的二進制編碼轉換為對應的輸出B.格雷碼解碼器，將格雷碼轉換為二進制C.BCD解碼器，將BCD碼轉換為十進制D.以上解碼器都很常用，取決于輸入編碼的類型18、在數字邏輯電路中，競爭冒險可能會在多個輸入信號同時變化時產生。為了判斷一個邏輯電路是否存在競爭冒險，可以通過觀察邏輯表達式或者繪制波形圖來進行。以下關于競爭冒險判斷的描述，錯誤的是：（）A.只要邏輯表達式中存在變量的互補形式，就一定存在競爭冒險B.波形圖中出現尖峰脈沖，說明存在競爭冒險C.增加冗余項可以消除競爭冒險D.競爭冒險不會影響電路的邏輯功能19、在數字邏輯中，若要將一個4位并行輸入的數值轉換為串行輸出，需要使用以下哪種電路？（）A.計數器B.編碼器C.譯碼器D.移位寄存器20、在數字邏輯設計中，需要考慮電路的功耗。假設一個邏輯電路，通過優(yōu)化邏輯表達式可以降低功耗，以下哪種優(yōu)化方法可能最有效？（）A.減少邏輯門的數量B.降低工作電壓C.減少信號的翻轉次數D.以上方法效果相同二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）深入分析在數字邏輯電路的故障模擬中，常用的故障模型和模擬方法有哪些。2、（本題5分）詳細闡述如何用邏輯門實現一個比較器的三態(tài)輸出，實現多個比較器的級聯。3、（本題5分）說明在數字邏輯設計中如何考慮功耗優(yōu)化，有哪些常見的方法可以降低電路的功耗。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個能對輸入的三位8421BCD碼進行乘法運算的電路，畫出邏輯圖和運算步驟。2、（本題5分）利用邏輯門設計一個邏輯電路，用于實現特定的信號整形功能。3、（本題5分）設計一個能對輸入的三位二進制數進行取反操作的電路，用邏輯門實現，畫出邏輯圖和真值表。4、（本題5分）利用邏輯門設計一個邏輯電路，用于實現特定的信號濾波功能。5、（本題5分）設計一個能將8421BCD碼轉換為余3碼的組合邏輯電路，寫出邏輯函數表達式，畫出邏輯圖。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）有一個使用D