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《數(shù)字電路與系統(tǒng)》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在數(shù)字電路中，若要將一個4位的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出，以下哪種方法是可行的？（）A.使用數(shù)據(jù)選擇器B.使用移位寄存器C.使用加法器D.使用計數(shù)器2、在數(shù)字電路設計中，若要實現(xiàn)一個能夠判斷兩個4位二進制數(shù)是否相等的比較器，需要使用以下哪種邏輯門組合？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.同或門和或門D.以上都可以3、在數(shù)字系統(tǒng)中，信號完整性是影響系統(tǒng)性能的重要因素。以下關于信號完整性的描述，錯誤的是（）A.信號反射、串擾和電磁干擾會影響信號完整性B.增加信號的上升時間可以減少信號反射C.合理的布線和端接可以改善信號完整性D.信號完整性問題只在高速數(shù)字系統(tǒng)中存在，低速系統(tǒng)中可以忽略4、已知一個8位的D/A轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)字量為10000000，參考電壓為5V，那么輸出的模擬電壓大約是多少？（）A.0.39VB.1.25VC.2.5VD.5V5、在數(shù)字邏輯設計中，需要考慮電路的可測試性。如果要設計一個易于測試的電路，以下哪種原則是應該遵循的？（）A.盡量減少內(nèi)部節(jié)點的數(shù)量B.增加測試點，便于觀測內(nèi)部信號C.使電路的功能盡可能簡單D.以上原則都對提高電路的可測試性有幫助6、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當前的輸入，不存在存儲元件。以下關于組合邏輯電路的特點描述，準確的是（）A.組合邏輯電路的輸出與電路的過去狀態(tài)無關B.組合邏輯電路中可以包含反饋回路C.由于沒有存儲元件，組合邏輯電路的輸出響應速度較慢D.組合邏輯電路的設計比時序邏輯電路簡單，不需要考慮時鐘信號7、在數(shù)字邏輯電路中，對于一個4位的二進制加法計數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開始計數(shù)，經(jīng)過15個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.0000B.1111C.1000D.01118、用3線-8線譯碼器和與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A'B'C+ABC'，需要幾片譯碼器？（）A.1B.2C.3D.49、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對一個8位二進制數(shù)進行加法運算。為了實現(xiàn)這個功能，可以使用多種加法器結(jié)構，如半加器、全加器等。如果要設計一個快速的8位并行加法器，以下哪種方法是最有效的？（）A.依次使用8個半加器串聯(lián)B.依次使用8個全加器串聯(lián)C.使用多個全加器并行連接，構成超前進位加法器D.先使用半加器，再使用全加器，混合串聯(lián)10、當研究數(shù)字邏輯中的時序邏輯電路時，假設一個電路需要根據(jù)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(xiàn)這種功能？（）A.計數(shù)器B.寄存器C.移位寄存器D.狀態(tài)機11、在數(shù)字電路中，若要將一個頻率為100kHz的方波信號分頻為10kHz的方波信號，需要幾級分頻電路？（）A.3B.4C.5D.1012、在數(shù)字電路中，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由輸入信號和時鐘信號共同決定。假設我們正在研究觸發(fā)器的工作特性。以下關于觸發(fā)器的描述，哪一項是不準確的？（）A.D觸發(fā)器在時鐘上升沿或下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)存儲到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能C.T觸發(fā)器在時鐘信號作用下，每來一個脈沖，輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次D.觸發(fā)器的輸出狀態(tài)只取決于當前的輸入信號，與之前的狀態(tài)無關13、時序邏輯電路在數(shù)字系統(tǒng)中具有重要作用。假設我們正在研究一個時序邏輯電路。以下關于時序邏輯電路的描述，哪一項是不正確的？（）A.時序邏輯電路的輸出不僅取決于當前的輸入，還取決于電路的內(nèi)部狀態(tài)B.觸發(fā)器是構成時序邏輯電路的基本存儲單元，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等C.時序邏輯電路中的計數(shù)器可以用于計數(shù)脈沖信號的個數(shù)，實現(xiàn)定時和分頻功能D.時序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換總是穩(wěn)定和可預測的，不會出現(xiàn)不確定的狀態(tài)14、在一個數(shù)字電路中，需要實現(xiàn)一個邏輯函數(shù)F=AB+CD。為了簡化電路，使用卡諾圖進行化簡。以下關于卡諾圖化簡的描述，哪個是正確的？（）A.卡諾圖可以直觀地顯示邏輯函數(shù)的最小項，方便進行合并化簡B.卡諾圖只能用于化簡變量較少的邏輯函數(shù)，對于多變量函數(shù)效果不佳C.卡諾圖化簡后的結(jié)果一定是最簡的邏輯表達式，無需進一步優(yōu)化D.卡諾圖的繪制和化簡過程復雜，不如直接使用公式法化簡15、時序邏輯電路與組合邏輯電路的主要區(qū)別在于時序邏輯電路包含存儲元件，其輸出不僅取決于當前輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關。以下關于時序邏輯電路的特點，不正確的是（）A.時序邏輯電路需要時鐘信號來同步操作B.時序邏輯電路的分析和設計比組合邏輯電路更復雜C.由于存在存儲元件，時序邏輯電路的功耗通常比組合邏輯電路低D.時序邏輯電路可以實現(xiàn)具有記憶功能的邏輯操作16、數(shù)字邏輯中的編碼方式有多種，如8421碼、格雷碼等。以下關于這些編碼方式的特點描述，正確的是（）A.8421碼是一種有權碼，每一位的權值固定B.格雷碼相鄰兩個編碼之間只有一位發(fā)生變化C.8421碼和格雷碼都可以直接進行算術運算D.不同的編碼方式適用于不同的應用場景，沒有優(yōu)劣之分17、D觸發(fā)器是一種常見的觸發(fā)器類型，具有簡單的邏輯功能。關于D觸發(fā)器的工作原理和特點，以下描述錯誤的是（）A.D觸發(fā)器在時鐘脈沖的上升沿或下降沿將輸入數(shù)據(jù)存儲到輸出端B.D觸發(fā)器的輸出只取決于當前的輸入數(shù)據(jù)，與之前的狀態(tài)無關C.D觸發(fā)器可以通過組合邏輯電路來實現(xiàn)D.D觸發(fā)器在數(shù)字電路中的應用非常廣泛，但性能不如其他類型的觸發(fā)器18、在數(shù)字邏輯的競爭冒險現(xiàn)象分析中，假設一個邏輯表達式在某些輸入條件下可能產(chǎn)生競爭冒險。以下哪個工具或方法可以幫助準確地分析和預測這種現(xiàn)象（）A.邏輯分析儀B.示波器C.手工計算D.以上方法都不準確19、在數(shù)字邏輯的研究領域，新興技術不斷涌現(xiàn)。以下關于量子計算與數(shù)字邏輯的描述，不正確的是（）A.量子計算有望突破傳統(tǒng)數(shù)字邏輯的計算能力限制B.量子計算的原理與傳統(tǒng)數(shù)字邏輯完全不同C.目前量子計算已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)數(shù)字邏輯D.量子計算的發(fā)展仍面臨許多技術挑戰(zhàn)20、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要組合邏輯器件。以下關于譯碼器工作原理的描述中，不正確的是（）A.將輸入的二進制代碼轉(zhuǎn)換為對應的輸出信號B.輸入的代碼位數(shù)決定了輸出信號的數(shù)量C.譯碼器的輸出通常是高電平有效D.譯碼器可以實現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡21、在數(shù)字邏輯電路的功耗優(yōu)化中，假設一個移動設備中的數(shù)字電路需要降低功耗以延長電池壽命?？梢詮碾娐方Y(jié)構、工作電壓和時鐘管理等多個方面進行優(yōu)化。以下哪種功耗優(yōu)化策略在移動設備中通常能夠帶來最顯著的效果？（）A.電源門控B.多閾值電壓技術C.動態(tài)時鐘門控D.以上都是22、對于一個12位的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，完成一次轉(zhuǎn)換所需的時鐘脈沖個數(shù)大約為：（）A.12個B.24個C.48個D.不確定23、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。以下關于數(shù)據(jù)選擇器的描述中，正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器的輸入數(shù)量是固定的B.控制信號的位數(shù)決定了輸入數(shù)據(jù)的數(shù)量C.可以用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)D.數(shù)據(jù)選擇器不能級聯(lián)使用24、考慮一個數(shù)字電路，其輸入和輸出之間存在一定的延遲。如果要減小這種延遲，提高電路的響應速度，以下哪種方法是可行的？（）A.優(yōu)化電路的布線，減少信號傳輸路徑B.選用速度更快的邏輯門器件C.減少電路中的級數(shù)和中間環(huán)節(jié)D.以上方法都可以有效地減小延遲25、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種用于描述時序邏輯行為的模型。以下關于有限狀態(tài)機的描述中，正確的是（）A.由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)換組成B.可以用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的控制邏輯D.以上都是26、對于一個T觸發(fā)器，若T輸入端一直為0，則觸發(fā)器的功能相當于？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.RS觸發(fā)器D.以上都不對27、在數(shù)字邏輯中，要用PLA（可編程邏輯陣列）實現(xiàn)一個4輸入2輸出的邏輯函數(shù)，需要多少個可編程的與陣列單元？（）A.4B.8C.16D.3228、假設正在設計一個數(shù)字系統(tǒng)的存儲單元，需要能夠存儲大量的數(shù)據(jù)并且具有較快的讀寫速度。以下哪種存儲技術可能是最合適的選擇？（）A.SRAM，靜態(tài)隨機存儲器B.DRAM，動態(tài)隨機存儲器C.ROM，只讀存儲器D.Flash存儲器，非易失性存儲29、數(shù)字邏輯中的全加器可以實現(xiàn)三個一位二進制數(shù)的相加。一個全加器的輸入為A=1，B=0，進位C_in=1，那么輸出的和S和進位C_out分別是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷30、對于一個JK觸發(fā)器，當J=0，K=1時，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用數(shù)字邏輯實現(xiàn)一個簡單的數(shù)字信號自適應濾波電路。深入分析自適應濾波算法的邏輯實現(xiàn)和性能特點，解釋如何根據(jù)輸入信號的變化調(diào)整濾波器參數(shù)，研究在信號處理中的應用優(yōu)勢。2、（本題5分）設計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲膬蓚€16位二進制數(shù)進行大小比較，并按照從大到小的順序輸出。深入分析比較和排序的邏輯過程，說明電路中如何實現(xiàn)比較和交換操作?？紤]如何優(yōu)化電路以減少比較次數(shù)和提高排序速度。3、（本題5分）設計一個數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)一個4位的除法器，能夠處理有余數(shù)的除法運算。詳細描述除法運算的算法和邏輯實現(xiàn)，通過示例計算進行驗證，并畫出邏輯電路圖。思考該除法器在數(shù)字計算和工業(yè)控制中的應用和擴展。4、（本題5分）給定一個數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步模塊，用于實現(xiàn)發(fā)送端和接收端的時鐘同步和數(shù)據(jù)同步。分析同步的方法和原理，如位同步、幀同步等。設計相應的數(shù)字電路實現(xiàn)同步功能，探討如何在復雜的通信環(huán)境中保證同步的準確性和穩(wěn)定性。5、（本題5分）設計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個8位的計數(shù)器，具有計數(shù)、清零和預置數(shù)功能。詳細分析計數(shù)器的工作模式和控制邏輯，說明如何通過外部信號實現(xiàn)這些功能。考慮如何優(yōu)化計數(shù)器的計數(shù)速度和穩(wěn)定性。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在數(shù)字邏輯電路設計中，說明如何根據(jù)給定的邏輯功能要求，使用門電路構建出相應的電路，并分析可能出現(xiàn)的競爭冒險現(xiàn)象及解決方法。2、（本題5分）詳細說明數(shù)字邏輯中異步時序電路和同步時序電路的區(qū)別，舉例說明它們在不同應用場景中的優(yōu)缺點。3、（本題5分）解