數位邏輯實習第七章正反器 1. C 以 NOR 閘構成的 R-S 閂, 其輸出入關係, 下列何者錯誤?(A)S = R = 0 則 Q 與 Q 都不變 (B)S = R = 1 則不允許 (C)S = 0 R = 1 則 Q = 1 Q = 0 (D)S = 1 R = 0 則 Q = 1 Q = 0 2. C 以 NAND 閘構成的 R-S 閂, 其輸出入關係, 下列何者正確?(A) S = R = 1 為不允許狀態 (B) S = R = 0 則輸出不變 (C) S = 0 R = 1, 則設定 Q 為 1 (D) S = 1 R = 0, 重設 Q 為 1 3. C 如圖電路, 若 PR CLR 1, 下列何者正確?(A) 是負緣觸發 D 型正反器 (B) 當 CLK= 1, 則 Q = D (C) 當 CLK =, 則 Q = D (D)D 有最高優先權, 當 D = 0, 則 Q = 0,D = 1 則 Q = 1 4. D 如圖電路, 若 PR CLR 1, 下列敘述何者正確?(A) 不論 PR 與 CLR 為何, 當 CLK =, 則 Q = D (B) PR 0, CLR 1, 則 Q = 0 (C) PR CLR 1, 則 Q = 1 (D) PR 1, CLR 0, 則 Q = 0 5. B 將 S-R 正反器之 S 端接反相器後再與 R 端連接, 則可成為 (A)JK 正反器 (B)D 型正反器 (C)T 型正反器 (D) 反相器 6. A 單一正反器, 可儲存多少個位元的資訊?(A)1 位元 (B)2 位元 (C)4 位元 (D)8 位元 7. C 下列 IC 何者是 D 型正反器?(A)74 00 (B)74 73 (C)74 74 (D)74 151 8. B 如圖電路, 當 SW ON 時其輸出 Q0Q1Q2Q3 為 (A)0000 (B)1000 (C)0111 (D)1111 1/8
9. C 如圖電路, 若 SW OFF 後輸入 2 只時序脈波, 則 Q0Q1Q2Q3 =(A)0000 (B)1000 (C)0010 (D)1100 10. D 下列何者不是解決開關彈跳現象的方法?(A) 單擊電路 (B) 閂鎖電路 (C) 軟體延時副程式 (D) 電阻分壓電路 解析 :(A) 單擊器就是單穩態多諧振盪器, 因此只要設計讓不穩態的時間夠長就可做為防彈跳電路 (B) 閂鎖電路就如同 R-S 閂, 故可做開關防彈跳電路 (C) 軟體延時副程式是利用軟體程式產生時間延遲, 可免除開關設定後重複反應 (D) 電阻分壓輸出會隨輸入而變, 故無法防彈跳 11. B 如圖電路所示, 當開關 S 自 A 點扳至 B 點, 一秒鐘以後返回 A 點時, 則 Q 之狀態為何?(A) 由原來的 Low 變為 High 後再變為 Low (B) 由原來的 High 變為 Low 後再變為 High (C) 由原來的 Low 變為永久的 High (D) 由原來的 High 變為永久的 Low 12. C 四個 D 型正反器接成一右移暫存器, 最左邊正反器的資料輸入為高位準, 在全部重置歸零後, 第一個時脈邊緣到達所存之字元, 由左至右依序為 (A)0001 (B)1111 (C)1000 (D)0111 13. A 串列方式的傳送是指一次傳送 (A) 一個位元 (B) 兩個位元 (C) 四個位元 (D) 八個位元的資料 14. C 如圖是 NOR 閘組成的電路, 當發光二極體 (LED) 為滅時, 如欲使發光二極體發亮, 要如何操作按鈕開關 A 與按鈕開關 B?(A) 按鈕開關 A 導通 (ON), 按鈕開關 B 斷開 (OFF) (B) 按鈕開關 A 斷開 (OFF), 按鈕開關 B 斷開 (OFF) (C) 按鈕開關 A 斷開 (OFF), 按鈕開關 B 導通 (ON) (D) 按鈕開關 A 導通或按鈕開關 B 均無法使 LED 發亮 <94 四技 > 解析 : 當按鈕開關 B:ON 時, 閘 2 輸出為 L 當按鈕開關 A:OFF 時, 由於閘 1 兩輸入皆為 L, 故閘 1 輸出為 H( 高電位 ), 可使 LED 發亮 2/8
15. C 參考如圖, 該電路常被用來 (A) 控制流過開關之電流 (B) 消除開關之彈跳現象 (C) 當作三態開關 (D) 作為振盪器 <88 電子保甄 > 16. C 如圖所示為八位元右移移位記錄器,Di 為輸入右移資料 假設輸出八位元 a 至 h 為 00000000, 當經過十個鐘脈波 (CKs) 後, 則輸出八位元 a 至 h 成為 (A)01111111 (B)10000000 (C)00111111 (D)11000000 <83 保甄 > D 0 1 解析 : 因一開始 abcdefgh= 00000000, 而 in h 故在經 8 個鐘脈波移入 8 個 1 後, 得 abcdefgh = 11111111, 使 Din h 1 0 故再經 2 個鐘脈波移入 2 個 0 後, 得 abcdefgh = 00111111 17. C 如圖所示,JK 正反器經外部接線後變為 (A)RS 正反器 (B)D 型正反器 (C)T 型正反器 (D)JK 正反器 18. A 假設 -JK 正反器在 t0 週期之 Q 值為 1,t1~t4 週期之輸入訊號 JK 分別為 11 01 10 00, 則 Q 在 t1~t4 週期之輸出變化情形為 (A)0 0 1 1 (B)1 0 1 0 (C)0 1 1 0 (D)1 1 0 0 19. A 如圖中 QBQA 之輸出狀態依序為 (A)00, 01, 10, 11 (B)00, 11, 01, 10 (C)00, 11, 10, 01 (D)11, 10, 00, 01 解析 : 本電路 2 個位元的同步二進位上數計數器, 故輸出狀態為 00 01 10 11 20. C 一個已簡化過狀態的狀態圖共含有 20 個狀態, 最少要使用幾個正反器來設計此電路?(A)3 個 (B)4 個 (C)5 個 (D)6 個 21. C 漣波計數器之特性, 下列何者不正確?(A) 屬於非同步型計數器 (B) 可作上數計數器 (C) 屬於同步型計數器 (D) 可作下數計數器 3/8
22. C 如圖 CK 之輸入頻率為 f, 則其輸出頻率為 (A)f (B)f/2 (C)f/3 (D)f/4 f fout 解析 : 圖為模 -3 計數器, 故 3 23. C 由 5 個正反器所組成的二進位上數計數器, 其計數值可由 0 到若干?(A)15 (B)16 (C)31 (D)32 24. C 對於 J-K 正反器 (Flip-Flop), 若外加一反相電路, 令 K J, 則該一正反器可以是視為下列哪一型正反器?(A)T 型 (B)RS 型 (C)D 型 (D)JK 型 <86 保甄 > 25. C 在 J-K 正反器中, 若 J = 0,K = 0, 此時觸發信號至 CLK, 則輸出 Q 之狀態為 (A)0 (B)1 (C) 不變 (D) 與前一狀態 Q 反相 <88 保甄 > 26. A 假設一 J-K 正反器在 t 0 週期之 Q? 為 1, 在 t 1 ~ t 週期之輸入訊號 JK 分別為 11 4 01 10 00, 則 Q 在 t 1 ~t 4 週期之輸出變化情形為 (A)0 0 1 1 (B)1 0 1 0 (C)0 1 1 0 (D)1 1 0 0 <91 四技 > 解析 : 由於 JK 正反器的輸出端 Q 在 t0 為 1, 所以在 t1 時 (JK=11), Q Q 1 0 n 1 n (JK=10), Q n 1 1, 在 t4 時 (JK=00), Q Q 1 n 1 n, 在 t2 時 (JK=01), Q n 0 1, 在 t3 時 27. D 一個 J-K 正反器, 其低電位動作的預置 (Preset) 與清除 (Clear) 均連接至邏輯 1, 若輸入 J = 1 K = 1,(clock) 係採負緣觸發, 該 CLK 的頻率 f 為 1kHz, 則 J-K 正反器輸出 Q 之頻率為下列何者?(A)100Hz (B)125Hz (C)250Hz (D)500Hz <98 四技 > 28. A 如圖所示為何種型式之正反器?(A)T 型正反器 (B)J-K 正反器 (C)D 型正反器 (D)R-S 正反器 <88 四技 > 4/8
29. C 一個除頻系統其輸入 A 及輸出 Y 之波形如圖所示, 若波形 A 的頻率為 30MHz, 則下列何者為波形 Y 的頻率?(A)15MHz (B)10MHz (C)5MHz (D)2MHz <99 統測 > 解析 : 如圖所示, 輸入 6 個脈波 (6 週 ) 才輸出一個脈波 (1 週 ), 該除頻系統 ( 計數器 ) 具除 6 功能 當 A 的頻率為 30MHz 30MHz 5MHz 時,Y 的頻率則為 6 30. D 由 J-K 正反器組成模 -32 的漣波計數器, 若每個正反器延遲時間為 20ns(1ns = 10 9 秒 ), 則輸入計時脈衝的最高頻率為多少?(A)50MHz (B)40MHz (C)20MHz (D)10MHz <91 統測 > 解析 :(1) 組成模 -32 之計數器最少需 5(2 5 32) 個正反器 (2) f CK 1 9 5 20 10 6 10 10 Hz =10 (MHz) 31. A 由 7 個正反器所組成的二進位計數器, 其計數可由 0 至多少?(A)127 (B)255 (C)511 (D)1023 <93 四技 > n 7 解析 : 最大計數? 為 2 1 2 1 127 32. A 設計一個可計數 1500 個狀態的漣波計數器, 最少需要使用幾個正反器? (A)11 (B)10 (C)9 (D)8 <95 四技 > 解析 :2 n 1500,n = 11 33. B 在設計一個由 0 開始計數, 依序計數到 16 的非同步計數器, 至少需要使用幾個正反器?(A)6 (B)5 (C)4 (D)3 <97 四技 > 解析 : 由 0 計數至 16 共 17 個狀態, 故最少需使用 5 個正反器 ( 2 n 17 ) 34. C 如圖的漣波計數器之輸出狀態總計有多少個?(A)64 (B)32 (C)16 (D)8 <97 四技 > 解析 : 每個 J-K 正反器均等效 T 型正反器, 具除 2 功能, 故該電路的輸出狀態 ( 計數模數 ) 共有 2 4 16 個 35. D 若使用 4 個 J-K 正反器製作異步 ( 非同步 ) 計數器 (Asynchronous Counter; 又稱作漣波計數器,Ripple Counter), 這些正反器的 J K 輸入端應如何連接? (A)J = 0,K = 0 (B)J = 0,K = 1 (C)J = 1,K = 0 (D)J = 1,K = 1 <98 四技 > 5/8
36. D 如圖所示 3 個 J-K 正反器之輸出 A B C 之起始狀態為 000, 此計數器電路之模數應為多少?(A)8 (B)7 (C)6 (D)5 <98 四技 > 解析 : 當電路的輸出 (QCQBQA) 由 000 計數至 101 的瞬間,NAND 閘輸出 0, 使所有正反器的輸出被清除為 0(QCQBQA = 000) 所以該計數電路的計數狀態依序為 000 001 010 011 100 計有 5 種狀態 37. A 由四個具有 clear 接腳之 J-K 正反器所組成之漣波上數計數器, 將 MSB 輸出與次高位輸出連接至一個二輸入的 NAND 閘之輸入接腳, 此 NAND 閘之輸出連接至前述四個正反器之 clear 接腳, 計數器可正確地循環計數, 則下列何者為該計數器之模數?(A)12 (B)9 (C)6 (D)3 <99 四技 > Q Q Q 二 問答題 ( 每題 8.3 分, 共 49.8 分 ): 1. 請利用 R-S 閂, 設計一只防彈跳的按鈕開關, 使開關在壓下時輸出 1, 放開能直接回到 0, 說明 : 開關在開閉的瞬間, 由於機械振動往往會造成多次的開 閉反應, 在應用上常使一些具高速反應能力的電路, 產生非預期的結果, 如下圖所示, 當 SW1 為導通 (ON) 時, 輸出原本應直接由 0 變 1, 但由於接點的彈跳, 使輸出歷經多次的 1 0 變化後, 才穩定的停留在 1 狀態,SW1 為截止 (OFF) 時亦同, 輸出原本應直接由 1 變 0, 但卻得經多次 0 1 變化才能穩定 圖開關的彈跳現象 解析 : 下圖所示就是防彈跳開關電路, 它是由一只單刀雙投開關與 R-S 閂鎖電路所構成 平時因 a 接點接地, 使 S 1, 而 R 0, 故重設 R-S 閂使輸出 Q = 0 Q 1 當開關由 a 切至 b 時, 雖然 a 接點會彈跳產生連續的 0 與 1 變 化, 但因 S 一直為 1, 故輸出維持不變 ( 因 S 1, 而 R 不論是 0 或 1,Q 都為 0) 一直到開關碰觸到 b 接點的瞬間才 因 S 0 R 1, 使輸出轉為 Q = 1 Q 0 但因 R 一直為 1, 使輸出依然保持在 Q = 1 Q 0 在開關接觸到 b 點時, 雖然一樣會有彈跳, 使 S 產生 0 與 1 的變化 的狀態, 直到按鈕開關再被切回 a 為止 6/8
2. 如圖所示電路, 試求其 Q 的輸出波形 解析 : 因圖示的 D 型正反器是屬負緣觸發, 故只有在 CLK 負緣輸入時,Q 才會改變 一開始因正反器的 Q 無法確 認, 可能是 0, 也可能是 1, 故以虛線表示 但在 CLK 第 1 個負緣觸發時, 因 D = 1, 故 Q = 1, 直到第 2 個負緣輸入時因 D = 0,Q 才轉為 0, 詳如時序圖所示 3. 請利用三只 D 型正反器設計一組 3 位元的資料儲存裝置 解析 :D 型正反器每只皆可記憶一個位元的資料, 因此只要將三個正反器並聯起來, 就可獲得所求, 如下圖所示 圖中三個正反器的時序輸入接在一起, 可同時由一只時序輸入來控制資料儲存, 而預設與清除控制亦同 4. 試用 4 只 D 型正反器組成 4 位元串入 / 並出移位暫存器, 並讓 4 只輸出只有一個 1,3 個 0 循環移位, 形成走馬燈的效果 解析 :(1)D 型正反器欲形成串列移位, 只要將前一級的輸出 Q 接到次一級的輸入 D, 並將全部的 CLK 接在一起, 由一脈波信號同步激發即可 至於要讓暫存器內部資料循環移位, 則需將最後一級的輸出 Q 接回到第一級的輸入 D, 以 形成封閉的資料移動迴路, 如下圖所示 (2) 要使 4 個正反器, 只有一個輸出 1, 其餘輸出 0 只要將其中一個正反器的輸出 Q 預設為 1, 其餘清除為 0 即可達成 如圖所示, 將第一只正反器的預設端 (PR) 與其它正反器的清除端 (CLR ) 接在一起, 當開關閉合 (SW. ON) 時, 因第一只正反器的 PR 0, 而其餘正反器則是 CLR 0, 故使第一只正反器被預設為 1, 其餘則都被清除為 0 當開關開路(SW. OFF) 時, 則因各正反器的 1 CLR PR, 皆無作用 而正反器的輸出則由時序脈波 (CLK) 來控制, 形成單個 1 輸出循環移位 7/8
5. 試完成下圖,3 位元計數電路的真值表與時序圖 解析 : 本電路是用三組負緣觸發 T 型正反器串聯而成的 3 位元計數電路 假設一開始 Q2 Q1 Q0 = 000, 當第一個時序信 號負緣輸入, 則 Q0 轉態由 0 變 1, 使 Q1 正反器的 CLK 為正緣變化, 因此 Q1 不變 Q2 亦同, 讓輸出變為 001 當第二 個負緣輸入時,Q0 轉態由 1 變為 0, 使 Q1 正反器的 CLK 獲得負緣輸入 因此,Q1 亦轉態由 0 變為 1, 使整個輸出變為 010 當第三個時序信號輸入時,Q0 又轉態為 1 輸出, 而 Q2 及 Q1 不變, 因此 Q2 Q1Q0 = 011 輸出, 依此類推 如下圖 真值表與時序圖所示 6. 試設計一組模 -10 漣波計數器 (BCD 計數器 ). 解析 :(1) 因為 2 3 < 10 2 4, 所以需要 4 個正反器 (2) 先將 4 個正反器連接成 MOD-16 漣波計數器 (3) 計數器數到 10 時, 正反器輸出 QD QC QB QA= 1010, 所以將輸出 1 的 QD 及 QB 接到 NAND 閘, 再把 NAND 閘的輸出接到各正反器的 CLR, 即為 MOD-10 漣波計數器, 如下圖所示本電路各級輸出, 如時序圖 (b) 所示, 其中在計數器計數到 10 時 因 QD 及 QB 同時為 1, 使 NAND 閘輸出降為 0, 清除 了所有正反器 待正反器被清除後因 QD 及 QB 轉為 0, 使 NAND 閘輸出回復為 1, 即 1 CLR, 故計數器又回復正常計數 對模 -10 計數器而言, 它只有從 0000 到 1001 等十個狀態 而第十一個狀態 1010 雖有發生, 但瞬即清除, 回歸到 0000, 故可視為不存在 8/8