Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit

ELEC2141  DIGITAL CIRCUIT DESIGN

MID-TERM EXAMINATION

TERM 1, 2019

Question 1 (50 marks)

a)  Consider the following Boolean function F:

( , ) = ̅ +  ̅ +  + ̅

Assuming that the function   is  implemented  using  basic  logic gates  (NOT, AND and OR gates),

i.      Find the total gate input-cost of the implementation. [3 marks]

ii.      Express the function F as a sum-of-minterms (you may use the “little m” short cut notation). [4 marks]

iii.      Simplify the function F using a Karnaugh map and express it as the sum-of-products. List all prime implicants and essential prime implicants. [8 marks]

iv.      Express the function F as a product-of-sums. List all prime implicants and essential prime implicants. [8 marks]

v.      For your design in part (iii), find the reduction in the total gate-input cost as compared to part (i). [3 marks]

b)  Using a 4-to- 16 decoder, a 4-to- 1 multiplexer and any additional logic required, design a circuit  that  compares  two  2-bit  input  binary  numbers,   = 10    and   = 10 ,  and

produces an output   with the result. Two input lines 1, 0  are used to select which of the four comparison functions from below appear at the output :

EQ = 1 when  and  are equal

GT = 1 when  is greater than 

LE = 1 when  is less than 

NULL = 0

Draw the full circuit. Clearly state any assumptions [15 marks].

c)  Assuming that the  and Clock inputs shown in the diagram below are applied to the circuit below, draw the waveforms for  ,  and   . [9 marks]

 


Question 2 (50 marks)

a)  Convert octal 453.25 to base-7 and binary. Limit the number of digits in the fraction part to four. Show all your workings. [16 marks]

b)  For the circuit below:

i.     Write the Boolean function for the output F. [4 marks]

ii.      Use algebraic simplification to optimise the function to its minimal form. [7 marks]

iii.      Implement the optimised Boolean function using 2, 3 or 4 input NOR only gates. Do not assume that complements are available. [8 marks]

c)  The truth table for the a 1-bit subtractor computing  =  −  , with  (borrow to the left) is shown below

A

B

D

BL

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

i.      Design a 1-bit combinational subtractor with two data inputs (), a borrow from     the right input (), a borrow request to the left output () and difference output

 using only XOR, AND and inverter logic gates. [10 marks]

ii.      Show how you would cascade your design to form a 4-bit subtractor. [5 marks]