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2025年大学《微电子科学与工程-数字集成电路设计》考试参考题库及答案解析

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一、选择题

1.数字集成电路设计中，CMOS逻辑门的功耗主要来源于（）

A.静态功耗

B.动态功耗

C.输入功耗

D.输出功耗

答案：B

解析：CMOS逻辑门的功耗主要分为静态功耗和动态功耗。静态功耗在理想情况下为零，但在实际电路中由于漏电流存在会有少量功耗。动态功耗是由于节点电容充放电引起的功耗，是CMOS电路的主要功耗来源。输入功耗和输出功耗不是功耗的主要分类方式。

2.在数字集成电路设计中，逻辑门的扇出系数是指一个逻辑门的输出能够驱动（）

A.同一逻辑门的输入数量

B.不同逻辑门的输入数量

C.最大扇出数量

D.最小扇出数量

答案：C

解析：逻辑门的扇出系数是指一个逻辑门的输出能够驱动其他逻辑门输入的最大数量。这是衡量逻辑门驱动能力的重要参数，扇出系数越大，逻辑门的驱动能力越强。

3.在数字集成电路设计中，时钟信号的作用是（）

A.提供电源

B.驱动逻辑门

C.保持逻辑状态

D.校准电路

答案：B

解析：时钟信号在数字集成电路设计中用于同步电路中各个部分的操作，主要作用是驱动逻辑门的状态变化。提供电源是电源网络的作用，保持逻辑状态是静态逻辑门的功能，校准电路是电路设计过程中的一个步骤，但不是时钟信号的主要作用。

4.在数字集成电路设计中，逻辑门的传输延迟是指（）

A.逻辑门输入信号变化到输出信号变化的时间

B.逻辑门输出信号变化到输入信号变化的时间

C.逻辑门输入信号稳定到输出信号稳定的时间

D.逻辑门输出信号稳定到输入信号稳定的时间

答案：A

解析：逻辑门的传输延迟是指逻辑门输入信号变化后到输出信号变化所需的时间，这是衡量逻辑门性能的重要参数。其他选项描述的时间关系不符合传输延迟的定义。

5.在数字集成电路设计中，时钟域交叉（CDC）问题是指（）

A.时钟信号不同步

B.逻辑门延迟不一致

C.不同时钟域信号传输引起的竞争冒险

D.电路功耗过高

答案：C

解析：时钟域交叉（CDC）问题是指在不同时钟域之间传输信号时，由于时钟信号的不同步或不同频率，引起的竞争冒险和时序问题。这是数字集成电路设计中需要特别注意的问题。

6.在数字集成电路设计中，逻辑门的竞争冒险是指（）

A.逻辑门输出信号不稳定

B.逻辑门输入信号不一致

C.逻辑门输出信号出现毛刺

D.逻辑门功耗增加

答案：C

解析：逻辑门的竞争冒险是指由于逻辑门输入信号的变化导致输出信号出现短暂的毛刺或不稳定现象。这是数字集成电路设计中需要特别注意的问题，可能导致电路功能错误。

7.在数字集成电路设计中，静态功耗是指（）

A.动态功耗的一部分

B.由于漏电流引起的功耗

C.时钟信号引起的功耗

D.输入信号引起的功耗

答案：B

解析：静态功耗是指由于电路中漏电流的存在而引起的功耗，即使在电路没有开关活动时也存在。动态功耗是由于电路中电容充放电引起的功耗，是电路活动时的主要功耗来源。

8.在数字集成电路设计中，逻辑门的阈值电压是指（）

A.逻辑门输入信号的最小电压

B.逻辑门输出信号的最大电压

C.逻辑门输入信号的变化范围

D.逻辑门输出信号的变化范围

答案：A

解析：逻辑门的阈值电压是指逻辑门输入信号能够使逻辑门输出状态发生变化的临界电压值。这是衡量逻辑门性能的重要参数，通常用Vth表示。

9.在数字集成电路设计中，逻辑门的功耗表达式为P=CVdd2f，其中C表示（）

A.逻辑门输入电容

B.逻辑门输出电容

C.逻辑门的总电容

D.逻辑门的传输延迟

答案：C

解析：逻辑门的功耗表达式P=CVdd2f中，C表示逻辑门的总电容，包括输入电容、输出电容和寄生电容等。Vdd表示电源电压，f表示时钟频率。这个表达式描述了动态功耗的计算方式。

10.在数字集成电路设计中，逻辑门的噪声容限是指（）

A.逻辑门输出信号的最大电压

B.逻辑门输入信号的最小电压

C.逻辑门能够承受的噪声电压范围

D.逻辑门的功耗

答案：C

解析：逻辑门的噪声容限是指逻辑门能够承受的噪声电压范围，即在保证逻辑门正常工作的前提下，输入信号允许的最大噪声电压。这是衡量逻辑门抗干扰能力的重要参数。

11.在数字集成电路设计中，静态CMOS反相器的静态功耗主要来源于（）

A.输入晶体管的导通

B.输出晶体管的导通

C.输入晶体管的关断

D.输出晶体管的关断

答案：D

解析：静态CMOS反相器的静态功耗主要来源于输出晶体管（PMOS）和输入晶体管（NMOS）同时关断时，MOSFET漏电流引起的功耗。在理想情况下，当输出晶体管关断时，其漏电