组合逻辑电路的设计与分析

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1、4.2组合逻辑电路的分析和设计方法4.3若干常用的组合逻辑电路4.4组合逻辑电路中的竞争冒险现象退出4.1概述第4章组合逻辑电路组合电路：输出仅由输入决定，与电路当前状态无关；电路结构中无反馈环路,无记忆存储元件4.1概述4.2.1组合逻辑电路的分析方法逻辑图逻辑表达式11最简与或表达式化简22从输入到输出逐级写出4.2组合逻辑电路的分析和设计方法最简与或表达式3真值表34电路的逻辑功能当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意

2、，表决就通过。4逻辑图逻辑表达式例：最简与或表达式真值表用与非门实现电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。电路的逻辑功能一、逻辑抽象分析因果关系，确定输入/输出变量定义逻辑状态的含意（赋值）列出真值表二、写出函数式三、选定器件类型四、根据所选器件：a、对逻辑式化简（用逻辑门）b、对逻辑式变形用MSI（SSI）或进行相应的描述（PLD）五、画出逻辑电路图，或下载到PLD六、工艺设计4.2.2

3、组合逻辑电路的设计方法真值表电路功能描述例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。1穷举法12逻辑表达式或卡诺图最简与或表达式化简32已为最简与或表达式4逻辑变换5逻辑电路图用与非门实现用异或门实现真值表电路功能描述例：用与非门设计一个举重裁判表决电路。

4、设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明成功的灯才亮。设主裁判为变量A，副裁判分别为B和C；表示成功与否的灯为Y，根据逻辑要求列出真值表。1穷举法122逻辑表达式3卡诺图最简与或表达式化简45逻辑变换6逻辑电路图3化简4111Y=AB+AC56设计举例：设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路如果信号灯出现故障，Z为1RAGZ设计举例：1.抽象输入变量:红（R）、黄（A）、绿（G）输出变量：故障

5、信号（Z）2.写出逻辑表达式输入变量输出RAGZ00010010010001111000101111011111设计举例：3.选用小规模SSI器件4.化简5.画出逻辑图竞争：信号经不同路径到达某一点时，所用的时间不同，这个时间差称之为竞争。冒险：由于竞争使得电路产生了暂时错误输出称之为冒险。说明:(1)一般来说，时延对数字系统是有害的，它会降低系统的工作的速度，还会产生竞争冒险现象。(2)竞争和冒险是对电路的，而不是针对函数的。一、竞争、冒险4.4组合逻辑电路中的竞争冒险现象二、产生原因器件延时不同。信号路径不同。三

6、、冒险举例干扰信号1型冒险0型冒险检查是否存在某个变量X，它同时以原变量和反变量的形式出现在函数表达式中；1、代数法：如果上述现象存在，则检查表达式是否可在一定条件下成为X+X或者XX的形式。若能，则说明与函数表达式对应的电路可能产生冒险。四、判别方法：代数法和卡诺图法检查有无互补变量检查表达式形式解：变量A和C具备竞争的条件,应分别进行检查。检查C：C发生变化时不会产生冒险.检查A：当B=C=1时,A的变化可能使电路产生冒险.当描述电路的逻辑函数为“与或”式时,可采用卡诺图来判断是否存在冒险。其方法是观察是否

7、存在“相切”的卡诺圈,若存在则可能产生冒险。2、卡诺图法0001111000011110CDAB11111111因此当B＝D=1，A＝0时(此时F=C+C)，电路可能由于C的变化而产生冒险。当B=C=1时,函数由F＝A＋A变成了F＝1BAC&1&&&F附加门电路改进如下图所示。0001111000011110CDAB111111010001000011110001111001BCA1、卡诺图中增加卡诺圈以消除"相切"相切点，需增加卡诺圈相切点，需增加卡诺圈五、消除竞争与冒险的方法在电路的输出端连接一个惯性延时环节，通

8、常是RC滤波器。…组合电路x1x2xnF'FCRFtF’t使用此方法时要适当选择时间常数(=RC)，要求足够大，以便“削平”尖脉冲；但又不能太大，以免使正常的输出发生畸变。⒉增加惯性延时环节3、加选通脉冲BA&EF(1)先使E＝0，关闭与非门(2)等A、B信号都来到后，让E＝1,得到可靠的F＝AB本节小结①组合电路的特点：在任何时刻的输出只