组合与时序逻辑电路分析与设计

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1、第16章组合与时序电路的分析与设计16·1组合逻辑电路的分析方法16.2时序逻辑电路的一般分析方法16·1组合逻辑电路的分析方法16·1·1概述16·1·2组合逻辑电路的分析方法组合逻辑器件在前面的几章中已介绍过一些，它是数字电路中一类重要的器件。而本章则是从分析和设计的角度对这一类电路加以讨论。首先根据已学过的知识归纳出组合逻辑电路的特点和一般分析方法。作为分析的实例，介绍多路选择器、奇偶校验器和译码器的工作原理和特点。然后通过一个实际的逻辑设计问题，归纳出组合逻辑电路设计的一般方法。最后通过对优先编码器、加法器、比较器的设计讨论了这些常用组合逻辑器件的

2、电路组成、工作原理和特点。第16章组合电路的分析与设计16.1组合逻辑电路的分析方法16.1.1概述根据逻辑功能的不同特点，常把数字电路分成组合逻辑电路（简称组合电路）和时序逻辑电路（简称时序电路）两大类。任何时刻输出信号的稳态值，仅决定于该时刻各个输入信号的取值组合的电路，称为组合电路。在组合电路中，输入信号作用以前电路所处的状态，对输出信号没有影响。本书第2章中的门电路和第4章中的编/译码器电路，都属于组合电路。组合电路逻辑功能表示方法通常有逻辑函数表达式、真值表（或功能表）、逻辑图、卡诺图、波形图等5种。在小规模集成电路中，用逻辑函数表达式的居多

3、；在中规模集成电路中，通常用真值表或功能表，例如在第4章中描述集成编/译码器时就常用功能表。16.1.2组合逻辑电路的分析方法1.组合电路分析的一般方法所谓组合逻辑电路的分析方法，就是根据给定的逻辑电路图，确定其逻辑功能的步骤，即求出描述该电路的逻辑功能的函数表达式或者真值表的过程。这个分析过程在第2章门电路中已经用过。现将组合电路分析方法归纳为两种。第一种适用于比较简单的电路，分析步骤为：（1）根据给定电路图，写出逻辑函数表达式；（2）简化逻辑函数或者列真值表；（3）根据最简逻辑函数或真值表，描述电路逻辑功能。第二种适用于比较复杂的电路或无法得到逻

4、辑图的电路，分析步骤如下：（1）根据给定的逻辑图，搭接实验电路（如已给定实际电路，则无需此步骤）；（2）测试输出与输入变量各种变化组合之间的电平变化关系，并将其列成表格，就得到了真值表（或功能表）；（3）根据真值表或功能表，描述电路逻辑功能。下面将对一些实际组合电路进行分析，进一步加深对分析方法的理解和运用。2.分析实例例16.1分析图16.1（a）和（b）所示电路。图16.1例16.1的电路图解由图16.1（a）写出逻辑函数表达式，并进行化简得=该表达式的真值表如表16.1所示。表16.1真值表输入输出输入输出abcdGabcdG0000000

5、1001000110100010101100111011010011000100110101011110011011110111110010110真值表16.1表明：在图16.1（a）所示电路中，当a、b、c、d中有奇数个1时，G为1；反之G为0。这显然是采用偶校验位产生电路。图16.1(a）所示电路使用与非门太多，连线也多，既不经济也不可靠。图16.1（c）所示电路，同样可以实现产生偶校验位的功能。由图16.1（b）可写出F的表达式=G⊙abcd该式表明，在图16.1（b）所示电路中，当收到a、b、c、d和G五位码元之后，若F为1，即判定码组

6、a、b、c、d正确；若F为0，即判定码组发生错误，显然是偶校验检测。图16.274LS138逻辑图例16.2分析图16.2所示电路的逻辑功能。解由图16.2可见该电路有3个输入信号A0、A1、A23个控制信号G1、A、B和8个输出信号、、、、、、。（1）根据给定电路图写出输出信号的逻辑函数表达式:（2）根据上列表达式可以得到如表16.2所示的真值表。由上列表达式可见，当G1为0时，无论其他输入信号为什么状态，~均为1，同理A和B只要有一个为1时，~也都为1。为了列表方便,通常=A+B来表示A和B的某些状态。表16

7、.2真值表输入输出G1G2A2A1A0×10×1010101010101010××××××00000101001110010111011111111111111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110（3）描述逻辑功能。由真值表16.2可以看出，当G1为1，为0时，3位二进制输入信号A2A1A0的8种取值组合分别对应着~7中的一个确定的输出信号。如当A2A1A0=000时，输出信号=0，而~均为1；当A2A1A0=111时，=0而~均为1。因此，该电路是

8、一个3-8线二进制译码器，G1、是使能信号。该电路就是第4章讨论过