数字电子技术基础第4章.ppt

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1、第4章组合逻辑电路4.1组合逻辑电路的分析4.2组合逻辑电路的设计4.3常用中规模组合逻辑器件及应用4.4组合逻辑电路中的竞争与冒险工作特征:在任何时刻，电路的输出状态只取决于同一时刻的输入状态而与电路原来的状态无关。结构特征:1、输出、输入之间没有反馈延迟通路；2、不含记忆单元。A1AnA2L2L1Ln......组合逻辑电路输入输出4.1组合逻辑电路分析根据已知逻辑电路，经分析确定电路的的逻辑功能。组合逻辑电路分析的基本步骤：逻辑图逻辑表达式（最简）与或表达式真值表电路的逻辑功能例：分析下图的逻辑功能(1)写出逻辑表达式Y=Y2Y3=AABBAB.

2、..AB..AB.A..ABBY1AB&&&&YY3Y2(2)应用逻辑代数化简Y=AABBAB...=AAB+BAB..=AB+AB反演律=A(A+B)+B(A+B)..反演律=AAB+BAB..(3)列逻辑状态表Y=AB+AB=AB逻辑式(4)分析逻辑功能输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，称为“异或”逻辑关系。这种电路称“异或”门。=1ABY逻辑符号ABY001100111001例：分析下图的逻辑功能当输入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，表决就通

3、过。例：分析下图的逻辑功能Y&&1BA&C101AA写出逻辑式：=AC+BCY=AC•BC设：C=1封锁打开选通A信号Y&&1BA&CB设：C=0011封锁选通B信号打开B写出逻辑式：=AC+BCY=AC•BC本图功能：二选一电路。数据选择器例：分析逻辑功能真值表电路输出L只有当输入X、Y、Z相同时为1，其余为0。所以这个电路是一个判一致电路。电路的逻辑功能最简与或表达式【例4-2】分析图4-3(a)所示电路，指出该电路的逻辑功能。图4.1.2例4.1.2电路解(1)写出函数表达式。(2)列真值表。AiBiCiCi+1Si000001010011100

4、1011101110001011001101011表4.1.2例4.1.2的真值表(3)分析功能。由真值表可见，当三个输入变量Ai、Bi、Ci中有一个为1或三个同时为1时，输出Si=1，而当三个变量中有两个或两个以上同时为1时，输出Ci+1=1，它正好实现了Ai、Bi、Ci三个一位二进制数的加法运算功能，这种电路称为一位全加器。其中，Ai、Bi分别为两个一位二进制数相加的被加数、加数，Ci为低位向本位的进位，Si为本位和，Ci+1是本位向高位的进位。一位全加器的符号如图4.1.2(b)所示。如果不考虑低位来的进位，即Ci=0，则这样的电路称为半加器，

5、其真值表和逻辑电路分别如表4.1.3和图4.1.3所示。表4.1.3半加器真值表AiBiCi+1Si0001101100010110图4.1.3半加器例:分析图所示的组合电路，写出输出函数表达式，列出真值表，说明电路的逻辑功能。真值表如下表所示：AB00010010011010011010其功能为一位比较器。A>B时，A=B时，A

6、器件数目最少，器件的种类最少，且器件之间的连线最简单。这样的电路称“最小化”电路。(2)满足速度要求，应使级数尽量少，以减少门电路的延迟。(3)功耗小，工作稳定可靠。上述“最佳化”是从满足工程实际需要提出的。显然，“最小化”电路不一定是“最佳化”电路，必须从经济指标和速度、功耗等多个指标综合考虑，才能设计出最佳电路。组合逻辑电路可以采用小规模集成电路实现，也可以采用中规模集成电路器件或存储器、可编程逻辑器件来实现。虽然采用中、大规模集成电路设计时，其最佳含义及设计方法都有所不同，但采用传统的设计方法仍是数字电路设计的基础。因此下面先介绍采用设计的实

7、例。真值表电路功能描述逻辑表达式或卡诺图最简与或表达式逻辑变换逻辑电路图组合逻辑电路设计的基本步骤：组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行：①逻辑抽象。将文字描述的逻辑命题转换成真值表叫逻辑抽象，首先要分析逻辑命题，确定输入、输出变量；然后用二值逻辑的0、1两种状态分别对输入、输出变量进行逻辑赋值，即确定0、1的具体含义；最后根据输出与输入之间的逻辑关系列出真值表。③根据真值表和选用逻辑器件的类型，写出相应的逻辑函数表达式。当采用SSI集成门设计时，为了获得最简单的设计结果，应将逻辑函数表达式化简，并变换为与门电路相对应的最简式。④根据逻辑函数表

8、达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。②选择器件类型。根据命题的要求和器件的功能及其资源情况决定