组合逻辑电路概述组合逻辑电路的基本分析和设计方学习教案

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1、会计学1组合逻辑电路组合逻辑电路 概述概述 组合逻辑电路的基本分组合逻辑电路的基本分析析(fnx)和设计方和设计方第一页，共150页。)(),(),(212111AFYaaafyaaafynmmn即第1页/共150页第二页，共150页。记忆功能。nb.电路结构特点n只由逻辑门组成，不包含记忆元件，输出(shch)n和输入之间无反馈。第2页/共150页第三页，共150页。n第3页/共150页第四页，共150页。例例1 1：已知组合：已知组合(zh)(zh)逻辑电路如下图逻辑电路如下图11=1=1COCI第4页/共150页第五页，共150页。n例nnn故上述逻辑电路(lu j din l)为一位全

2、加器电路。 第5页/共150页第六页，共150页。( (卡诺图卡诺图) )逻辑逻辑(lu j)(lu j)表达式表达式逻辑图逻辑图真值表真值表功能功能(gngnng)(gngnng)第6页/共150页第七页，共150页。nn第7页/共150页第八页，共150页。图图3.2.1 例例2逻辑电路逻辑电路图图第8页/共150页第九页，共150页。n F1T1+T3nABC+(A+B+C)nABC+(A+B+C)2FBCACABBCACAB2F第9页/共150页第十页，共150页。表表3.2.1 【例例2】真值表真值表第10页/共150页第十一页，共150页。第11页/共150页第十二页，共150页。

3、BCACABFC)B(AC) A(B CBACBACBAABCF21第12页/共150页第十三页，共150页。n（2） 列出真值表；n（3） 根据真值表写出函数表达式，利用n公式或卡诺图化简输出函数表达式；n（4） 根据最简输出函数表达式画出逻辑图。第13页/共150页第十四页，共150页。n成如下真值表。n（2） 注意：十进制只有十个数符，而4位n8421码有十六种组合(zh)状态。其中四位8421码中n10101111属于禁用码。在填写卡诺图时可将它第14页/共150页第十五页，共150页。n在实际工程中,尽量使元器件数量最少。G0nG1已采用异或逻辑门,不妨G3也采用异或门电路.n332

4、32321010BG , BBGBBG , BBG322BBG第15页/共150页第十六页，共150页。第16页/共150页第十七页，共150页。第17页/共150页第十八页，共150页。第18页/共150页第十九页，共150页。第19页/共150页第二十页，共150页。n展成十六位，乃至于三十二位nnn第20页/共150页第二十一页，共150页。n虑到i位的进位输出COi，它实际上是i+1位的进n位输入。最后再注意两数相加后的本位数值。n令输入变量为：nAi 二进制数A的第i位数值第21页/共150页第二十二页，共150页。n的进位输入n（2） 列出真值表n由上述分析可知，两个一位二进制数相

5、加n实际上变为三个二进制数相加的问题n即 Ai+Bi+CIi。第22页/共150页第二十三页，共150页。输输 入入输输 出出COi-1AiBiCOiFi0000111100110011010101010001011101101001第23页/共150页第二十四页，共150页。第24页/共150页第二十五页，共150页。iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiCIBA )B A(CI)BA(CI BACIBACIBACIBACIF)B(ACIBA CIACIBBACO 第25页/共150页第二十六页，共150页。第26页/共150页第二十七页，共150页。n缺点：运算

6、速度慢。0F1F2F3F0CI0CO1CI1CO2CI2CO3CI3CO3CO0CI0A0B1A1B2A2B3A3B第27页/共150页第二十八页，共150页。n入均是来自输入变量的函数。现用递推法求出各n位的输出函数和进位输出函数。第28页/共150页第二十九页，共150页。n即 CO3F3F2F1F0 二进制和项第29页/共150页第三十页，共150页。iiiiii1-iiiiiiBAGBAPCOCIYBAX第30页/共150页第三十一页，共150页。iiiiiiiiiiiiiCIPG )BA(CIBACOYBAF），（其中00000000000000BAG BAPCIPGCOCIBAF第

7、31页/共150页第三十二页，共150页。111011000111111011000110100111111FABCO AB(GP CI )COGPCIGPCO GP (GP CI ) GPGPP CIGA B PAB其中第32页/共150页第三十三页，共150页。），（其中2222220 012012122001011221222001011221222BAP BAG CIPPPGPPGPG )CIPPGPG(PG COPGCO)CIPPGPG(BA COBAF第33页/共150页第三十四页，共150页。00123012312323300120121223330012012122332333

8、CIPPPPGPPPGPPGPG )CIPPPGPPGPG(PGCO)CIPPPGPPGP(GBA COBAF第34页/共150页第三十五页，共150页。00121 -nn0121 -nn1 -nnnn1 -nnnnCIPPP.PP GPP.PP.GPGCOCOBAF第35页/共150页第三十六页，共150页。nniiiiiiiiiiiiiGP BA)BA( )BA)(BA(BAX1 - iiiiiiiiiCOGP YXY)BA(F第36页/共150页第三十七页，共150页。000000000000000CIGP CIGGP)CIP(GCOCIGPF02101110111CIGGPGPCOCO

9、GPF第37页/共150页第三十八页，共150页。n 001201212211222CIGGGPGGPGPCOCOGPF00123012312323332333CIGGGGPGGGPGGPGPCOCOGPF第38页/共150页第三十九页，共150页。001 - nn0121 - nn2- n1 - nn1 - nnnn1 - nnnnCIG.GGPGG.GG.PGGPGPCOCOGPF第39页/共150页第四十页，共150页。第40页/共150页第四十一页，共150页。n缺点：速度(sd)较慢第41页/共150页第四十二页，共150页。第42页/共150页第四十三页，共150页。n的办法是，把

10、四位运算单元作一组。用类拟超n前进位CO3、CO7、CO11、CO15，从而实现n各片间的快速进位。第43页/共150页第四十四页，共150页。n的8421码转成余3码。n解：以8421码为输入，余3码为输出，即可n列出代码转换的真值表，如下表所示。第44页/共150页第四十五页，共150页。输入（输入（8421码）码）输出（余输出（余3码）码）A3A2A1A0Y3Y2Y1Y000000011000101000010010100110110010001110101100001101001011110101000101110011100第45页/共150页第四十六页，共150页。0011AAAA

11、01230123yyyy第46页/共150页第四十七页，共150页。n“+”，“-”，“=”或其它符号等。n编码器通常有二进制编码器，十进制编码n器及优先编码器等。下面举两个典型编码器来n说明编码器的工作原理。第47页/共150页第四十八页，共150页。第48页/共150页第四十九页，共150页。753107632176542IIIIyIIIIyIIIIy第49页/共150页第五十页，共150页。第50页/共150页第五十一页，共150页。制编码器2y1y0y1117I6I5I4I3I2I1I第51页/共150页第五十二页，共150页。n生活中也是存在n的。例如：n职称：校长 副校长 部长 院

12、长 系主任 室主任 课题组长 教员n权力码：7 6 5 4 3 2 1 0第52页/共150页第五十三页，共150页。n键盘系统中，它有二进制和十进制两种，这里只n介绍二进制优先编码器。第53页/共150页第五十四页，共150页。n不需要编码的情况下剩n余优先权最大就应该轮到6号线了，依次类推。第54页/共150页第五十五页，共150页。第55页/共150页第五十六页，共150页。n而不是以原码n的形式进行编码。例如对应数据线7的编码号：nA2A1A0原码为111，而反码却为000；n数据6对应输出。nA2A1A0的原码为110，反码应为001；第56页/共150页第五十七页，共150页。第5

13、7页/共150页第五十八页，共150页。数表达式：1E1E1E第58页/共150页第五十九页，共150页。6421E643E65E7E 7654321E 76543E765E7EA1111111106421E643E65E7EA 11110第59页/共150页第六十页，共150页。76543210EE EEEEG76543210EE4E5E6E7EA542E453E6E7EA110101s101111211111第60页/共150页第六十一页，共150页。第61页/共150页第六十二页，共150页。第62页/共150页第六十三页，共150页。nE00,.0E第63页/共150页第六十四页，共1

14、50页。有“0”输入，则高位片n或低位片Gs为“0”，16位编码器Gs也为0，表n明，16位编码器在对输入信号进行编码。第64页/共150页第六十五页，共150页。n A-B =0 A=Bn 0 A B第65页/共150页第六十六页，共150页。第66页/共150页第六十七页，共150页。n FA =B = A Bn FA B)F(A=B)F(AY(1)=D;第106页/共150页第一百零七页，共150页。第107页/共150页第一百零八页，共150页。第108页/共150页第一百零九页，共150页。n信号决定。第109页/共150页第一百一十页，共150页。输入输入输出输出DAAYD000D

15、0D101D1D210D2D311D3第110页/共150页第一百一十一页，共150页。013012011010AADAADAADAADY 第111页/共150页第一百一十二页，共150页。n择器逻辑(lu j)图第112页/共150页第一百一十三页，共150页。第113页/共150页第一百一十四页，共150页。n图3.3.39 8选1数据(shj)选择器74151第114页/共150页第一百一十五页，共150页。输入输入输出输出A2A1A0Y1010000D00001D00010D00011D00100D00101D00110D00111D0STY0D1D2D3D4D5D6D7D第115页/

16、共150页第一百一十六页，共150页。第116页/共150页第一百一十七页，共150页。第117页/共150页第一百一十八页，共150页。第118页/共150页第一百一十九页，共150页。nF(A,B,C)=AB+AC+BCn=AB(C+ )+A(B+ )C+(A+ )BCn =n =CBAABCCABCBABCA ) 7 , 6 , 5 , 3(m3 第119页/共150页第一百二十页，共150页。ST第120页/共150页第一百二十一页，共150页。n图3.3.44 函数(hnsh)F(A,B,C)逻辑图第121页/共150页第一百二十二页，共150页。nn时，也可采用扩展(kuzhn)法

17、。n(3) 降维法n若输入变量数m大于现有选择器地址端数nn时，还可以采用降维法。第122页/共150页第一百二十三页，共150页。请参阅参考文n献5。第123页/共150页第一百二十四页，共150页。nENTITY mux_4 ISn PORT (D:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWn NTO 0);n A:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWn NTO 0);第124页/共150页第一百二十五页，共150页。n D(3)WHEN A=”11”ELSEnZ;nEND arch;第125页/共150页第一百二十六页，共150页。第126页/共150页第一百二十七

18、页，共150页。第127页/共150页第一百二十八页，共150页。n化，且由于变化的快慢不同，使到达某点有先有n后而产生竞争，这种竞争称功能竞争。如果输入n信号中，只有某一个输入变量发生变化，在电路n中经过不同的路径达到某点的时间有先有后而产第128页/共150页第一百二十九页，共150页。第129页/共150页第一百三十页，共150页。BABABA第130页/共150页第一百三十一页，共150页。第131页/共150页第一百三十二页，共150页。n如果可能产生则有竞争冒险，否则就没有。在n有竞争冒险存在的情况下，而负载又是对干扰n脉冲敏感的电路，就应设法消除。n下面介绍几种方法(fngf)。

19、第132页/共150页第一百三十三页，共150页。n冲必须与输入信号的转换同步，而且它的宽度(kund)不n应小于电路从一个稳态到另一个稳态所需要的过n渡时间t。第133页/共150页第一百三十四页，共150页。n图3.4.4 消除(xioch)竞争冒险的几种方法第134页/共150页第一百三十五页，共150页。,n而且它们的宽度也与选通脉冲相同。例如，当输n入信号变为11以后，Y3并不马上变成高电平,而n要等到P2出现时，它才给出一个正脉冲。第135页/共150页第一百三十六页，共150页。(y )数量级，所以在nTTL电路中，只要Cf有几百皮法的数量，就足以n把干扰脉冲消弱至开门电平以下。

20、第136页/共150页第一百三十七页，共150页。n Y=AB+ C=A1+ 1=A+n若从1变为0（或从0变为1），则在门G4的输入(shr)n端会发生竞争，因此输出可能出现干扰脉冲。AAAA第137页/共150页第一百三十八页，共150页。n时，分析有无竞争冒险存在的一个简便方法,n就是写出函数的与或表达式，画出函数的卡诺n图。检查有无几何相邻的乘积项（两个不同的A第138页/共150页第一百三十九页，共150页。n Cm3= BC的，如果在表n达式中增加一项由这两个相邻最小项组成的乘积n项BC，则即可消除由单个变量A改变状态时产n生的竞争(jngzhng)冒险。AAAA第139页/共15

21、0页第一百四十页，共150页。nnn图3.4.6 Y的卡诺图第140页/共150页第一百四十一页，共150页。nn 00n 01n 11 图3.4.7n 10 卡诺图CBAD1100011001110001DCAABABC C第141页/共150页第一百四十二页，共150页。，时，输出端也可n能出现过渡干扰脉冲。n用增加冗余项的方法消除竞争(jngzhng)冒险。增n加冗余项 D、ABC，即取Y= +BD+AC +n D+ABC，这样一来，函数表达式虽然不是最CBADACBDCACBADCA第142页/共150页第一百四十三页，共150页。第143页/共150页第一百四十四页，共150页。n同

22、样也具备简单易行的优点，它的缺点是导致输n出波形的边沿变坏，这在有些情况下不是不可取n的。至于修改逻辑设计的方法，如果应用得当，n有时可以收到最理想的结果。n例如，在图3.4.5所示电路中，如果门G5在逻辑第144页/共150页第一百四十五页，共150页。n权衡一下这样做是否值得。第145页/共150页第一百四十六页，共150页。n析和设计方法。n组合逻辑电路的分析方法是根据逻辑图，n分析得到该图的功能。其分析步骤如下：第146页/共150页第一百四十七页，共150页。n（5）说明给定电路的基本功能。n而组合逻辑电路的设计方法是根据要求，n设计符合要求的逻辑电路。其设计方法步骤如第147页/共150页第一百四十八页，共150页。化简法化简函数n表达式；n（4）根据最简函数表达式，画出逻辑图.第148页/共150页第一百四十九页，共150页。n4辑电路时遇到最棘n手的问题是组合逻辑电路竞争冒险(mo xin)问题。本章n只介绍竞争冒险(mo xin)的基本概念，产生的原因及一n般消除方法。第149页/共150页第一百五十页，共150页。