第四章组合逻辑电路一

第4章组合逻辑电路

CombinationalLogicCircuit2024/4/1824.1组合逻辑电路的分析

4.2组合逻辑电路的设计

4.3组合逻辑电路的竞争和冒险

4.4组合逻辑电路的经典设计介绍

4.5组合逻辑的可编程电路实现2024/4/183本章基本要求理解组合逻辑电路的特点、分析方法和设计方法理解组合逻辑电路中的竞争冒险及其消除方法了解、熟悉一些常用组合逻辑电路的概念、原理和设计过程编码器、译码器显示电路数据选择器、数据分配器数值比较器加法器了解、掌握使用一些中规模集成电路设计组合电路的方法2024/4/184组合逻辑电路的定义、特点任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与先前状态无关的逻辑电路Li=f(A1,A2,……,An)(i=1,2,……m)特点：输出、输入之间无反馈延迟通路；电路中不含记忆单元。2024/4/1854.1组合逻辑电路的分析2024/4/186组合逻辑电路的分析步骤：由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式化简和变换各逻辑表达式列出真值表根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路分析，确定其功能2024/4/187例1P141L=A⊕B⊕C=(A⊕B)⊕CABCZ=A⊕BL=Z⊕C0000000101010110111010011101101100011101奇校验电路2024/4/188输入输出ABSC0000011010101101半加器S=SumC=Carry例22024/4/189波形分析例1的波形分析图例2的波形分析图2024/4/18104.2组合逻辑电路的设计2024/4/1811组合逻辑电路的设计步骤根据对电路逻辑功能的要求，列出真值表由真值表写出逻辑表达式简化和变换逻辑表达式最少的门电路尽量使用最少的集成电路器件和种类画出逻辑电路图2024/4/1812基本集成逻辑器件

54/74xx00

——4个2输入与非门

54/74xx02

——4个2输入或非门

54/74xx04

——6个非门

54/74xx08

——4个2输入与门

54/74xx86

——4个异或门

54/74xx244

——8位三态传输门

54/74xx245

——8位双向三态传输门2024/4/181354/7400一片芯片内包含4个两输入的与非门TTL或CMOS工艺SN74LS00、SN74HCT00……双列直插（DIP）或SOIC、TSSOP……封装2024/4/181454/7402一片芯片内包含4个两输入的或非门2024/4/181554/74046个非门2024/4/181654/74084个两输入与门2024/4/181754/74864个异或门2024/4/181854/74244三态总线驱动器2024/4/181954/74245双向三态总线驱动器2024/4/1820例4.2.1信号排队电路输入输出I0I1I2L0L1L20000001XX10001X010001001I0=直达ZI1=特快TI2=普快K2024/4/1821例4.2.1两个反相器（1片7404）三个与门（1片7408）1片7400（与非门）和1片7404（非门）2024/4/1822例4.2可逆4位码变换电路功能：

C=1时，电路将8421码转换为格雷码

C=0时，电路将格雷码转换为8421码44C可逆4位码变换电路格雷码格雷码8421码8421码2024/4/1823例4.2——真值表输入输出(Yi=Cgi+Cbi)X3X2X1X0g3g2g1g0b3b2b1b00000000000000001000100010010001100110011001000100100011001110101011101100110010101000111010001011000110011111001110111101010111111001011111011011100101010001101101110011110100110111111100010102024/4/1824例4.2——g函数卡诺图2024/4/1825例4.2——b函数卡诺图2024/4/1826例4.2——g、b函数逻辑表达式2024/4/1827例4.2——总函数逻辑表达式2024/4/18282024/4/1829设计原则用异或门代替与门和或门，电路可能会比较简单尽可能使某些输出作为另一些输出的输入条件综合考虑使式中的相同项尽量多2024/4/18304.3组合逻辑电路的竞争和冒险2024/4/1831组合逻辑电路中的竞争冒险所有门电路都会有门传输延迟时间（tpd）不同的信号通道之间，信号可能因为路径传输延迟时间不同，到达的时间也不同，这种现象称为竞争不同通道上，门的级数不同不同通道上，门电路的传输延迟时间不同不同通道上，电路连线的传输延迟时间不同（针对高速电路信号的传播而言）由于不同通道上信号延迟时间的不同造成在电路在变化瞬间可能与稳态的输出不同，该现象叫竞争－冒险2024/4/1832“1”冒险：产生正向窄脉冲错误“0”冒险：产生负向窄脉冲错误组合逻辑电路中的竞争冒险2024/4/1833竞争&冒险的定义（P150）竞争：当一个逻辑门的两个输入端的信号同时向相反方向变化，而变化的时间有差异的现象，称为竞争由竞争而可能产生的输出干扰脉冲现象称为冒险2024/4/1834异或门输入00变化为11的时候，虽然输入信号向相同方向变化，但是仍然会造成竞争。竞争的本质因而竞争的定义应该为：当输入信号同时变化，但因变化的时间有差异而造成输出端产生干扰脉冲的现象，成为输入信号的竞争。课本所说的相反方向（P150图下面一段），是指两种最基本的逻辑门与门和或门而言的。2024/4/1835检查竞争－冒险现象的方法输出端函数在一定条件下能简化为2024/4/1836消除竞争－冒险现象的方法发现并消除互补变量修改逻辑设计，增加冗余乘积项输出端并联电容器引入封锁/选通脉冲2024/4/1837消除竞争冒险的方法

——发现并消除互补变量F=(A+B)(A+C) B=C=0时，F=AA——有竞争冒险展开：

F=AA+AC+AB+BC =AC+AB+BC——无竞争冒险2024/4/1838消除竞争冒险的方法

——增加冗余乘积项A=B=1时，会出现“0”冒险2024/4/1839消除竞争冒险的方法

——输出端