数字电路 数据选择器PPT课件.ppt

1 4 5数据选择器 数据选择器 概述 2 一 概述 在多个通道中选择其中的某一路 或个信息中选择其中的某一个信息传送或加以处理 将传送来的或处理后的信息分配到各通道去 数据选择器 数据分配器 多输入 一输出 选择 一输入 多输出 分配 4 5数据选择器 3 发送端 并 串 接收端 串 并 一 概述 4 5数据选择器 4 二 数据选择器 一 分类 二选一 四选一 八选一 十六选一 A1A0 通道选择信号 地址码输入 D3 D0 数据输入端 使能控制端 选择器处于工作态 1 四选一数据选择器 5 4选1数据选择器的电路分析 4选1数据选择器 Y 数据选择输出端 4路数据输入端 2位地址码输入端 使能信号输入端 低电平有效 1路数据输出端 1 逻辑电路 6 00 D0 D1 D2 D3 01 10 11 2 工作原理及逻辑功能 1 0 000D0 001D1 010D2 011D3 0 功能表 7 2 双四选一数据选择器CT74LS153 8 8路数据输入端 3个地址输入端 1个使能输入端 2个互补输出端 74LS151的逻辑图 3 八选一数据选择器CT74LS151 9 3 八选一数据选择器CT74LS151 选择器处于工作态 10 当S 0时 W的表达式为 当S 1时 W 0无效输出 74LS151的功能表 11 例1 试用最少数量的四选一选择器扩展成八选一选择器 解 1 用一片双四选一数据选择器 实现八个输入端 2 用使能端形成高位地址 实现三位地址 控制八个输入 12 例2 用8选1扩展成16选1 13 1 字的扩展 组成16选1多路器 16选1数据选择器 数据输入端 16路通道地址码 4位 16选1数据选择器 三 数据选择器应用 1 数据选择器的扩展 14 2 位的扩展 二位八选一的连接方法 15 由多路器输出Y的表达式 控制Di 就可得到不同的逻辑函数 2 数据选择器实现逻辑函数产生器 直接产生 16 逻辑函数产生器 将地址码输入A1A0 逻辑变量其余逻辑变量 Di称剩余函数 构成需要的逻辑函数 例 用四选一实现函数 解 D0 D1 D2 D3 17 18 利用数据选择器直接实现逻辑函数产生器的一般步骤 例试用74LS151产生逻辑函数 a 将函数变换成最小项表达式 b 将使能端接有效电平 c 地址信号作为函数的输入变量 注意高低位 d 数据输入作为控制信号 L m3D3 m5D5 m6D6 m7D7 于是当D3 D5 D6 D7 1和D0 D1 D2 D4 0时 74151的输出即为逻辑函数L 解 思考 多路器实现逻辑函数与译码器实现逻辑函数 两者之间有何区别与联系 思考 可否仅用一片4选1实现同样的逻辑函数 19 例用四选一数据选择器实现逻辑函数 解仔细观察函数F可以看出 F的各个与项均包含变量A C 因此 用A C作地址选择码是合适的 将F作如下变形 并与四选一的逻辑表达式进行比较可见 地址选择码A1A0 AC 数据输入分别为D0 0 D1 1 D2 D 由此画出实现电路如下图 20 2020 3 20 21 22 由多路器输出Y的表达式 3 数据选择器实现逻辑函数产生器 应用剩余函数 改变D3 D0的不同输入 可以实现不同的函数F 或者改变不同的地址输入 或地址输入的接法 也可以实现不同的函数F 在确定地址输入的条件下 决定数据输入端的逻辑变量和逻辑常量的接法 即决定剩余函数 23 4 用数据选择器实现逻辑函数 1 用2n选一数据选择器实现n变量逻辑函数 2n选1数据选择器 输出端Y的函数表达式 n变量逻辑函数的最小项表达式 若F Y 要将函数F的输入变量作为选择器的地址端 并且 24 例 用8选1数据选择器实现函数 25 2 用2n选一数据选择器实现m变量逻辑函数 m n a扩展法 将2n选一数据选择器扩展为2m选一数据选择器 例 用8选1数据选择器实现 26 b降维图法 卡诺图的维数 卡诺图的变量数 降维卡诺图 某些变量作为卡诺图内的值 记图变量 作为降维卡诺图中小方格中值的变量 降维图的作法 若记图变量为x 对于原卡诺图中 当x 0时 原图单元值为F 当x 1时 原图单元值为G 则在新的降维图中对应的单元中填入子函数 27 例 试分别用四选一和八选一选择器实现逻辑函数 解 用四选一实现 AB 地址码输入A1A0 用八选一实现 ABC 地址码输入A2A1A0 28 用四选一实现 D0 1 D3 0 用八选一实现 D0 D1 1 D2 D3 D D6 D7 0 二 数据选择器的应用 29 4 6组合电路中的竞争与冒险 竞争与冒险的判断 竞争与冒险 冒险现象的消除 30 当A B 1时 F 1 一 竞争与冒险 31 竞争 冒险 在组合电路中 信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后 由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象 表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲 常称其为毛刺 4 6组合电路中的竞争与冒险 竞争与冒险的关系 有竞争不一定产生冒险 有冒险就一定有竞争 32 二 竞争与冒险的判断 代数法 当函数表达式可以化成 即含有互补变量 A变量变化可能引起冒险 卡诺图法 如函数卡诺图上为简化作的圈相切 且相切处又无其他圈包含 则可能有险象 当A B 1时 33 三 冒险现象的消除 1 利用冗余项 只要在卡诺图两圈相切处增加一个圈 冗余 就能消除冒险 由此得函数表达式为 34 吸收法 在输出端加小电容C可以消除毛刺 但是输出波形的前后沿将变坏 在对波形要求较严格时 应再加整形电路 三 冒险现象的消除 35 3 取样法 电路稳定后加入取样脉冲 在取样脉冲作用期间输出的信号才有效 可以避免毛刺影响输出波形 加取样脉冲原则 或 门及 或非 门加负取样脉冲 与 门及 与非 门加正取样脉冲 三 冒险现象的消除 36 利用冗余项 只能消除逻辑冒险 而不能消除功能冒险 适用范围有限 三种方法比较 取样法 加取样脉冲对逻辑冒险及功能冒险都有效 目前大多数中规模集成模块都设有使能端 可以将取样信号作用于该端 待电路稳定后才使输出有效 吸收法 加滤波电容使输出信号变坏 引起波形的上升 下降时间变长 不宜在中间级使用 实验调试阶段采用的应急措施 三 冒险现象的消除 37 加法器 比较器 译码器 编码器 数据选择器和码组检验器等 任何时刻的输出仅决定于当时的输入 而与电路原来的状态无关 它由基本门构成 不含存贮电路和记忆元件 且无反馈线 根据已经给定的逻辑电路 描述其逻辑功能 根据设计要求构成功能正确 经济 可靠的电路 组合电路 组合电路的分析 组合电路的设计 常用的中规模组合逻辑模块 小结 38 5 上述组合逻辑器件除了具有其基本功能外 还可用来设计组合逻辑电路 应用中规模组合逻辑器件进行组合逻辑电路设计的一般原则是 使用MSI芯片的个数和品种型号最少 芯片之间的连线最少 6 用MSI芯片设计组