数字电子技术-第3章-第1节-课件

第五章组合逻辑电路,本章重点介绍组合逻辑电路的特点、以及组合电路的分析方法和设计方法。,首先介绍组合逻辑电路的共同特点和一般分析方法及设计方法。然后介绍常用的各种中规模集成电路的组合逻辑电路的工作原理和使用方法。,最后从物理概念上说明竞争冒险现象及其形成原因，并简单介绍消除竞争冒险现象的常用方法。,常用组合电路有：全加器、译码器、编码器、多路选择器、多路分配器、数值比较器、奇偶检验电路等。这些组合电路经常使用，因此，均有中规模集成组件产品。,要求：看懂功能表，熟练使用中规模集成电路设计数字电路。,一类是组合逻辑电路,另一类是时序逻辑电路,一、组合逻辑电路特点：,电路当前得输出仅取决于当前的输入信号，输出信号随输入信号的变化而改变，与电路原来的状态无关，这种电路无记忆功能。这就是组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点。,数字逻辑电路分为两大类：,例：组合电路如图所示：,输入变量为：A、B、CI，,输出变量为：S和CO,由图可知，无论任何时刻，只要A、B和CI的取值确定了，则S和CO的取值也随之确定。与电路过去的工作状态无关。,组合逻辑电路,逻辑图本身就是逻辑功能的一种表达方式。然而用逻辑图表达逻辑功能不够直观，因此还需要将逻辑图转换为逻辑表达式或逻辑真值表的形式，使电路的逻辑功能更加直观、明显。,例如：通过逻辑图可以直接写成逻辑表达式的形式。,所以该图的逻辑表达式为：,由逻辑表达式列出真值表,全加器,二、逻辑功能描述,对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路都可以用一个框图来表示。,组合逻辑电路,输出与输入之间的逻辑关系可以用一组函数表示：,或者写成向量函数的形式：,组合电路逻辑功能特点是：输出只取决于当前输入状态，与电路过去状态无关。所以，组合电路中，不包含有存储单元。这就是组合电路在电路结构上的共同特点。,逻辑功能描述,从给定组合逻辑电路图找出输出和输入之间的逻辑关系,分析其逻辑功能.,组合电路分析步骤:,(1)根据给定逻辑电路图,从电路的输入到输出逐级写出输出变量对应输入变量的逻辑表达式。,(2)由写出的逻辑逻辑表达式,列出真值表。,(3)从逻辑表达式或真值表.分析出组合逻辑电路的逻辑功能。,三、组合电路的分析方法,解：根据给定逻辑图写出输出和输入之间的逻辑函数式。,根据逻辑函数式列出真值表,例1:分析图示电路的逻辑功能，指出该电路的用途。,功能描述,该电路当DCBA表示的输入二进制数小于或等于5时Y0为1，当输入二进制数在6和10之间时Y1等于1，当输入二进制数大于或等于11时Y2等于1。,该逻辑电路是输入4位二进制数判别电路。,组合电路的分析方法,1、写出逻辑表达式：,例2:分析图示电路的逻辑功能。,P,Q,R,S,F,BCF,000,011,101,110,2、列出真值表：,3、功能描述：,4、评价电路：,当输入相同时F=0当输入不同时F=1是二变量输入异或门。,本电路用五块门电路组成二变量输入异或门，显然用一块二输入异或门即可。,第一步：,P=AB,Q=CD,F=PQ,ABCDF,00001,00010,00100,00111,01000,01011,01101,01110,10000,10011,10101,10110,11001,11010,11100,11111,该电路是偶校验电路。,第三步：功能描述。,从真值表中可以看出：当A，B，C，D四个输入中有偶数个1时（包括全0)，输出为1，输入中有奇数个1时，输出为0.,第二步：列真值表,例3:分析图示电路的逻辑功能。,写出逻辑函数表达式。,=ABCD,P,Q,组合逻辑电路设计步骤：,1、将文字描述的逻辑命题，转换为真值表,a、分析事件的因果关系，确定输入和输出变量。一般总是把引起事件的原因定为输入变量，把引起事件的结果定为输出变量。,b、定义逻辑状态的含义。即给0，1逻辑状态赋值，确定0，1分别代表输入、输出变量的两种不同状态。,C、根据因果关系列出真值表。,2、由真值表写出逻辑表达式，并进行化简。化简形式应根据所选门电路而定。,3、画出逻辑电路图。,四、组合逻辑电路的设计方法,例1：设计一个检视交通信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯亮，而且只允许有一盏灯亮。其它情况出现，电路发生故障，要求设计一个故障检测电路，提醒维护人员修理。,1、确定输入、输出变量。,取红、绿、黄三盏灯为输入变量，分别用R、A、G表示，并规定灯亮为1，不亮为0。,取故障信号为输出变量，以Z表示，并规定正常工作状态输出Z为0，发生故障输出Z为1。,根据题意列真值表。,2、由真值表写出逻辑函数式并化简,组合逻辑电路的设计方法,由最简与或式直接可以用与门和或门组成最简单的逻辑电路。,由与非门实现,3、选用小规模集成电路实现,组合逻辑电路的设计方法,用与或非门实现,利用填1格，圈0格，,等式两边求反，得出与或非表达式。,最后画出用与或非门实现的逻辑电路图。,组合逻辑电路的设计方法,首先确定输入变量：,设：A,B,C为输入变量分别代表参加表决的逻辑变量，,F为输出变量，表示输出结果。,规定：A,B,C为1表示赞成，为0表示反对。,F=1表示通过，F=0表示反对。,AB,AC,第二步：函数化简,第三步：画逻辑电路图,解：第一步：列真值表,真值表,例1:设计一个三变量表决器，其中A具有否决权。,例2:,有四台设备，每台设备用电均为10KW。这四台设备由两台发电机供电，一台发电机F1功率为10KW，另一台F2为20KW。四台设备不允许同时工作，而且至少有一台工作。试设计一个供电控制电路。,解：,设A,B,C,D分别代表四台设备。,规定:1表示工作:0表示不工作。,F1,F2分别代表二台发电机。,规定:1表示工作，0表示不工作。,由真值表写出逻辑表达式,通过