数字电子技术基础第四章-组合逻辑电路ppt课件

1、逻辑门逻辑门与门与门或门或门非门非门与非门与非门或非门或非门异或门异或门同或门同或门逻辑门电路的种类及其逻辑功能逻辑门电路的种类及其逻辑功能逻辑运算逻辑运算与与或或非非与非与非或非或非异或异或同或同或可以实现一样逻辑功能的门电路因可以实现一样逻辑功能的门电路因其种类不同而具有不同的外部电气其种类不同而具有不同的外部电气特性：如：输入输出伏安特性决议特性：如：输入输出伏安特性决议了其带负载才干；在运用时对多余了其带负载才干；在运用时对多余输入端的处置等等输入端的处置等等逻辑门电路的种类及其逻辑功能逻辑门电路的种类及其逻辑功能种类：广泛运用的是种类：广泛运用的是CMOS门电路和门电路和TTL门电路

2、门电路CMOS门电路：构成其的中心元件为门电路：构成其的中心元件为MOS管，管， 是半导体元件中场效应管的一是半导体元件中场效应管的一 种，其最大的优点是：静态功种，其最大的优点是：静态功 耗低，集成度高。耗低，集成度高。TTL门电路：构成其的中心元件为半导体三极管，门电路：构成其的中心元件为半导体三极管， 是运用最早的集成电路，呼应速度快是运用最早的集成电路，呼应速度快 但其静态功耗高，所以集成度低。但其静态功耗高，所以集成度低。BCE半导体器件知识半导体器件知识N型型P型型本征本征PN具有单导游电性，所以它相当于受外加电压极性具有单导游电性，所以它相当于受外加电压极性控制的开关控制的开关设

3、设VCC = 5VVCC = 5V，加到，加到A,BA,B的的VIH=3V VIL=0VVIH=3V VIL=0V，二极管导，二极管导通时通时 VDF=0.7V VDF=0.7V ，S (Source)：源极G (Gate)：栅极D (Drain)：漏极B (Substrate):衬底加强型管加强型管衬底衬底反型层反型层大到一定大到一定值才开启值才开启DDOHOGSILIVVvTthVVv 截截止止当当)(0)( OLOGSIHIVvTthVVv导导通通当当NN实现逻辑反实现逻辑反MOS管的根本开关电路管的根本开关电路由于由于RD的存在，的存在，增大了电路的增大了电路的功耗功耗CMOS门电路的

4、种类门电路的种类反相器反相器是构成其他种类是构成其他种类CMOS集成电路的单元电路之一集成电路的单元电路之一输入端不允许悬空输入端不允许悬空CMOS门电路的种类门电路的种类CMOS门电路的种类门电路的种类CMOS门电路的种类门电路的种类DDV)(CDABY 输出端可以实现输出端可以实现“线与线与可用于电平转换可用于电平转换CMOS门电路的种类门电路的种类CMOS门电路的种类门电路的种类是构成其他种类是构成其他种类CMOS集成电路的单元电路之一集成电路的单元电路之一)(高阻时，时，ZYNEAYNE10CMOS门电路的种类门电路的种类NPN型型BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄

5、，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：结集电区：结面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结BCEPNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型BECBECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结BCE晶体管的开关特性晶体管的开关特性发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏发射结反偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏TTL门电路的种类门电路的种类+VC C(Uo)(Ui)D2D1AYR14KT1R21.6KR4130T5T4T2R31K反相器反相器 输入端允许悬空输入端允许悬

6、空TTL门电路的种类门电路的种类+VCC(Uo)D2CYR14KT1R21.6KR4130T5T4T2R31KAB与非门与非门TTL门电路的种类门电路的种类CCVABF1R1R1T1T2T2T4T5T或非门或非门TTL门电路的种类门电路的种类TTL门电路的种类门电路的种类有关半导体元件的相关知识和门有关半导体元件的相关知识和门电路的详细电路构造、任务原理、电路的详细电路构造、任务原理、电气特性等我们将在后面学习，电气特性等我们将在后面学习，为使同窗们对数字逻辑电路有一为使同窗们对数字逻辑电路有一个初步系统的认识，我们首先学个初步系统的认识，我们首先学习组合逻辑电路习组合逻辑电路第四章第四章 组

7、合逻辑电路组合逻辑电路本章义务：本章义务：1.1.组合逻辑电路的分析与设计方法组合逻辑电路的分析与设计方法2.2.常用组合逻辑模块的运用常用组合逻辑模块的运用逻辑电路逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路现时的输出仅取决于现时的输入现时的输出仅取决于现时的输入除与现时输入有关外还与原形状有关除与现时输入有关外还与原形状有关留意：组合逻辑电路与时序逻辑电路留意：组合逻辑电路与时序逻辑电路 在逻辑功能与电路构造上的差别在逻辑功能与电路构造上的差别组合逻辑组合逻辑 电路电路1a2ana1y2ymy组合逻辑电路的框图组合逻辑电路的框图)(AFY ）aa(afy)aa(afy)aa(a

8、fynmmnn21212221111.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。分析步骤：分析步骤：2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进展化用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进展化简。简。3.列出输入输出形状真值表并得出结论。列出输入输出形状真值表并得出结论。电路电路 构造构造输入输出之间输入输出之间的逻辑关系的逻辑关系4.2.1 4.2.1 组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析根据要求设计出实践最简逻辑电路根据要求设计出实践最简逻辑电路步骤：步骤：根据已有根据已有门电路门电路化简化简1.确定输入输出变量确定输入输出变量2.逻辑赋值逻辑赋值3.列真值表列真值表假设信号灯假设信

9、号灯出现缺点，出现缺点，Z为为1RAGZ设计一个监视交通讯号灯任务形状的逻辑电路设计一个监视交通讯号灯任务形状的逻辑电路,每一组每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，正常任务时，任何信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，正常任务时，任何时辰必有一盏灯亮，而且只需一盏灯亮。当出现其它时辰必有一盏灯亮，而且只需一盏灯亮。当出现其它点亮形状时，电路出现缺点，发出报警信号，提示任点亮形状时，电路出现缺点，发出报警信号，提示任务人员维修。务人员维修。 因：交通讯号灯因：交通讯号灯R、A、G任务形状能否正常任务形状能否正常 果：报警器果：报警器Z能否响能否响 每盏灯有两种形状：每盏灯有两种形状： 亮亮 灭灭 报警器

10、有两种形状：报警器有两种形状： 响响 不响不响 设计一个监视交通讯号灯任务形状的逻辑电路设计一个监视交通讯号灯任务形状的逻辑电路,每一组信号灯每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，正常任务时，任何时辰必有一盏由红、黄、绿三盏灯组成，正常任务时，任何时辰必有一盏灯亮，而且只需一盏灯亮。当出现其它点亮形状时，电路出灯亮，而且只需一盏灯亮。当出现其它点亮形状时，电路出现缺点，发出报警信号，提示任务人员维修。现缺点，发出报警信号，提示任务人员维修。1010解：解：RA B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1

11、1 因因果果AGRZ10010111RAGRAGGRAAGRGARZ根据题意列出逻辑真值表。根据题意列出逻辑真值表。RAG101011010001011110RGRAAGGARRARGAGGARZRARGAGGARZ)()()() ( )(RARGAGGARZRARGAGGARZ用与非门实现用与非门实现用中规模集成芯片实现用中规模集成芯片实现A0A1D0D1D2D3YS301201101001DAADAADAADAAYRAGGRAGARAGRGARZZGRARAGARAGRGARZ1 1 令令ZY AARA01GD 0GDD2113D4.3.1 编码器编码器编码就是把输入的每一个高低电平编码就

12、是把输入的每一个高低电平编成一个对应的二进制代码。编成一个对应的二进制代码。8线线 - 3线编码器线编码器一、普通编码器一、普通编码器有有8个输入端为个输入端为I1 I8，有，有3个输出端为个输出端为Y1、Y2、Y3设计编码器的过程与设计普通的组合逻辑电路设计编码器的过程与设计普通的组合逻辑电路一样，首先要列出形状表，然后写出逻辑表达式并一样，首先要列出形状表，然后写出逻辑表达式并进展化简，最后画出逻辑图。进展化简，最后画出逻辑图。I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 Y3 Y2 Y1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0

13、 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 真值表真值表86421IIIIY 8642IIII 87432IIIIY 87653IIIIY 低电平有效低电平有效76543210IIIIIIIISEXSYY012YYY8线线-3线优先编码器线优先编码器74HC148输入输出管脚均为输入输出管脚均为低电平有效低电平有效07II:编码输入端编码输入端02YY:编码输出端编码输出端SY:选通输出

14、端选通输出端EXY:扩展端扩展端为有效输出时，表示芯片处于任务形状，但无编码输入为有效输出时，表示芯片处于任务形状，但无编码输入为有效输出时，表示芯片处于任务形状，且有编码输入为有效输出时，表示芯片处于任务形状，且有编码输入为有效输入时，表示使芯片处于任务形状为有效输入时，表示使芯片处于任务形状:任务控制端任务控制端 S15AEXSYYEXSYY0EXY815AA0EXY815AA用用74HC148设计组合逻辑电路设计组合逻辑电路某医院有一、二、三、四号病室四间每室设有呼叫某医院有一、二、三、四号病室四间每室设有呼叫按钮，同时在护士值班室对应地装有一号、二号、按钮，同时在护士值班室对应地装有一

15、号、二号、三号、四号三号、四号4个指示灯。一、二、三、四号病室优个指示灯。一、二、三、四号病室优先权依次减弱，试用先权依次减弱，试用74HC148和门电路设计满足和门电路设计满足上述要求的逻辑电路，给出控制四个指示灯形状上述要求的逻辑电路，给出控制四个指示灯形状的高低电平信号的高低电平信号 S76543210IIIIIIII012YYY4321LLLL0124012301220121YYYLYYYLYYYLYYYLS1S2S3S4L4L3L2L10124012301220121YYYLYYYLYYYLYYYL上节课回想上节课回想组合逻辑电路组合逻辑电路(combinational logic

16、circuit)的设计的设计编码器编码器(encoder)优先编码器优先编码器(priority encoder)译码是编码的逆过程，即将某个二进制代码译码是编码的逆过程，即将某个二进制代码翻译成对应输出线上的高低电平或另外一个代码翻译成对应输出线上的高低电平或另外一个代码一、二进制译码器一、二进制译码器将将n种输入的组合译成种输入的组合译成2n种电路形状。种电路形状。也叫也叫n线线-2n线译码器。线译码器。2-4线译码器线译码器74LSS3Y0Y1Y2Y0A1A74LS功能表功能表 A1 A0 1 X X 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1

17、 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 S0Y1Y2Y3Y输入输入输出输出0010)(mAAY 1011)(mAAY 212)(mAAY 3013)(mAAY S3Y0Y1Y2Y0A1A74LS例：利用例：利用2-4线译码器分时将采样数据送入计算机。线译码器分时将采样数据送入计算机。0Y1Y2Y3Y0A1AS2-4线译线译码器码器ABCD三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门AEBECEDE总线总线000全为全为1任务原理：以任务原理：以A0A1=00为例为例数据数据0Y1Y2Y3Y0A1AS2-4线译线译码器码器ABCD三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门AEBECE

18、DE总线总线脱离总线脱离总线3线线-8线译码器线译码器70127201221012100120mAAAYmAAAYmAAAYmAAAY.70127201221012100120mAAAYmAAAYmAAAYmAAAY.32SS 01234567YYYYYYYY77221100.mYmYmYmY 最小项译码器最小项译码器 附加控制端从原那么上讲从原那么上讲,用用n线线-2n线译码器线译码器可以实现恣意可以实现恣意n变量逻辑函数变量逻辑函数77221100.mYmYmYmY ABCCBBCAZCABBAZCBABCZCABBCAACZ4321NoImageABCCBBCAZCABBAZCBABCZ

19、CABBCAACZ4321),(),(),(),(742053273165434321mABCCBBCAZmCABBAZmCBABCZmCABBCAACZ)(),()(),()(),()(),(74204532373126543174205327316543mmmmmZmmmmZmmmmZmmmmmZ),(),(),(),(742053273165434321mABCCBBCAZmCABBAZmCBABCZmCABBCAACZ)(),()(),()(),()(),(74204532373126543174205327316543mmmmmZmmmmZmmmmZmmmmmZiimZ D3=1D3=0上节课回想上节课回想) 90( imYii三、显示译码器三、显示译码器BCD8421码码显示译码器显示译码器显示器件显示器件在数字系统中，经常需求将运算结果用人们在数字系统中，经常需求将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器。习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器。显示器件：显示器件：常用的是七段显示器件常用的是七段显示器件abcdefgaYbYcYdYeYfYgYabcdefg从一组数据中选择一路信号进展传输的电路，称为数从一组数据中选择