数字电路 数据选择器

1、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）,d3d0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、,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,6,0 0,d0,d1,d2,d3,0 1,1 0,1 1,（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

3、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

4、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

5、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。,20,21,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d3d0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,22,4、用数据选择器实现逻辑函数,（

6、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,23,例：用8选1数据选择器实现函数,24,（2）用2n选一数据选择器实现m变量逻辑函数（mn）,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,25,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，

7、则在新的降维图中对应的单元中填入子函数,26,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a2a1a0,27,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,28,4.6 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,29,当a=b=1时，f=1,一、竞争与冒险,30,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

8、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。,31,二、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，,32,三、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：,33,. 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,34,

9、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,35,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,36,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,37,( 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； (