数字电路4(组合逻辑).ppt

1、第3章 组合逻辑电路,学习要点： 组合逻辑电路的分析方法 组合逻辑电路的设计方法 组合逻辑电路中的竟争与冒险,一、组合逻辑电路的基本特点,二、组合逻辑电路的分析方法,一、 组合逻辑电路的分析,组合电路：电路在任何时刻的输出仅由同一时刻的输入 组合有关，与电路当前状态无关。 组合电路的特点： （1）没有反馈延迟通路。 （2）不含有记忆元件。 （3）输入变量一旦确定，输出状态是唯一的且被确定。 （4）输出状态不影响输入状态，电路的历史状态也不 影响输出状态。,1、组合逻辑电路的基本特点,2、组合逻辑电路的分析方法,逻辑图,逻辑表达式,1,1,最简与或表达式,化简,2,2,从输入到输出逐级写出,例3

2、-1：,最简与或表达式,3,真值表,3,4,电路的逻辑功能,当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。,4,逻辑图,逻辑表达式,例3-2：,最简与或表达式,真值表,用与非门实现,电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。,电路的逻辑功能,3. 总结：,组合电路分析是对数字电路进行检修和改进时，了解电路具体功能的重要手段，组合电路的分析步骤： 逻辑图写出逻辑表达式逻辑表

3、达式化简 列出真值表逻辑功能描述。 在许多情况下，如果用中、大规模集成电路来实现组合函数，可以取得事半功倍的效果。,二、组合逻辑电路的设计,1.设计组合逻辑电路的步骤:,真值表,电路功能描述,例3-3：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。,设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。,1,1,2. 组合逻辑电路的设计实例,2,逻辑表达式或卡诺图,最简与或表达式,化简,3,

4、2,已为最简与或表达式,4,逻辑变换,5,逻辑电路图,用与非门实现,用异或门实现,真值表,电路功能描述,例3-4：用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明成功的灯才亮。,设主裁判为变量A，副裁判分别为B和C；表示成功与否的灯为Y，根据逻辑要求列出真值表。,1,1,2,2,逻辑表达式,3,卡诺图,最简与或表达式,化简,4,5,逻辑变换,6,逻辑电路图,3,化简,4,1,1,1,Y=,AB,+AC,5,6,例:,设计一个一位数字比较器。两

5、数A、B。如果AB，那么L1 =1, L2= L3=0。若A和B的关系是A=B，L2 =1，AB，则分别只有L3=1。 提示：比较器电路，清华教材P125图3.29、图3.2.10有电路图可参考，也可自行设计，用灯的亮灭列表说明结果。,3.1 竞争与冒险产生的原因,在实际的电路中，由于从输入到输出存在不同的通路，而这些通路上门电路的级数不同，或者电路平均延迟时间有差异，从而使信号经不同通路传输到输出级所需的时间不同，这种时差现象称为竞争。,在实际工程中，常需要考虑排除这些情况，使电路能可靠工作。,竞争现象可能会使电路输出干扰脉冲（电压毛刺），造成系统中某些环节误动作，这种现象称为冒险 。,干扰信号,产生竞争冒险的原因：主要是门电路的延迟时间产生的。,根据出现的尖脉冲的极性，冒险可分为偏“1”冒险和偏“0”冒险,3.2 竞争与冒险的检查与消除方法,1冒险现象的判别 （1）代数法。首先找出具有竞争能力的变量，然后逐次改变其他变量，判断是否存在冒险，是何种冒险。,例3-5:,偏“1”冒险：,偏“0”冒险：,是否存在冒险现象。,解：由函数可以看出变量A具有竞争能力，且当,时,将产生偏“1”冒险。,判断,（2）卡诺图法。在函数卡诺图中，凡是存在卡诺圈相切而不相交的情况，都存在竞争冒险现象。,有圈相