重庆大学数电复试资料.ppt

4.1组合逻辑电路的结构和特点4.2组合逻辑电路的分析方法4.3组合逻辑电路的稳态波形图4.4组合逻辑电路的设计方法*4.5组合逻辑电路的竞争冒险,第4章组合逻辑电路的分析和设计方法,数字电路分组合电路和时序电路两大类。,4.1组合逻辑电路的结构和特点,组合逻辑电路:任一时刻的输出状态仅取决于该时刻各输入状态组合的数字电路。,由真值表知，电路将输入二进制码A3A2A1转换输出循环码Y3Y2Y1。即任何时刻，输入一组二进制码，输出便是该组码对应的循环码，而与时间变量无关。,组合电路任一时刻的输出状态仅取决于该时刻各输入的状态组合，而与时间变量无关。,组合电路的结构和特点组合电路是由逻辑门（表示的数字器件）和电子元件组成的电路，电路中没有反馈，没有记忆元件；,多输入多输出组合逻辑电路方框图,输入变量,输出变量,同一功能电路有多种形式：,end,4.2组合逻辑电路的分析方法,分析流程：,给定逻辑图,写输出表达式,化简,列真值表,电路功能,例4.1试分析组合电路的逻辑功能。,解：1)由电路逐级写出表达式：,2)化简,1,2,3,4,由真值表可知，当输入变量A、B、C中多数为1时，输出为1；否则，输出为0。,3)列出真值表,4)说明电路的功能,电路为多数判决电路。,多级时，等效变换后再写表达式。,互为等效,等效变换简记法：,与变或，或变与；,有圈去圈，无圈加圈。,图(a),图(b),图(d),例4.2写出三级与非门组成的逻辑电路的表达式。,解：,等效变换,end,4.3组合逻辑电路的稳态波形图,2.按时间顺序，将每一个取值组合代入电路的最简逻辑函数表达式计算,画出输出变量的波形图。,波形图绘制步骤：,1.根据输入信号确定每个输入取值组合的时间区域；,例4.2已知电路和输入信号的波形，试画出输出信号Y的波形。,Y,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,解：,由图看出，电路任一时刻的输出状态仅决定于该时刻各输入状态的组合，而与时间顺序无关。,通常，在波形图中不画出时间轴。,0,0,0,end,4.4组合逻辑电路的设计方法,设计的基本任务就是求出满足功能要求的最佳逻辑电路。,设计流程：,5）电路验证。（理论设计过程中，将省略电路验证）,4）画出逻辑图；,3）变换表达式；,2）化简；,1）分析设计要求，建立真值表；,解：1)列真值表,例4.3试用与非门设计一个8421BCD码检测电路。功能：当电路的输入不是8421BCD码时，输出为1；否则，输出为0。,2）化简逻辑函数,CD,AB,8421BCD,非8421BCD,3）变换表达式；,按题意采用与非门，逻辑函数应变换为与非与非式：,4）画出逻辑图；,又因为二进制算术运算或二进制代码的处理结果仍为二进制数或二进制代码.,由于二进制数或二进制代码的每一位仅能取值0或1，与逻辑值0或1对应，说明二进制数或二进制代码的每一位均可表示为逻辑变量。,所以，二进制信息的各种处理均可表达为逻辑函数，从而可用数字电路实现二进制信息的处理。,end,4.5组合逻辑电路的竞争冒险,1.竞争冒险,VIHmin,（b）,同一信号经过不同路径传输到门电路的不同输入端而使门的输出产生偏离稳态值的现象称为竞争冒险。,例：,（1）不考虑门电路传输时间时,（2）考虑G1门传输时间tpt时,如果A从逻辑0跳变至逻辑1，在非门的传输延迟时间tPd内出现=1，使输出Y=A=11=1，偏离稳态值0。,竞争冒险脉冲宽度为纳秒级。当工作频率小于1兆赫时，它基本不影响电路的功能。但工作频率高（大于10兆赫）时，必须考虑考虑竞争冒险对电路的影响。,2.竞争冒险的判断,例4.4设电路的输出逻辑函数为,该电路是否产生竞争冒险。,在函数式中若某个因子以原变量和反变量出现，消去其他因子后，仅留下该因子，即出现：,（1）代数法,电路将产生竞争冒险。,解：当B=0,C=0时，电路产生竞争冒险。,当A=0,B=0时，电路也产生竞争冒险。,例4.5设电路的输出逻辑函数为，试判断该电路是否产生竞争冒险。,（2）图形法,存在两个卡诺圈相切，电路必然存在冒险。,因为相切的个卡诺圈中，一个含有原变量，另一个含有该变量的反。,例：,图形法解：,两圈相切,3.竞争冒险的消除,消除逻辑竞争冒险常用的方法:增加冗余项和并联电容。,增加冗余项在逻辑函数中增加冗余项，避免出现Y=A,或Y=A+,例如，产生竞争冒险的函数:,增加冗余项,，不改变逻辑