数字电子技术组合逻辑电路

数字电子技术

第3章组合逻辑电路

范立南代红艳恩莉刘明丹中国水利水电出版社第3章组合逻辑电路

3.1组合逻辑电路的分析方法

3.2组合逻辑电路的设计方法3.3若干常用的组合逻辑电路3.4组合逻辑电路中的竞争-冒险现象3.1组合逻辑电路的分析方法数字电路分类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合电路逻辑功能特点：任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态无关；时序电路逻辑功能特点：任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态有关。图3-1输入、输出组合逻辑电路的框图图3-1中输出变量与输入变量之间可表示为：

组合电路的分析步骤：1.由已知的逻辑图，写出相应的逻辑函数式；2.对函数式进行化简；3.根据化简后的函数式列真值表，找出其逻辑功能。[例3-1]试分析图3-3所示电路的逻辑功能，并指出该电路的用途。

图3-2例3-1的逻辑图解：1.由逻辑图，写函数式：2.化简得：3.列真值表：3.2组合逻辑电路的设计方法组合电路的设计分为：SSI设计和MSI设计，SSI设计的基本单元电路为门电路，MSI设计的基本单元电路为中规模集成电路。组合电路的设计步骤：1.进行逻辑抽象；2.写出逻辑函数式；3.选定设计所用器件的类型；4.化简或变换；5.画逻辑图。[例3-2]设计一个三变量的多数表决电路。当输入变量中有两个或两个以上同意时，提议被通过；否则，提议不被通过。解：1.进行逻辑抽象：2.写出逻辑函数式：3.选定器件类型为小规模集成电路的设计。4.化简得：

5.画逻辑图：3.3若干常用的组合逻辑电路

3.3.1编码器

编码器是能够实现编码功能的电路。

1二进制编码器1）二进制普通编码器

图3-33位二进制普通编码器的逻辑图逻辑功能：将将编编成000代码，将将编编成001代代码，…依次次类推，将编编成成111代码码。表3-33位二进制普普通编码器的的真值表2）二进制优优先编码器图3-43位二进制优优先编码器的的逻辑图表3-43位二进制优优先编码器74LS148的真值表表[例3-3]试用两片74LS148实现一个个16线-4线优先编码码器，将~16个低电电平信号编成成1111~0000代代码。要求优优先级最高。解：3.3.2译译码器译码器是能够够实现译码功功能的电路。。1．二进制译译码器1）译码器74LS138图3-5中中规模集成3位二进制译译码器当时时，控制端有有效，输出函函数表达式为：表3-5中中规模集成3线-8线译译码器74LS138的的真值表[例3-4]试用两片74LS138实现一个个4线-16线译码器，，要求将4位二进制代代码0000~1111分别译成16个低电平平信号。解：2）用74LS138实实现多输出逻逻辑函数的步步骤：a)将待求求函数式化成成最小项和的的形式，并转转换成与非-与非式；b)画逻辑辑图。[例3-5]试用74LS138实实现多输出逻逻辑函数：解：a)将待待求函数式化化成最小项和和的形式：转换成与非-与非式得：：b)画逻辑图图：令2．显示译码码器显示译码器:用于驱动显显示器的译码码器。七段半导体数数码管，是由由七段独立的的发光二极管管组成，通过过这七段独立的的发光二极管管的不同点亮亮组合，来显显示０～９十十个不同的数字字。(a)外形形图(b)共阴极(c)共阳极图3-6半半导体数码管管表3-6七七段显示译码码器的真值表表写函数式：化简得：图3-7七七段显示译码码器7448的逻辑图用七段显示译译码器7448直接驱动动共阴极的七七段半导体数数码管的驱动电路路：图3-8七七段显示译译码驱动电路路：称为灯测试输输入端，低电电平有效。当当=0时，数码码管显示数字8，表明该数数码管正常工工作；否则，，数码管不能能正常显示。数码码管正常显示示时，应令端端接高电平。。：称为灭零输输入端，低电电平有效，用用于将无效的的零灭掉。：称为消消隐输入入/灭零零输出端端，均为为低电平平有效。。[例3-6]设设计一个个有灭零零控制的的10位位数码显显示系统统，要求求保留小数点后后一位有有效数字字。解：3.3.3数数据选择择器数据选择择器：是是能够按按照给定定的地址址将某个个数据从从一组数数据中选出来来的电路路。1.双双四选一一数据选选择器74LS153图3-9双四四选一数数据选择择器74LS153的的逻辑图图当=0，，即控制制端有效效时实现现数据选选择功能能，输出出逻辑函函数式：表3-7双四四选一数数据选择择器74LS153的的真值表表2.八选选一数据据选择器器74LS152图3-9八选一一数据选选择器74LS152的逻辑辑图其函数式式：表3-8八选选一数据据选择器器74LS152的真真值表3.用数数据选择择器实现现逻辑函函数的步步骤：1）变换换。2）画逻逻辑图。。[例3-8]用用四选一一数据选选择器实实现函数数。。解：1））变换：：四选一数数据选择择器的输输出函数数式：令，，并代入入待求函函数式得得：令所以可得得：2）画逻逻辑图：：3.3.4加法法器半加：不考虑虑进位直直接把两两个二进进制数相相加。全加：考虑低低位来的的进位，，把两个个一位二二进制数数及低位位送来的进位一一起相加加。1．一位位半加器器表3-9一位位半加器器的真值值表由表3-14，，可得出出相应的的函数式式为画逻辑图图：图3-10一一位半加加器的逻逻辑图一位半加加器的逻逻辑符号号：图3-11一一位半加加器的逻逻辑符号号2．一位位全加器器表3-10一一位全加加器的真真值表化简后的的函数式式为：画逻辑图图：图3-34一一位双全全加器74LS183的1/2逻辑辑图一位全加加器的逻逻辑符号号：图3-12一一位全加加器的逻逻辑符号号3．串行行进位加加法器图3-13四四位串行行进位加加法器的的逻辑图图3.3.5数数值比较较器数值比较较器:能能够实现现两个二二进制数数的大小小比较功功能的电电路。1．一位位数值比比较器表3-11一一位数值值比较器器的真值值表写函数式式：画逻辑图图得：图3-14一一位数值值比较器器的逻辑辑图2．4位位数值比比较器图3-154位数值值比较器器CC14585的逻逻辑图输出函数数式为：：以两片CC14585实现一一个8位位数值比比较器的的逻辑图图：图3-168位数值值比较器器3.4组组合逻逻辑电路路中的竞竞争-冒冒险现象象

3.4.1竞争争-冒险险现象的的产生竞争：是是指门电电路的两两个输入入信号同同时向相相反的逻逻辑电平平跳变的现象象。冒险:是是指由于于竞争的的存在，，在门电电路的输输出端可可能出现现尖峰脉冲的现现象。图3-17与与门电路路的竞争争-冒险险现象图3-18或门门电路的的竞争-冒险现现象3.4.2竞竞争-冒冒险现象象的判断断只有一个个变量状状态发生生变化情情况，电电路是否否存在竞竞争-冒冒险的判断方法法：看该电电路的逻逻辑函数数式在一一定条件件下，是是否能够够转换成或或的情情况，若若能，则则该电路路存在竞竞争-冒冒险；否否则，该电路不不存在竞竞争-冒冒险。[例3-12]试判断断图3-19所所示电路路是否存存在竞争争-冒险险，已知知任何瞬间只只有一个个变量状状态发生生变化。。图3-19例例3-12的电电路解：图3-19的逻辑辑函数式式为：当时时，，上式可可以转换换成故该电路路存在竞竞争-冒冒险。3.4.3竞竞争-冒冒险现象象的消除除方法由于竞争争-冒险险，在电电路中产产生的尖尖峰脉冲冲是电路路中的噪噪声，需要