第三章组合逻辑电路的分析与设计3.2、3.4

第3章

组合电路分析设计数字技术基础（9-2/27）

回顾分析给定逻辑电路得出逻辑功能给定逻辑功能画出逻辑电路设计1.由逻辑图逐级写出逻辑式；3.列出真值表；2.对逻辑式进行整理化简；组合电路分析的一般步骤：4.由真值表分析电路的逻辑功能，并用文字描述。1.逻辑抽象，列出真值表；组合电路设计的一般步骤：4.将逻辑式化简或变换成适当的形式；5.画出逻辑图。2.根据真值表写出逻辑式；3.选定器件的类型；（9-3/27）

回顾

一、基于SSI门电路的组合逻辑电路设计就是以逻辑门为基本单元的门级设计。二、基于MSI器件的组合逻辑电路设计就是以MSI器件为模块的模块级设计。1.译码器实现组合逻辑函数用变量译码器配合适当的门电路可实现任何逻辑函数。2.数据选择器实现组合逻辑函数第3章组合逻辑电路的分析和设计3.1组合逻辑电路的分析

3.2

组合逻辑电路的设计3.3

组合逻辑电路的VHDL描述3.4

组合逻辑电路中的竞争与冒险

（9-5/27）2.数据选择器实现组合逻辑函数ABCZ令:A2=

A

，A1

=B

，A0

=C

，Y=ZD0=

D1=D2=D4=0D3=

D5=D6=D7=1【例1】试用数据选择器实现函数

Z=AB+AC+BC

。解：（9-6/27）(2)卡诺图法解：(1)写函数Y的最小项之和表达式(2)画出Z和Y

的卡诺图(a)Z

的卡诺图(b)Y的卡诺图(3)比较逻辑函数Z和Y

的卡诺图令Z=Y,A＝A2,B＝A1、C＝A0

，对比两卡诺图得(4)图略（同前）（9-7/27）2.数据选择器实现组合逻辑函数解:【例2】用四选一数选器实现：

Z=AB+AC+BC

74HC153YA0A1D1D0D3D221GGG=0时，（9-8/27）2.数据选择器实现组合逻辑函数则有:

对比上面二式，（9-9/27）74LS2832A1A0A3A2B1B0B3BCICO2S1S0S3S3.其它MSI部件在设计中的应用可选用74LS283四位并行加法器将8421BCD码转换成余3BCD码。【例】余3BCD码=8421BCD码+0011DCBAY3Y2Y1Y0输入8421BCD码:

DCBA输出余3码:Y3Y2Y1Y01（9-10/27）3.其它MSI部件在设计中的应用A3A2A1A0B3B2B1B0FA>BFA=BFA<B7485IA<BIA=BIA>B可选用4位数值比较器7485实现【例】判断8421BCD码表示十进制数的“四舍五入”电路。当大于等于5时输出为1，否则为0。8421BCD码与4（0100）比较，输出从FA>B取得Y01001DCBAD3D2D1D0Y1Y2000000010010001101000101011001111000100100000000000000011111101010111100110111101111111111000000A3A2A1A0B3B2B1B0FA>BFA=BFA<B7485IA<BIA=BIA>BY110011DCBAY2A3A2A1A0B3B2B1B0FA>BFA=BFA<B7485IA<BIA=BIA>B01001DCBA

P100：3.13（9-12/27）三、基于组合型PLD的电路设计【例】用PROM实现两个2位二进制数比较器。输入:

A=A1A0

B=B1B0输出:A1A0B1B0Y1Y2Y30000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111000010001100111010000100001000010111001100010000（9-13/27）三、基于组合型PLD的电路设计A0A1B0B1

ROMA2A3A0A1D2D0D1Y1Y3Y2（9-14/27）产生尖脉冲或“毛刺”，这便是竞争-冒险现象。它的存在往往使后级电路无法正常工作；一、竞争-冒险现象及原因

3.4组合逻辑电路中的竞争与冒险AYAY=A·A=0AAYAY=A+A=1（9-15/27）竞争：门的两个输入同时向相反的电平跳变的现象。逻辑竞争：

单一的输入变量A发生跳变时，由于电路中不同传输路径的门电路的延迟所造成的竞争。又叫自竞争。功能竞争：

两个被认为同步的输入信号A、B实际存在着跳变时间差所造成的竞争。又叫互竞争。一、竞争-冒险现象及原因冒险：由于竞争原因而使电路输出发生瞬时错误的现象称为冒险。逻辑冒险和功能冒险（9-16/27）逻辑冒险：代数识别法卡诺图识别法计算机辅助分析法直接测量法（示波器、逻辑分析仪）功能冒险：计算机辅助分析法直接测量法（示波器、逻辑分析仪）二、冒险现象的识别（9-17/27）二、冒险现象的识别代数法可通过逻辑函数来判别。1.代数识别法方法：根据组合电路写出的函数式在一定条件下若可简化成下列两种形式时，则该组合电路存在冒险现象。例：试判别逻辑函数式是否存在冒险现象。解：例：试判别图示电路是否存在冒险现象。解：写出函数式当取A=0、C=0时，

故电路存在冒险现象当取A=1、C=0时，

，出现冒险现象当取B=0，C=1时，

，出现冒险现象当取A=0，B=1时，，出现冒险现象（9-19/27）方法：图中两个卡诺圈相切并且相切部分没有被另一个卡诺圈圈住，此时电路存在竞争-冒险现象。2.卡诺图识别法故当：BCD=101、111，ACD=001时，存在竞争-冒险。101=BCD例:（9-20/27）【例】

解：三、冒险现象的消除1.修改逻辑设计—增加冗余项（9-21/27）p2.引入选通脉冲三、冒险现象的消除（9-22/27）优点：方法简单易行；缺点：输出电压波形会变坏。适用于对输出波形的前、后沿无严格要求的场合。3.输出端接滤波电容三、冒险现象的消除（9-23/27）

本章小结逻辑图逻辑表达式并化简真值表说明功能逻辑抽象、列真值表写表达式化简或变换画逻辑图功能（1）掌握门级组合逻辑电路设计。2.组合电路的设计1.组合电路的分析（2）掌握常用MSI器件的逻辑符号、功能、扩展及应用（9-24/27）

译码器：

3-8译码器74LS(HC)138、74LS139(2-4)、74LS154(4-16)、显示译码器（74LS49）数选器：

4选1数据选择器74HC(LS)153、74HC151(8选1)加法器：四位并行进位加法器74LS283数值比较器：四位二进制比较器74LS85编码器：

8-3优先编码器74HC148（3）掌握常用组合型PLD的原理及应用

PROM、PLA、PAL、GAL3.组合逻辑电路中的竞争-冒险现象竞争冒险的概念、检查方法和消除方法（2）掌握常用MSI器件的逻辑符号、功能、扩展及应