数字逻辑设计 课件 unit 5-多级门电路

Unit5Multi-LevelGateCircuits

多级门电路（Multi-LevelCircuits）

两级门电路的设计

多输出电路的设计SomeExamples1.二级电路5个门,14个输入端AND-OR电路（积之和）OR-AND电路（和之积）5个门,16个输入端Multi-LevelGateCircuits

2.三级电路AND-OR电路（积之和）5个门,16个输入端5个门,12个输入端OR-AND-OR电路1.二级电路Multi-LevelGateCircuits

Multi-LevelGateCircuits

二级电路的8种基本形式二级电路的8种基本形式Unit5Multi-LevelGateCircuits

多级门电路

两级门电路的设计

多输出电路的设计SomeExamplesAnylogiccanberealizedintwolevelcircuit:NANDandNORgates:相比与门、或门——速度更快；价格便宜；使用的器件更少DesignofTwo-LevelCircuits

使用单一逻辑门设计最简二级电路利用与非门设计

利用或非门设计——（MOOC自学：5.2节）利用与或非门设计——（MOOC自学：5.2节）DesignofTwo-LevelCircuits

Given:最简与或式F=AB+AB=AB+AB=AB•ABABFABMethod1：

(F')'DesignofTwo-LevelCircuits

1.使用单一逻辑门（与非门）设计最简二级电路DesignofTwo-LevelCircuits

Method2:1.找出F的最简积之和式.2.画出二级与或电路（AND-OR

）.3.用与非门替换所有逻辑门.

4.将连接输出门的所有单个变量取反Given:最简与或式Unit5Multi-LevelGateCircuits

多级门电路

两级门电路的设计

多输出电路的设计SomeExamplesDesignofMultiple-OutputCircuits

F1=C＋AB,F2=BC＋ABCF1=C+

AB=

C+

AB（C+

C）

=

C+

ABC+ABC=

C+

ABC利用与非门设计二级电路:关键：寻找共享项，追求整体最简BCBCAF2BCAF1BCBCAF2CF1DesignofMultiple-OutputCircuitsF1F2F1=C+ABCF2=

BC+ABC011101100001111001ABC010101000001111001ABC关键：寻找共享项，追求整体最简DesignofMultiple-OutputCircuitsUnit5Multi-LevelGateCircuits

多级门电路

两级门电路的设计

多输出电路的设计SomeExamples半加器（Halfadder）Si=ai

⊕bi

Ci=aibiSomeExamples

Example5SiaiCibi⊕aibiSiCiHA

ai

bi

Si

Ci0001101100101001真值表功能：对两个1位二进制数执行相加运算A＝a3a2a1a0＝1011B=b3b2b1b0＝11101011………..A1110………..B1100…………Ci-111001………..Si+全加器（Fulladder）SomeExamples

Example6

ai

bi

Ci-1

Si

Ci0000010100111001011101110010100110010111Ci=(ai

⊕bi

)Ci-1+aibi

010110100001111001aibici-1111001000001111001aibici-1Si=aibici-1+aibici-1+aibici-1+aibici-1=(aibi+aibi)ci-1+(aibi+aibi)ci-1

=(ai⊕bi)ci-1+(ai⊕bi)ci-1=ai

⊕bi

⊕Ci-1SiCiSomeExamples

Example6aibiSiCiFAci-1♦

solution1：Si=ai

⊕bi

⊕Ci-1Ci=(ai

⊕bi

)Ci-1+aibiSomeExamples

Example6aibiSiCiFAci-1Si=ai

⊕bi

⊕Ci-1Ci=(ai

⊕bi

)Ci-1+aibiSi=ai

⊕bi

Ci=aibiSomeExamples

♦

solution2：aibiSiCiCi-1⊕⊕+（1）串行进位4位并行加法器FA3C-1S0S1S2S3A3B3A0B0A1B1A2B2FA2FA1FA0C2C1C0C3SomeExamples

Example7·缺点：串行进位，运算速度慢·优点：线路简单·关键：进位形成时间·解决方案：改串行进位为并行进位Si=ai

⊕bi

⊕Ci-1Ci=(ai

⊕bi

)Ci-1+aibiSi=ai

⊕bi

⊕Ci-1Ci=(ai

⊕bi

)Ci-1+aibi=(aibi

+aibi)Ci-1+aibi

——进位迭代公式Ci=(Ai

⊕Bi

)Ci-1+AiBiCi=PiCi-1+GiPi=

Ai⊕BiGi=

AiBiC0=P0C-1+G0C1=P1C0+G1=P1P0C-1+P1G0+G1C2=P2C1+G2=P2P1P0C-1+P2P1G0+P2G1+G2C3=P3C2+G3=P3P2P1P0C-1+P3P2P1G0+P3P2G1+P3G2+G3A=

A3A2A1A0=1011B=B3B2B1B0=1110（2）

超前进位SomeExamples

Example7C-1G0P0G1P1G2P2G3P3C3C2SomeExamples

Example7（2）

超前进位SomeExamples

Example9三态门（Three-StateBuffers）包括三态恒等门、三态非门、三态与非门等，商品名称为缓冲器（驱动门）。用途之一:可用来增强输出驱动能力三态——

01Z:

高阻态三态门（恒等）B：使能端，高电平有效真值表工作状态隔离状态SomeExamples

Example10几个OC门