ch3组合逻辑电路.ppt
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1、第3章 组合逻辑电路,3.1 概述 3.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 3.3 常用中规模标准组合逻辑电路 3.4 组合电路中的竞争冒险,3.1 概述,数字电路按其完成逻辑功能的不同特点,可划分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。,向量函数形式: Y=F(A),组合逻辑电路: 从逻辑上讲,组合电路在任一时刻的输出状态仅由该时刻的输入状态决定,而与过去的输入状态无关。 从结构上讲,组合电路都是单纯由逻辑门组成,且输出不存在反馈路径。,电路无记忆功能,所谓逻辑电路的分析,就是找出给定逻辑电路输出和输入之间的逻辑关系,并确定电路的逻辑功能。分析过程一般按下列步骤进行: 根据给定的逻辑电路,从输
2、入端开始,逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。 根据输出函数表达式列出真值表。 用文字概括出电路的逻辑功能。,3.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法,一、组合逻辑电路的分析方法,直接由逻辑门电路构成的组合逻辑电路称为门级组合逻辑电路。,例1:分析下图电路的逻辑功能,已知此电路用于数据分类,试指出该电路的用途。,解:,逻辑表达式:,真值表:,调整:,结论: 分类出4位二进制数中的素数2、3、5、7、11、13。,例2:试分析如下电路图的逻辑功能。,逻辑函数表达式:,解:,逻辑真值表:,结论: 当DCBA表示的二进制数小于或等于5时Yo为1,这个二进制数大于5且小于11时Y1为1,当这个二进制数大
3、于或等于11时Y2为1。 因此,这个逻辑电路可以用来判别输入的4位二进制数数值的范围。,3.2 门级组合逻辑电路的分析和设计方法,二、组合逻辑电路的设计方法,工程上的最佳设计,通常需要用多个指标去衡量,主要考虑的问题有以下几个方面: 所用的逻辑器件数目最少,器件的种类最少,且器件之间的连线最少。这样的电路称“最小化”电路。 满足速度要求,应使级数最少,以减少门电路的延迟。 功耗小,工作稳定可靠。,所谓组合逻辑电路设计,就是根据给出的实际逻辑问题,求出实现这一逻辑功能的最佳逻辑电路。, 逻辑抽象。将文字描述的逻辑命题转换成真值表叫逻辑抽象。首先要分析逻辑命题,确定输入、输出变量;然后用二值逻辑的
4、0、1两种状态分别对输入、输出变量进行逻辑赋值,即确定0、1 的具体含义;最后根据输出与输入之间的逻辑关系列出真值表。 根据真值表,写出相应的逻辑函数表达式。 将逻辑函数表达式化简,并变换为与门电路相对应的最简式。 根据化简的逻辑函数表达式画出逻辑电路图。 工艺设计。包括设计机箱、面板、电源、显示电路、控制开关等等。最后还必须完成组装、测试。,组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行:,例3:某工厂有三条生产线,耗电分别为1号线10kW,2号线20kW,3号线30kW,生产线的电力由两台发电机提供,其中1号机20kW,2号机40kW。试设计一个供电控制电路,根据生产线的开工情况启动发电机,使电力
5、负荷达到最佳配置。,解:逻辑抽象,输入变量: 13号生产线以A、B、C表示, 生产线开工为1,停工为0;,输出变量: 12号发电机以Y1、Y2表示,发电机启动为1,关机为0;,逻辑真值表,逻辑函数式,卡诺图化简,与或式:,与非与非式:,逻辑电路图,与或式,与非与非式,例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。只有当两个或两个以上裁判判明成功,且其中有一个为主裁判时,表明举重成功。,解:逻辑抽象,输入变量: 主裁判为A,副裁判为B、C。 判明成功为1,失败为0;,输出变量: 举重成功与否用变量Y表示,成功为1,失败为0;,逻辑真值表,卡诺图化简,逻辑电
6、路图,课本例题,0,3.3 常用中规模标准组合逻辑电路,半加器:不考虑低位进位将两个一位二进制数A和B相加。,1.一位加法器,半加器真值表,3.3.1 加法器,全加器:需考虑低位进位将两个一位二进制数A和B相加。,2.多位加法器:两个多位二进制数相加。,串行进位加法器(模仿手工计算方式),首先求最低位的和,并将进位向高位传递,由低向高逐次求各位的全加和,并依次将进位向高位传递,直至最高位。每一位的相加结果都必须等到低一位进位产生以后才能建立,传输延迟时间长(最差需要经过4个全加器的延迟时间)。,4位串行进位加法器,超前进位加法器,例:试用两片4位超前进位加法器74LS283构成一个8位加法器。
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