《第三章组合逻辑电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章组合逻辑电路.ppt（37页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第三章 组合逻辑电路,逻辑电路,组合逻辑电路,时序逻辑电路,电路的输出仅取决于该时刻电路的输入。,电路的输出不仅取决于该时刻电路的输入,还取决于电路过去的输入。,分析 设计,内容： 逻辑门电路 组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路的设计 组合逻辑电路的竞争与冒险,第一节 逻辑门电路,一、逻辑门电路符号识别 或门,旧国标 新国标 国外常用,+,1,与门,&,非门,。,1,。,。,F F F,F F F,F F F,A B,A B,A B,A B,A B,A B,A,A,A,与非门,&,或非门,+,1,+,1,与或非门,=1,。,。,。,。,。,。,。,异或,A B,A B,A B,A B,A B,A
2、 B,A B,A B,F F,F F,F F,A B C D,A B C D,F,F,F,F,&,二、逻辑函数的实现,1.用“与非”门实现逻辑函数 求出函数的最简与-或表达式； 将最简与-或式转换为与非-与非表达式； 画出与函数表达式对应的逻辑电路图。,2.用“或非”门实现逻辑函数 求出函数的最简或-与表达式； 将最简或-与式转换为或非-或非表达式； 画出与函数表达式对应的逻辑电路图。,例1.用与非门实现F=ABC+ABC+BCD+BC,3.用“与或非”门实现逻辑函数 求出反函数的最简与-或表达式； 将最简与-或式转换为与或非表达式； 画出与函数表达式对应的逻辑电路图。,例2.用或非门实现F=
3、CD+ACD+ABD+ACD,例3.用与或非门实现,4.用“异或”门实现逻辑函数 求出函数的最简形式； 将函数转换为异或表达式； 画出与函数表达式对应的逻辑电路图。,例4.用异或门实现,第二节 组合逻辑电路的分析,分析步骤:,电路图,表达式,最简式,真值表,分析功能并改进,列真值表: 1.简单电路 （1）根据变量的输入数为n，得知有2n种组合，即真值表有2n行； （2） 标出每个门的输出符号，并在真值表中开辟相应一列； （3）由输入端向输出端一列一列地填写真值表。,2.复杂电路 （1）给每个门的输出标以不同符号； （2） 先求出和输入相连的每个门的输出的逻辑表达式； （3）求出和上述门输出相连
4、的每个门输出的逻辑表达式； （4）重复（3），直到求出所有门输出的逻辑表达式； （5）在最后输出的逻辑表达式中，代入所有门输出的逻辑表达式，使得输出仅是输入的函数。,例1.,&,&,&,&,1,。,。,ABC,A,C,B,F,a,d,c,b,例2.,&,&,&,1,1,1,=1,。,。,AB AC CB BC,F,练习1.,&,&,&,&,1,1,1,1,A B C,F1,F2,。,P5,P4,P3,P2,P1,1,练习2.,1,1,1,G0,G1,G2,G3,B0,B1,B2,B3,第三节 组合逻辑电路的设计,设计步骤： 1.逻辑问题描述 将设计问题转换为逻辑问题，即用真值表或表达式的形式来
5、描述设计问题； 2.逻辑函数化简 用代数法或卡诺图法将逻辑问题化为最简与或式； 3.逻辑函数变换 根据给定逻辑门的类型、数量等因素，将表达式转换为所需形式； 4.画逻辑电路图并考虑实际工程问题。,设计要求,真值表,逻辑表达式,卡诺图,简化的表达式,消除竞争与冒险,电路图,例1.用与非门设计一个判别XY的逻辑电路，其中X、Y为两个二位的二进制数。,0 0 0,0 0 0 0 0 0 0,1,1,1,1,1,1,一、单输出组合逻辑电路的设计,化简：,x1x2,y1y2,00 01 11 10,00 01 11 10,表达式：F=x1y1+x1x2y2+x2y1y2,x1y1 x1x2y2 x2y1
6、y2,电路图：,y2,x2,y2,y1,x1,例2.用与非门设计三变量多数表决器。,分析：当变量中有两个或两个以上输入为时，输出为，否则输出为。,1,1,1,1,0 0 0,0,表达式：F=ABC + ABC + ABC + ABC,化简：F=AB + BC + AC =AB BC AC,电路图：,例3.奇偶校验发生器的设计。(以四位二进制的偶校验为例),练习.奇偶校验检测器的设计。,二、多输出组合逻辑电路的设计,例1.设计一个一位二进制半加器。,分析:输入变量分别为两个加数,输出“和”、“进位”两个变量。,0 0 0 1 0 1 1,0 1 0,0 0 0 1,表达式 S = AB+AB =
7、 AB C = AB,电路图,&,1,A B,S C,逻辑符号, CO,S C,A B,例2.设计一个一位二进制全加器。,分析：全加器即为两位二进制数及一位来自低位的进位相加，产生一位进位及一位和。,0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1,0 1 0 1 0 0 1,0 0 0 1 0 1 1 1,表达式 Si = AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1,Ci = AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1 = AiBi+BiCi-1+AiCi-1,电路图,逻辑符号, CI CO
8、,A Bi Ci-1,S C,例3.用与非门设计一个将8421BCD码转换为余3码的代码转换器。,分析：输入为8421码，用A、B、C、D表示，输出为余3码，用W、X、Y、Z表示，其中四位二进制数的16种组合只用了10种，其余6种作为任意项。,真值表,0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0,1 0 1 1 1 1 0 0,d,第四节 组合逻辑电路的竞争与冒险,一、竞争与冒险的产生,1.传输时延：信号通过逻辑门和导线时产生的时间延迟。,如：F = AB用电路图和波形图（时间图）来表示：,电路图,&,AB,F,
9、波形图,A,B,F,t1,t1+tpd,t2,t2+tpd,t0,2.竞争：逻辑电路中，由于组成电路的逻辑门 和导线的延迟时间的影响，同一输入 信号通过不同途径到达输出端的时间 有先有后的现象。,冒险：由竞争产生的电路输出错误的现象。,非临界竞争：不会使电路产生错误输出的竞争 临界竞争：能使电路产生错误输出的竞争,二、举例分析 F = AB+AC = ABAC,分析：由表达式可得，当B=1且C=1时， F=A+A=1，但由于电路的延时现象， 实际输出产生了冒险现象。,假定非门、与非门的延时均为tpd，则B=C=1时的时间图如下：,b,F,临界竞争,非临界竞争,a,c,b,三、判别冒险 代数法
10、卡诺图法,1.代数判别法 函数表达式中某个变量A同时以原变量和反变量的形式存在，则将表达式中其它变量的各种取值依次代入，若能变换成A+A或AA的形式，则电路可能有冒险。,例. F = AB+AC+AC,A变量和C变量有竞争的可能,A： B C F C： A B F 0 0 A 0 0 C 0 1 A 0 1 1 1 0 A 1 0 C 1 1 A+A 1 1 C,2.卡诺图判别法 卡诺图中若有相切的圈，则可能有冒险。,00 01 11 10,AB,C,0 1,F = AB+AC+AC,四、消除冒险 方法：添加冗余项,如上例，添加BC项后，F=AC+AB+AC+BC，不改变逻辑函数，但使得BC=11时，F=1，消除了冒险。,00 01 11 10,AB,C,0 1,