组合逻辑电路介绍.ppt

第4章组合逻辑电路本章的主要内容 本章的主要内容 ·组合逻辑电路的基本概念、特点 组合逻辑电路的分析与设计方法、步骤 ·几个常用组合逻辑电路部件——编码器、译码器、数 据选择器、加法器、数码比较器的结构及电路分析 ·用中规模集成电路设计组合电路 ·组合逻辑电路中的竞争冒险现象 第4章组合逻辑电路4.1概述 在数字系统中,逻辑电路可分为两大类:一类为组合逻辑电路,另 类为时序逻辑电路。 组合电路:输出仅由输入决定,与电路 当前状态无关;电路结构中无反馈环路 (无记忆) (1)由逻辑门组成 X2:组合逻辑电路 人)(2)电路的输出与输入之间无反 馈途径 F2()电路中不包含记忆单元 Xn 组合逻辑电路有很多,常见的如:编 F=f1(X1X2×3…Xn) 码器、译码器、加法器、比较器、奇 F2=t2(X1X2X3…Xn) 偶校验器等都属于组合逻辑电路 m=fm(X1X2X3…Xn 第4章组合逻辑电路4.2组合逻辑电路的分析 组合电路的分析内容:就是对给定的一个组合逻辑电路,找出其输出与输入 之间的逻辑关系,或者描述其逻辑功能、评价其电 路是否为最佳设计方案 分析步骤 (1)根据给定的逻辑图,写出逻辑表达式。A F1 (2)对逻辑表达式进行变换,并用卡诺图或 逻辑代数化简逻辑表达式 (3)根据逻辑表达式列出真值表 (4)根据真值表或逻辑表达式确定逻辑功能, 评价电路 分析举例 图4.2.1例4.1的逻辑图 【例4.1】试分析图4.2.1所示逻辑电路的逻辑功能 解:(1)写出逻辑表达式为F1=ABF2=ABF=FF2=AB·AB (2)进行逻辑变换和化简如下:F==AB●AB=AB+AB=AB+AB (3)逻辑关系简单,不必列真值表。 (4)由逻辑表达式可确定该逻辑电路实现的是异或功能,也可用一个异 或门来代替 3 第4章组合逻辑电路4.2组合逻辑电路的分析 【例4.2】试分析图4.2.2所示逻辑电路的逻辑功能。 解:(1)写出逻辑表达式为 F1=AB F2=BC F3-AC F=F+F2+F3=AB+BC+ AC (2)该式已最简,不必再化简。 (3)列出真值表如表4.2.1所示 (4)由逻辑表达式或真值表可以看出,该逻辑 电路实现的输入有两个有效时输出为1。表421例4.2的真值表 A0000 B00 F00 C 0101010 图42.2例4.2的逻辑图 第4章组合逻辑电路4.3组合逻辑电路的设计 组合电路的设计内容:组合逻辑电路的设计是以上所述分析的逆过程,设计是根据 给出的实际逻辑问题,经过逻辑抽象,找出用最少的逻辑门 实现给定逻辑功能的方案,并画出逻辑电路图 设计步骤 (1)根据给定的逻辑问题,做出输入、输出变量规定,建立真值表。 逻辑要求的文字描述一般很难做到全面而确切,往往需要对题意反复分析,进行逻辑抽象 这是一个很重要的过程,是建立逻辑问题真值表的基础。根据设计问题的因果关系,确定 输入变量和输出变量,同时规定变量状态的逻辑赋值。真值表是描述逻辑问题的一种重要 工具。任何逻辑问题,只要能列出它的真值表,就能把逻辑电路设计出来。所以建立真值 表是很重要的,也是关键的一步。真值表正确与否将决定整个设计的成败。 (2)根据真值表写出逻辑表达式对某些简单的逻辑问题,也可以不列真值表,直接 根据逻辑问题的文字描述,写出逻辑表达式。 (3)将逻辑函数化简或变换成适当形式。 对于一个逻辑电路,在设计时尽可能使用最少数量的逻辑门,逻辑门输入变量数也应尽可 能少(即在逻辑表达式中乘积项最少,乘积项中的变量个数最少),还应根据题意变换成 适当形式的表达式。 (4)根据逻辑表达式画出逻辑电路图。 图4.3.1上述设计步骤可用流程表示 辑问题真值表化简函数 实际逻 逻辑 变换函数表达式「逻辑图 第4章组合逻辑电路4.2组合逻辑电路的设计设计举例(-) 【例4.3】设计一个逻辑电路:3个输入端,1个输出端,当有两个或两个以上输入为1 时,输出为1,否则输出为0 解:(1)设输入变量为A、B、C,输出变量为F,根据题意列出真值表4.3.1 (2)根据真值表写出逻辑表达式。由真值表,可写出函数的最小项表达式为 F(A,B,C)=2m(3,5,6,7) (3)化简逻辑表达式,并转换成适当形式 由上述最小项表达式,画出函数卡诺图如图4.3.2,化简得到函数最简与或 表达式为F=AC+BC+AB。因题中未规定采用何种逻辑门,所以可用与门和或 门实现该逻辑功能,表达式形式无需转换。 (4)画出逻辑电路图如图4.3.3所示 表4.3.1例4.3的真值表 输出 AB 00001F 0010 0 图4.3.2卡诺图 图4.3.3例4.3的逻辑图 6 第4章组合逻辑电路4.2组合逻辑电路的设计设计举例(二) 【例4.4】用与非门设