第5章 组合逻辑电路2
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第五章CMOS组合逻辑电路设计II -动态CMOS电路第一节动态逻辑门电路的基本结构、原理、特点第二节多米诺(Domino)CMOS电路第三节改进的Domino CMOS电路第四节时钟CMOS (C2MOS)第一节动态逻辑门电路的基本结构、原理、特点一、预充-求值动态CMOS的基本结构和工作原理二、动态CMOS的特点三、动态CMOS的问题四、动态CMOS的级联静态电路:靠管子稳定的导通、截止来保持输出状态除状态反转外,输出始终与VDD和GND保持通路。
动态电路:靠电容来保存信息一、预充-求值动态CMOS 的基本结构和工作原理In 1In 2PDN In 3M e M p Clk Clk Out C L 预充-求值动态CMOS 电路的基本结构工作过程:➢预充阶段:Clk =0,Out 被Mp 预充到VDD ,Me 截止,无论输入何值,均不存在直流通路。
此时的输出无效。
➢求值阶段:Clk =1,Mp 截止,Me 导通,Out和GND 之间形成一条有条件的路径。
具体由PDN 决定。
若PDN 存在该路径,则Out 被放电,Out 为低电平,“0”。
如果不存在,则预充电位保存在CL 上,Out 为高电平“1”。
➢求值阶段,只能有与GND 间的通路,无与VDD 间的,一旦放电,不可能再充电,只能等下次。
预充FET 求值FET预充-求值动态CMOS 电路的工作原理预充预充求值输出只在此时有效),2,1(Xn X X F Y ⋅⋅⋅=当Clk =1时Clk OutClk =0时,输出为1,与输入无关OutClk Clk ABCM p M e on off 1off on((AB)+C)例PUNPUN 构成的动态CMOS 电路),2,1(Xn X X F Y ⋅⋅⋅=Clk =1时,输出为0,与输入无关当Clk =0时一般不用PUN 网络二、动态CMOS的特点•逻辑功能由下拉网络PDN实现。
其结构和设计与互补CMOS 和类NMOS的一样。
第五章组合逻辑电路1.写出如图所示电路的输出信号逻辑表达式,并说明其功能。
(a)(b)解:(a)Y1ABC(判奇功能:1的个数为奇数时输出为1)Y2AB(AB)CABACBC(多数通过功能:输出与输入多数一致)(b)Y1(AB)A(AB)BABAB(同或功能:相同为1,否则为0)2.分析如图所示电路的逻辑功能(a)(b)(c)解:(a)Y1ABAB(判奇电路:1的个数为奇数时输出为1)0011(b)Y2(((AA)A)A)(判奇电路:1的个数为奇数时输出为1)0123YAM00(c)Y1 A M1(M=0时,源码输出;M=1时,反码输出)YAM233.用与非门设计实现下列功能的组合逻辑电路。
(1)实现4变量一致电路。
(2)四变量的多数表决电路解:(1)1)定变量列真值表:ABCDYABCDY0000110000000101001000100101000011010110010*******010*******011001110001110111112)列函数表达式:YABCDABC D ABCDABCD3)用与非门组电路(2)输入变量A、B、C、D,有3个或3个以上为1时输出为1,输人为其他状态时输出为0。
1)列真值表2)些表达式3)用与非门组电路4.有一水箱由大、小两台水泵ML和Ms供水,如图所示。
水箱中设置了3个水位检测元件A、B、C,如图(a)所示。
水面低于检测元件时,检测元件给出高电平;水面高于检测元件时,检测元件给出低电平。
现要求当水位超过C点时水泵停止工作;水位低于C点而高于B点时Ms单独工作;水位低于B点而高于A点时ML单独工作;水位低于A点时ML和Ms同时工作。
试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路,要求电路尽量简单。
解:(1)根据要求列真值表(b)(b)(a)(2)真值表中×对应的输入项为约束项,利用卡诺图化简(c)(d)(c)(d)(e)得:MABCsMBL(ML、M S的1状态表示工作,0状态表示停止)(3)画逻辑图(e)5.某医院有—、二、三、四号病室4间,每室设有呼叫按钮,同时在护士值班室内对应地装有一号、二号、三号、四号4个指示灯。
1.设计一个两位二进制数平方器,并画出逻辑图。
输入变量AB 表示一个两位二进制数,输出WXYZ 为四位二进制数,输入端只提供原变量。
A B W X Y Z 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 11 1 012.根据给定的逻辑图写出输出逻辑表达式Y(A,B,C)(不用化简),列出真值表。
()C A AB Y +⊕=A B C ABC A +Y 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 11111&A B&Z W X YBAB B A Z Y B A X AB W =+====01100001110113.一个逻辑电路,有三个输入(A,B,C)和一个输出F。
当三个输入的和为奇数时,输出F为1,列出该电路的真值表,写出F的表达式,并画出实现电路图。
A B C F00000011010101101001101011001111()ABCF++A=∑7,4,2,1B=+CABCCBA4.分析下列逻辑电路,写出输出函数F的表达式,abc有哪些组合使F为1。
a bcbc a cb a c a F =++=)(abc 取值0115.设计一个组合逻辑电路,输入为A 、B 、C ,输出为Y 。
当C=0,实现Y=AB ;当C=1时,实现Y=A+B 。
要求: (1)列出真值表;(2)求输出Y 的最简与表达式; (3)画逻辑图。
()BC AC AB F ++==∑7,6,5,3A B6.写出图示电路的输出逻辑函数表达式并化简。
A CFBCBACBBAF++=+⋅⋅=)7.设计一个组合逻辑电路,该电路输入两个二位无符号二进制数A(A=A1A0)和B(B=B1B0)。
当A=B时,输出F=1,否则F=0。
写出设计过程,画出逻辑电路图。
))((111111111111BABABABABBAABBAABBAABBAAF++=+ ++ =&A 0A 1B 0B 1A F≥1≥11A 0B 1B8.逻辑门电路及输入端A 、B 、C 的波形如图所示,请画出相应的输出端G 、H 的波形。