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数字电子技术基础(第四版) 第4章 组合逻辑电路解析

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数字电子技术基础(第四版)阎石第4章

数字电子技术基础(第四版)阎石第4章
CP
CP S R Qn Qn1
0 t
0
0 1 1
X
X 0 0
X
X 0 0
0
1 0 1
0
1 0 1
RD
0 S 0 R 0 Q 0 t t
1
1 1 1 1 1
1
1 0 0 1 1
0
0 1 1 1 1
0
1 0 1 0 1
1
1 0 0 1* 1*
t
Q
0
t
在CLK
1期间，Q和Q可能随S、R潍坊学院 信息与控制工程学院 变化多次翻转
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
主从SR触发器的 表4.2.4 特性表如表4.2.4所示， CP S R 和电平触发的SR触发 × × × 器相同，只是CP作用 0 0 的时间不同
0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1
Q × 0 1 0 1 0 1 0 1
Q* Q 0 1 0 0 1 1 1* 1*
0
1 1 1 0 0 0* 0*
S D和R D同时为0 Q ,Q同为 1
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
4.2.2 同步RS触发器的电路结构与动作特点
在数字系统中，常常要求某些触发器在同一时刻动作，这 就要求有一个同步信号来控制，这个控制信号叫做时钟信号 （Clock pulse），简称时钟，用CP表示。这种受时钟控制的 触发器统称为时钟触发器。 一、电路结构与工作原理 图5.3.1所示为电平触发SR触发器（同步SR触发器）的基 本电路结构及图形符号。
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q n 1也是确定的

数字电子技术基础(第四版)-第4章-组合逻辑电路解析

数字电子技术基础(第四版)-第4章-组合逻辑电路解析

1
Y (Y1Y2Y3) ' (( AB) '(BC) '( AC) ') '
2
Y AB BC AC
9
最简与或 表达式
3
真值表
4
电路的逻 辑功能
Y AB BC AC
3
ABC 000 001 010 011 100 101 110 111
Y
当输入A、B、
0
C中有2个或3
第四章 组合逻辑电路
学习要点
了解组合逻辑电路的特点和工作原理。 掌握组合逻辑电路的分析、设计方法。 了解组合逻辑电路中的竞争冒险现象。
1
4.1 概 述
2
数字电路
组合逻辑电路：t时刻输出仅与t时刻 输入有关，与t以前的 状态无关。
时序逻辑电路：t时刻输出不仅与t时刻 输入有关，还与电路过 去的状态有关。
编码器：把指令或状态等转换为与其对应 的二进制信息代码的电路。
普通编码器 优先编码器
22
23
一、二进制编码器
设：编码器有M个输入，在这M个输入中， 只有一个输入为有效电平，其余M-1个输入 均为无效电平。有N个输出。则二者之间满 足M≤2N的关系。
二进制编码器——将一般信号编为二进制代 码的电路。
Y F( A)
5
组合电路的特点： 1. 输出仅由输入决定，与电路之前状态无关； 2. 电路结构中无反馈环路（无记忆）； 3. 能用基本门构成，即任何组合逻辑电路都能
用三种基本门实现。
6
4.2 组合逻辑电路的 分析和设计
7
4.2.1 组合逻辑电路的分析
8
逻辑图 例1：
1
逻辑表 达式

数字电子技术基础教材第四章答案

数字电子技术基础教材第四章答案

习题44－1 分析图P4－1所示得各组合电路,写出输出函数表达式,列出真值表,说明电路得逻辑功能。

解:图(a):;;真值表如下表所示:其功能为一位比较器。

A>B时,;A=B时,;A<B时,图(b):真值表如下表所示:功能:一位半加器,为本位与,为进位。

图(c):真值表如下表所示:功能:一位全加器,为本位与,为本位向高位得进位。

图(d):;;功能:为一位比较器,A<B时,＝1;A=B时,＝1;A>B时,＝14－2 分析图P4－2所示得组合电路,写出输出函数表达式,列出真值表,指出该电路完成得逻辑功能。

解:该电路得输出逻辑函数表达式为:因此该电路就是一个四选一数据选择器,其真值表如下表所示:,当M＝1时,完成4为二进制码至格雷码得转换;当M＝0时,完成4为格雷码至二进制得转换。

试分别写出,,,得逻辑函数得表达式,并列出真值表,说明该电路得工作原理。

解:该电路得输入为,输出为。

真值表如下:由此可得:完成二进制至格雷码得转换。

完成格雷码至二进制得转换。

4－4 图P4－4就是一个多功能逻辑运算电路,图中,,,为控制输入端。

试列表说明电路在,,,得各种取值组合下F与A,B得逻辑关系。

解:,功能如下表所示,两个变量有四个最小项,最多可构造种不同得组合,因此该电路就是一个能产生十六种函数得多功能逻辑运算器电路。

4－5 已知某组合电路得输出波形如图P4－5所示,试用最少得或非门实现之。

解:电路图如下:4－6 用逻辑门设计一个受光,声与触摸控制得电灯开关逻辑电路,分别用A,B,C表示光,声与触摸信号,用F表示电灯。

灯亮得条件就是:无论有无光,声信号,只要有人触摸开关,灯就亮;当无人触摸开关时,只有当无关,有声音时灯才亮。

试列出真值表,写出输出函数表达式,并画出最简逻辑电路图。

解:根据题意,列出真值表如下:由真值表可以作出卡诺图,如下图:C AB 00 10 11 100 1由卡诺图得到它得逻辑表达式为: 由此得到逻辑电路为:4－7 用逻辑门设计一个多输出逻辑电路,输入为8421BCD 码,输出为3个检测信号。

数字电子技术基础(第四版)课后习题答案_第四章

数字电子技术基础(第四版)课后习题答案_第四章

第4章触发器[题4.1]画出图P4.1所示由与非门组成的根本RS触发器输出端Q、Q的电压波形，输入端S、R的电压波形如图中所示。

图P4.1[解]见图A4.1图A4.1[题4.2]画出图P4.2由或非门组成的根本R-S触发器输出端Q、Q的电压波形，输出入端S D，R D的电压波形如图中所示。

图P4.2[解]见图A4.2[题4.3]试分析图P4.3所示电路的逻辑功能，列出真值表写出逻辑函数式。

图P4.3 [解]：图P4.3所示电路的真值表S R Q n Q n+1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0* 1 110*由真值表得逻辑函数式 01=+=+SR Q R S Q nn[题4.4] 图P4.4所示为一个防抖动输出的开关电路。

当拨动开关S 时，由于开关触点接触瞬间发生振颤，D S 和D R 的电压波形如图中所示，试画出Q 、Q 端对应的电压波形。

图P4.4[解] 见图A4.4图A4.4[题4.5] 在图P4.5电路中，假设CP 、S 、R 的电压波形如图中所示，试画出Q 和Q 端与之对应的电压波形。

假定触发器的初始状态为Q =0。

图P4.5[解]见图A4.5图A4.5[题4.6]假设将同步RS触发器的Q与R、Q与S相连如图P4.6所示，试画出在CP 信号作用下Q和Q端的电压波形。

己知CP信号的宽度t w = 4 t Pd 。

t Pd为门电路的平均传输延迟时间，假定t Pd≈t PHL≈t PLH，设触发器的初始状态为Q=0。

图P4.6图A4.6[解]见图A4.6[题4.7]假设主从结构RS触发器各输入端的电压波形如图P4.7中所给出，试画Q、Q端对应的电压波形。

设触发器的初始状态为Q=0。

图P4.7[解] 见图A4.7图A4.7[题4.8]假设主从结构RS触发器的CP、S、R、DR各输入端的电压波形如图P4.8所示，1DS。

数字电路第四版第4章组合逻辑电

数字电路第四版第4章组合逻辑电

03
利用多路复用器、编码 器等集成度更高的元件 代替多个小规模元件。
04
优化布线，减少不必要 的连线，降低元件间的 耦合。
提高电路速度
01
02
03
04
选择高速的逻辑门和元件，以 提高信号传输速度。
优化电路结构，减少信号传输 路径和延迟。
适当增加驱动强度，提高信号 的驱动能力。
避免信号在电路中产生反射和 振荡，减小信号延迟。
降低功耗
选择低功耗的逻辑门和元件，降低静 态功耗。
采用适当的电源管理技术，如电源关 断、时钟关断等，降低功耗。
优化电路结构，减少不必要的逻辑门 和元件，降低动态功耗。
优化布线，减小连线的电阻和电感， 降低信号传输过程中的功耗。
06 组合逻辑电路的实例分析
实例一：简单计算器电路
01
02
功能描述
实现基本的加、减、乘、除运 算功能。
的形式。
卡诺图法
利用卡诺图法将逻辑函 数表达式转换为易于实
现的形式。
卡诺图设计法
卡诺图法的基本原理
利用卡诺图法进行逻辑电路设 计的基本原理和方法。
卡诺图的构造
介绍如何构造卡诺图，以及卡 诺图中最小项和最大项的表示 方法。
卡诺图的简化
介绍如何利用卡诺图进行逻辑 函数的简化，以及如何利用卡 诺图进行逻辑电路的设计。
分析逻辑表达式时，需要注意表达式的化简，以减少所需的逻辑门数量，提高电路 的效率。
真值表分析
真值表是描述组合逻辑电路所有可能 输入情况下输出结果的表格。通过真 值表，可以全面了解电路的功能。
真值表可以帮助我们发现电路中可能 存在的冒险现象，如无关项引起的竞 争冒险。
真值表的列对应于输入变量的所有可能取值 ，行对应于输出变量的所有可能取值。在每 个格子中，填写对应输入取值下的输出取值 。

数字电子技术第4章组合逻辑电路习题解答

数字电子技术第4章组合逻辑电路习题解答
解：用3线-8线译码器74LS138设计一个能对32个地址进行译码的译码器如图所示。
、已知8421BCD可用7段译码器，驱动日字LED管，显示出十进制数字。指出下列变换真值表中哪一行是正确的。（注：逻辑“1”表示灯亮）
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g *
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
7
0
1
1
（1）试分析电路，说明决议通过的情况有几种。
（2）分析A、B、C、D四个人中，谁的权利最大。
习题图
解：（1）
（2）
ABCD
L
ABCD
L
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
0
0
0
1
0
0
1
1
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
0
0
0
1
0
1
1
1
(3)根据真值表可知，四个人当中C的权利最大。
3) 用与或非门实现。
解：（1）将逻辑函数化成最简与或式并转换成最简与非式。
根据最简与非式画出用与非门实现的最简逻辑电路：电路略。
(2 ）由上述卡偌图还可得到最简或与表达式：
即可用或非门实现。
（3）由上步可继续做变换：

数字电子技术第四章_组合逻辑电路讲解


4. 功能说明：当输入四位代码中 1 的个数为奇数时输出
为 1，为偶数时输出为 0 — 检奇电路。
第四章 组合逻辑电路
4.2.1 组合电路的分析方法
真值表
电路的逻辑功能
ABC 000 001 010
电路的输出Y只与输入A、B
Y
有关，而与输入C无关。Y和A、
1
B的逻辑关系为：A、B中只要一 个为0，Y=1；A、B全为1时，
B1
B0
G3 B3
GG12
B3 B2
B2 B1
G0 B1 B0
第四章 组合逻辑电路
4.2.1 组合电路的分析方法
（1）由电路图得表达式
G3 B3
GG12
B3 B2
B2 B1
G0 B1 B0
（2）列出 真值表
（3） 分析功能
本电路是自然二 进制码至格雷码的转 换电路。
自然二进制码 格雷码
第四章 组合逻辑电路
二、组合电路逻辑功能表示方法 真值表，卡诺图，逻辑表达式，时间图(波形图)
三、组合电路分类
1. 按逻辑功能不同：
加法器
比较器
数据选择器和分配器
编码器 译码器 只读存储器
2. 按开关元件不同： CMOS TTL
3. 按集成度不同： SSI MSI LSI VLSI
第四章 组合逻辑电路
Y ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD
ABCD ABCD ABCD
3. 列真值表
ABCD Y 0000 0 0001 1 0010 1 0011 0 0100 1 0101 0 0110 0 0111 1
ABCD Y 1000 1 1001 0 1010 0 1011 1 1100 0 1101 1 1110 1 1111 0

《数字电子技术基础》复习指导(第四章)

第四章组合逻辑电路一、本章知识点(一)概念1.组合电路：电路在任一时刻输出仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。

电路结构特点：只有门电路，不含存储（记忆）单元。

2.编码器的逻辑功能：把输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码。

优先编码器：几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。

3.译码器的逻辑功能：输入二进制代码，输出高、低电平信号。

显示译码器：半导体数码管(LED数码管)、液晶显示器(LCD)4.数据选择器：从一组输入数据中选出某一个输出的电路，也称为多路开关。

5.加法器半加器：不考虑来自低位的进位的两个1位二进制数相加的电路。

全加器：带低位进位的两个 1 位二进制数相加的电路。

超前进位加法器与串行进位加法器相比虽然电路比较复杂，但其速度快。

6.数值比较器：比较两个数字大小的各种逻辑电路。

7.组合逻辑电路中的竞争一冒险现象竞争：门电路两个输入信号同时向相反跳变(一个从1变0，另一个从0变1)的现象。

竞争-冒险：由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。

消除竞争一冒险现象的方法：接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑设计(二)组合逻辑电路的分析方法分析步骤：1.由图写出逻辑函数式，并作适当化简；注意：写逻辑函数式时从输入到输出逐级写出。

2.由函数式列出真值表；3.根据真值表说明电路功能。

(三)组合逻辑电路的设计方法设计步骤：1.逻辑抽象：设计要求----文字描述的具有一定因果关系的事件。

逻辑要求---真值表(1) 设定变量--根据因果关系确定输入、输出变量；(2)状态赋值：定义逻辑状态的含意输入、输出变量的两种不同状态分别用0、1代表。

(3)列出真值表2.由真值表写出逻辑函数式真值表→函数式，有时可省略。

3.选定器件的类型可选用小规模门电路，中规模常用组合逻辑器件或可编程逻辑器件。

4.函数化简或变换式(1)用门电路进行设计：从真值表----卡诺图/公式法化简。

清华大学数电4组合课件

10
G1门是 非门, 强调低 电平有 效
YS ' ( I 0 ' I1 ' I 2 ' I 3 ' I 4 ' I 5 ' I 6 ' I 7 ' S )'
YEX ' (YS ' S )'
S’是“使能”信号 低电平有效 代表无输入信号 11
代表“有输入信号”
Y2' [( I 7 I 6 I 5 I 4 ) S ]'
一、编码器(Encodor)
编码： 用二值代码表示具体事物(变量）。 如：用0101表示十进制数5。 编码器分为普通编码器和 优先编码器。 （一）普通编码器 普通编码器任何时刻只允许 一个输入有效。 以3位二进制编码器的设计 为例:
注意这个名称
8
1.真 值表
2.函数式
' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' Y2 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1' I 0 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1' I 0
Z 3 m ( 2,3,5) ( m m m )
' 0 ' 2
' ' 5 ' 4 ' ' 7
Z 4 m (0,2,4,7 ) ( m m m m )
由于译码器输出 低电平有效，故 选用与非门
25
（四）显示译码器 1.七段字符显示器 这种显示器可用多种发光器件构 成。例如半导体发光二极管、液晶等。 这里以发光二极管为例进行说明。 半导体数码管BS201A的外形图、 等效电路： 驱动电路 共阴极接法 VCC T R 共阳极接法 VCC D

数字电子技术基础(数字电路)第四章组合逻辑电路


（7-14/29）
【例2】 用与非门设计一个码制变换电路。要求将8421码 转换为余3码。 ① 逻辑抽象 B8 B4 B2 B1
8421码 输入
8421码 转换为 余3码
E3 E2 E1
E0 余3码 输出
（7-15/29）
② 真值表 B8B4B2B1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 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 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 E3E2E1E0 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
信号经不同路径传输 后到达电路中某一会 合点的时间有差异的 现象，称为竞争。
由于竞争原因而使电
路输出发生瞬时错误 的现象，称为冒险。
A
A
L
A L
（7-23/29）
2. 如何判别电路中有无冒险？
代数法判别与电路对应的表达式
判竞争： 同一变量以原变量、反变量的形式同时出 现在表达式中，则变量具有竞争能力。
电路设计
波形图 文字描述 逻辑图
【例1】 用与非门设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路。 每一组信号灯均由红、黄、绿灯组成。正常工作时 有且仅有一盏灯亮；出现其他状态时，发出故障信号。
① 逻辑抽象
R A G
正常工作状态 R A G
R A G
R A 红(R)、黄(A)、绿 G (G)为信号灯的状 态输入。 灯亮为1。
L2 = BC + AB × C
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第四章 组合逻辑电路
学习要点
了解组合逻辑电路的特点和工作原理。 掌握组合逻辑电路的分析、设计方法。 了解组合逻辑电路中的竞争冒险现象。
1
4.1 概 述
2
组合逻辑电路：t时刻输出仅与t时刻 输入有关，与t以前的 状态无关。 数字电路
时序逻辑电路：t时刻输出不仅与t时刻 输入有关，还与电路过 去的状态有关。
Y F ( A)
5
组合电路的特点： 1. 输出仅由输入决定，与电路之前状态无关； 2. 电路结构中无反馈环路（无记忆）；
3. 能用基本门构成，即任何组合逻辑电路都能 用三种基本门实现。
6
4.2 组合逻辑电路的 分析和设计
7
4.2.1 组合逻辑电路的分析ຫໍສະໝຸດ 8逻辑图1
例1：
逻辑表 达式
2
1
Y (YY 1 2Y3 )' (( AB)'( BC )'( AC)')'
2
最简与或 表达式
Y AB BC AC
9
最简与或 表达式
3
Y AB BC AC
3
A 0 0 0 0 1 1 1 1
B 0 0 1 1 0 0 1 1
C 0 1 0 1 0 1 0 1
Y 0 0 0 1 0 1 1 1
4
真值表
4
电路的逻 辑功能
当输入A、B、 C中有2个或3 个为1时，输 出Y为1，否 则输出Y为0。 所以这个电路 实际上是一种 3人表决用的 组合电路：只 要有2票或3票 同意，表决就 通过。
17
2. 列出真值表
3. 写出逻辑表达式
Z R' A'G ' R' AG RA'G RAG ' RAG
4. 化简
6. 画出电路图
5. 最简与或表达式
Z R' A' G' RA RG AG
18
例2： 码制转换电路的设计。
要求：输入为三位二进制码，
输出为格雷码。 解：1）真值表
4）画逻辑图
27
画逻辑图：
28
二、8421BCD码编码器（二—十进制编码器）
输出：四位二进制代码 输入：0~9共十种状态 解：1）确定二进制代码的位数。 ∵M=10 由 M≤ 2 N 得N=4 2）列编码表
29
30
3）写出逻辑表达式：
Y3 I 8 ' I 9 ' ( I8 I 9 ) ' Y2 I 4 ' I 5 ' I 6 ' I 7 ' ( I 4 I 5 I 6 I 7 ) ' Y1 I 2 ' I 3 ' I 6 ' I 7 ' ( I 2 I 3 I 6 I 7 ) ' Y0 I1 ' I 3 ' I 5 ' I 7 ' ( I1I 3 I 5 I 7 ) '
4）画逻辑图（略）
31
三、优先编码器 8线-3线优先编码器 74HC148
1、功能表
I 0 ~I 7 ,共8个输入端 输入： （脚注号码越大，优先 权越高），低电平有效。
Y1 '、 Y0 ' 输出： Y2 '、
选通输入端(片选端): S '
选通输出端: 扩展输出端:
YS ' YEX '
16
1. 抽象
输入变量:红（R）、黄（A）、绿（G）
规定灯亮时为“1”，不亮时为“0” 输出变量：故障信号（Z） 规定正常工作时Z=0，故障时Z=1
输入变量 输 出 R A G Z 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1
10
例2：
功能：输入不一致鉴别器
11
例3：
Z1 A C
Z2 B C
功能：可控的两位二 进制原码至反码的变 换电路。
12
例4：
函数表达式：
Z1 ( A ' B) ' AB ' Z 2 ( Z1 Z3 ) ' ( A B) ' Z3 ( A B ') ' A ' B
3
组合电路范畴： 加法器、译码器、编码器、数据选择器、只读存储器
时序电路范畴：
计数器、寄存器、动态存储器
组合电路是时序电路的一部分
4
组合电路：
a1 a2
组合逻辑 电路
y1
y2
an
ym
组合逻辑电路的框图
y1 f1(a1a 2 a n ) y2 f 2(a1a 2 a n ) ym f m (a1a 2 a n）
例：设计一个编码器，要求把0~7这8个十进制 数编成二进制代码。用与非门实现。（假设有效 电平为低电平）
24
有效电平为 0 约束条件： I i I j 1
解：1）确定二进制代码的位数 ∵M=8=23 ∴N=3 2）列出编码表
25
26
3）写出对应的逻辑表达式：
Y2 I 4 ' I5 ' I 6 ' I 7 ' ( I 4 I 5 I 6 I 7 ) ' Y1 I 2 ' I 3 ' I 6 ' I 7 ' ( I 2 I 3 I 6 I 7 ) ' Y0 I1 ' I 3 ' I 5 ' I 7 ' ( I1I 3 I 5 I 7 ) '
电路功能：
真值表： 一位数字比较器
A BZ1 1 A BZ 2 1 A BZ3 1
13
例5 (P162)
14
4.2.2 组合逻辑电路的设计
一、设计任务 用基本逻辑门设计出能完成实际问题 或命题要求的电路。 二、设计步骤
15
例1： 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电 路。当信号灯发生故障时发出信号提醒工作人员 进行维修。
19
2）化简
3）逻辑图
20
4.3 若干常用的组合逻辑电路
21
4.3.1 编码器
编码的任务：把原始数据、指令或标志信 号变换成该系统所采用的数 码制。 编码器：把指令或状态等转换为与其对应 的二进制信息代码的电路。
普通编码器 优先编码器
22
23
一、二进制编码器
设：编码器有M个输入，在这M个输入中， 只有一个输入为有效电平，其余M-1个输入 均为无效电平。有N个输出。则二者之间满 足M≤2N的关系。 二进制编码器——将一般信号编为二进制代 码的电路。
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74HC148 内部结构
低电平
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例：用两片74HC148优先编码器组成一个16线-4线 ' ' ~ A15 优先编码器，将 A0 16个低电平输入信号编为 ' 0000~1111共16个4位二进制代码。其中 A15 的优先 ' 权最高， A0 的优先权最低。