数字电子技术Chap 3

63 第三章 组合逻辑电路

第一节 重点与难点

一、重点：

1.组合电路的基本概念

组合电路的信号特点、电路结构特点以及逻辑功能特点。

2。组合电路的分析与设计

组合电路分析是根据已知逻辑图说明电路实现的逻辑功能。

组合电路设计是根据给定设计要求及选用的器件进行设计，画出逻辑图。如果选用小规模集成电路SSI，设计方法比较规范且容易理解,用SSI设计是读者应掌握的最基本设计方法.由于设计电路由门电路组成，所以使用门的数量较多，集成度低。

若用中规模集成电路MSI进行设计,没有固定的规则，方法较灵活。

无论是用SSI或MSI设计电路，关键是将实际的设计要求转换为一个逻辑问题,即将文字描述的要求变成一个逻辑函数表达式。

3.常用中规模集成电路的应用

常用中规模集成电路有加法器、比较器、编码器、译码器、数据选择器和数据分配器等，重要的是理解外部引脚功能，能在电路设计时灵活应用。

4。竞争冒险现象

竞争冒险现象的产生原因、判断是否存在竞争冒险现象以及如何消除。

二、难点：

1。组合电路设计

无论是用SSI还是用MSI设计电路，首先碰到的是如何将设计要求转换为逻辑问题,得到明确的真值表,这一步既是重点又是难点.总结解决这一难点的方法如下:

（1）分析设计问题的因果关系，分别确定输入变量、输出变量的个数及其名称。

（2）定义逻辑变量0、1信号的含义.无论输入变量、输出变量均有两个状态0、1，这两个状态代表的含义由设计者自己定义。

（3）再根据设计问题的因果关系以及变量定义，列出真值表。

2。常用组合电路模块的灵活应用

同样的设计要求,用MSI设计完成后,所得的逻辑电路不仅与所选芯片有关，而且还与设计者对芯片的理解及灵活应用能力有关。读者可在下面的例题和习题中体会。

3.硬件描述语言VHDL的应用

VHDL的应用非常灵活,同一个电路问题可以有不同的描述方法，初学者可以先仔细阅读已有的程序实例,再自行设计。

第三章 组合逻辑电路思考题与习题参考答案

[题3-1]解：图P3-1：21,FF真值表如表D3-1所示。

表D3-1

输 入 输 出

CBA 21FF

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 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

1 1

ABCCBAFABCF21,

[题3-2]解：图P3-2(a)因为BAABAF1

ABABBF3

ABBAF2

(a) 图是一位数值比较器

(b)

1111)(iiiiiCBASACBCABABBACC

所以(b)图是一位全加器

[题3-3]解：图P3-3：21,FF真值表如表D3-2、表D3-3

表D3-2

输 入 输 出

0101BBAA 1F

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

第三章 组合逻辑电路

根据组合逻辑电路的不同特点，数字电路分成：组合逻辑电路（组合电路）

时序逻辑电路（时序电路）

组合逻辑电路的特点：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。

niiAAAfF21，（i=1，2，…m）

3.1组合逻辑电路的分析

组合逻辑电路的分析方法：1）由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式

2）化简和变换各逻辑表达式

3）列真值表

4）分析确定功能

例：

CBAL

3.1.1 分析加法器 半加器真值表

(1)1位加法器

1）半加器

不考虑由低位进位来的加法器

BAAS 输 入 输 出

A B S CO

0 0 0 0

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

输 入 输

出 输 入 输

出

CI A B S CO CI A B S CO

0 0 0 0 0 1 0 0 1 0

0 0 1 1 0 1 0 1 0 1

0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 组合逻辑电路

......A1A2AnF1FnF2＝1＝1ABCL＝1&ABCOSABCo

2）全加器

考虑低位进位的加法器

CIBACIABCIBABCIAS 全加器真值表

CIBBACIACO

S“奇数个1时，S为1”CI“两个以上1时，CI为1”

&&&&&&≥1≥1&111ABCOSCI

(2)多位加法器

1、并行相加串行进位的加法器

例如：四位二进制数A3 A2A1A0和B3 B3 B3 B3相加

CICOΣCICOΣCICOΣCICOΣCOS1S0S2S3A0B0A1B1A2B2A3B3

第3章

[题3.1] 分析图P3.1电路的逻辑功能，写出Y1、、Y2的逻辑函数式，列出真值表，指出电路完成什么逻辑功能。

[解]

BCACABYBCACABCBAABCY21)(

真值表：

ABC Y1 Y2

000 0 0

001 1 0

010 1 0

011 0 1

100 1 0

101 0 1

110 0 1

111 1 1

由真值表可知：电路构成全加器，输入A、B、C为加数、被加数和低位的进位，Y1为“和”，Y2为“进位”。

[题3.2] 图P3.2是对十进制数9求补的集成电路CC14561的逻辑图，写出当COMP=1、Z=0、和COMP=0、Z=0时，Y1～Y4的逻辑式，列出真值表。 [解]

（1）COMP=1、Z=0时，TG1、TG3、TG5导通，TG2、TG4、TG6关断。

3232211 , ,AAYAYAY， 4324AAAY

（2）COMP=0、Z=0时，

Y1=A1， Y2=A2， Y3=A3， Y4=A4。

、 COMP=1、Z=0时的真值表

COMP=0、Z=0的真值表从略。

[题3.3]

用与非门设计四变量的多数表决电路。当输入变量A、B、C、D有3个或3个以上为1时输出为1，输入为其他状态时输出为0。

[解] 题3.3的真值表如表A3.3所示，逻辑图如图A3.3所示。

表A3.3

ABCDDABCDCABCDBABCDAY

BCDACDABCABC

BCDACDABDABC 十进制数 A4A3A2A1 Y4Y3Y2 Y1 十进制数 A4 A3 A2 A1 Y4 Y3 Y2 Y1

0 0 0 0 0 1001 8 1000 0001