心智圖資源庫 數位電子技術基礎(組合邏輯電路)
《數位電子技術基礎簡明教程》清華大學.餘孟嘗.第四版(第四章組合邏輯電路),介紹詳細、描述全面、希望能對感興趣的小伙伴學習提供幫助。
編輯於2023-11-30 19:32:19數位電子技術基礎
第四章 組合邏輯電路
概述
1 組合邏輯函數的特點
邏輯功能特性:電路在任何時刻的輸出狀態只取決於該時刻的輸入狀態,而與原來的狀態無關
電路結構特點
①輸出、輸入之間沒有回授延遲電路
②不包含記憶元件(觸發器),僅由閘電路構成
2 組合電路邏輯功能表示方法
真值表、卡諾圖、邏輯運算式、波形圖等,都可以用來表示組合電路的邏輯功能。
3 組合電路的分類
依邏輯功能不同:加法器、數值比較器、編碼器、譯碼器、資料選擇器、資料分配器、唯讀記憶體
按下開關元件不同:CMOS、TTL
依集成度不同:SSI、MSI、LSI、VLSI
4.1 組合電路的基本分析方法與設計方法
1 分析方法
步驟:
2 設計方法
步驟:
4.2 加法器
二進制數的算術運算
參考第一章的進位轉換
半加法器:兩個1位元二進位數相加,且不考慮低位進位
真值表:
函數式:
國標符號:
全加法器:兩個同位的加數和來自低位的進位三者相加,這種加法運算就是全加
真值表:
函數式:
國標符號:
整合式全加器(雙全加器)
TTL:
CMOS:
加法器:實現多位二進制數相加的電路
算術式:
4位元串行進位加法器
特點:電路簡單,但運算速度不高
連接圖:
超前進位加法器
定義:在做加法時,各位數的進位訊號由輸入二進位數直接產生的加法器
特點:速度快,但電路複雜
連接圖:
4.3 編碼器和譯碼器
碼制:採用多位數碼,以某一規則表示不同事物資訊的方法
編碼器
二進位編碼器:
三位二進位編碼器(8線-3線編碼器)
示意框圖:
編碼表:
特點:
三位二進位優先編碼器
編碼表:
特點:優先編碼,即允許幾個訊號同時輸入,但只對優先順序高最高的訊號編碼
整合8線-3線優先編碼器
編碼表:
2片8線-3線優先編碼器級聯為1片16線-4線優先編碼器 3片8線-3線優先編碼器級聯為1片24線-5線優先編碼器 4片8線-3線優先編碼器級聯為1片32線-5線優先編碼器
二-十進位編碼器:用4位元二進位代碼對0~9這十個訊號進行編碼
8421BCD碼編碼器(10線-4線編碼器)
示意框圖:
編碼表:
8421BCD碼優先編碼器
編碼表:
譯碼器
二進位譯碼器:把二進位代碼的各種狀態依其原意翻譯成對應輸出訊號的電路
功能特點:輸出端提供全部最小項
裝置舉例
整合3線-8線譯碼器:
裝置:
輸入選通控制端:
真值表:
二進位譯碼器的級聯
兩片3線-8線譯碼器連接形成4線-16線譯碼器
裝置:
三片3線-8線譯碼器連接形成5線-24線譯碼器
裝置:
真值表:
整合2線-4線譯碼器
功能示意圖:
真值表:
用二進位譯碼器實現組合邏輯函數
由於二進位譯碼器的輸出端能提供輸入變數的全部最小項,而任何組合邏輯函數都可以變換為最小項總和的標準式,因此用二進位譯碼器和閘電路可實現任何組合邏輯函數
二-十進位譯碼器:將十進制數的二進位編碼即BCD碼翻譯成對應的10個輸出訊號的電路
8421BCD碼譯碼器
顯示譯碼器:把數字、文字和符號等的二進位編碼翻譯成人們習慣的形式顯示出來
數位顯示器
顯示譯碼器
4.4 資料選擇器和分配器
資料選擇器:多路輸入選擇一路輸出的電路
字母表示
D為資料輸入端
A為位址輸入端
為選通控制端
Y為資料輸出端
整合4選1資料選擇器
裝置:
真值表:
整合8選1資料選擇器
裝置:
真值表:
整合式資料選擇器的擴展
資料分配器:一路輸入傳送多路輸出的電路
1路-4路資料分配器
示意框圖:
真值表:
整合1路-8路資料分配器
用3線-8線譯碼器來實現
裝置:
4.5 奇偶檢驗器和數值比較器
奇偶檢驗器:利用異或閘的邏輯功能,可以進行奇偶校驗操作
輸出為0,則輸入中1的個數為偶數。 輸出為1,則輸入中1的個數為奇數。
數值比較器
在數位電路中,數值比較器的輸入是要進行比較的二進位數,輸出的是比較的結果
1位數值比較器
示意框圖:
真值表:
4位數值比較器
從高位開始比較,依序逐位進行,直到比較出結果為止
示意框圖:
真值表:
4.6 用中規模積體電路實現組合邏輯函數
1 用資料選擇器實作組合邏輯函數
步驟:
1 選擇資料選擇器:由n=k-1決定(k為函數的變數個數,n為選擇器位址碼的數量)
2 寫函數的標準與或式
3 比較並確定輸入量的表達式
4 畫連線圖
舉例:
2 用二進位譯碼器實現組合邏輯函數
步驟:
1 選擇譯碼器:2變數用2線-4線譯碼器,3變數用3線-8線譯碼器
2 寫函數的標準與非-與非式
3 確認變數與輸入的關係
4 畫連線圖
舉例:
4.7 唯讀記憶體
依寫入方式分類
掩模ROM
可程式ROM
可擦除可編程ROM
ROM結構
4.8 組合電路中的競爭冒險
概念:在組合電路中,當輸入訊號改變狀態時,輸出端可能出現假訊號--過度幹擾脈衝的現象叫做競爭冒險。
競爭與冒險的關係
有競爭不一定會產生冒險,有冒險一定存在競爭。
消除競爭冒險的方法
①引入封鎖脈衝
②引入選通脈衝
③接入濾波電容
④修改邏輯設計,增加冗餘項