組合邏輯電路分析

在asic設計和pld設計中組合邏輯電路設計的最簡化是很重要的，在設計時常要求用最少的邏輯門或?qū)Ь€實現(xiàn)。在asic設計和pld設計中需要處理大量的約束項，值為1或0的項卻是有限的，提出組合邏輯電路設計的一種新方法。

與邏輯表示只有在決定事物結(jié)果的全部條件具備時，結(jié)果才發(fā)生。輸出變量為1的某個組合的所有因子的與表示輸出變量為1的這個組合出現(xiàn)、所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn)，因而可以表示輸出變量為1的這個組合。 組合邏輯電路的分析分以下幾個步驟:

(1)有給定的邏輯電路圖，寫出輸出端的邏輯表達式;

(2)列出真值表;

(3)通過真值表概括出邏輯功能，看原電路是不是最理想，若不是，則對其進行改進。

組合邏輯電路是指在任何時刻，輸出狀態(tài)只決定于同一時刻各輸入狀態(tài)的組合，而與電路以前狀態(tài)無關(guān)，而與其他時間的狀態(tài)無關(guān)。其邏輯函數(shù)如下:

Li=f(A1，A2，A3……An) (i=1，2，3…m)

其中，A1~An為輸入變量，Li為輸出變量。

組合邏輯電路的特點歸納如下:

① 輸入、輸出之間沒有返饋延遲通道;

② 電路中無記憶單元。

對于第一個邏輯表達公式或邏輯電路，其真值表可以是惟一的，但其對應的邏輯電路或邏輯表達式可能有多種實現(xiàn)形式，所以，一個特定的邏輯問題，其對應的真值表是惟一的，但實現(xiàn)它的邏輯電路是多種多樣的。在實際設計工作中，如果由于某些原因無法獲得某些門電路，可以通過變換邏輯表達式變電路，從而能使用其他器件來代替該器件。同時，為了使邏輯電路的設計更簡潔，通過各方法對邏輯表達式進行化簡是必要的。組合電路可用一組邏輯表達式來描述。設計組合電路直就是實現(xiàn)邏輯表達式。要求在滿足邏輯功能和技術(shù)要求基礎上，力求使電路簡單、經(jīng)濟、可靠、實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)的途徑是多種多樣的，可采用基本門電路，也可采用中、大規(guī)模集成電路。其一般設計步驟為:

① 分析設計要求，列真值表;

② 進行邏輯和必要變換。得出所需要的最簡邏輯表達式;

③ 畫邏輯圖。

一般步驟:

(1) 由實際邏輯問題列出真值表;

(2) 由真值表寫出邏輯表達式;

(3) 化簡、變換輸出邏輯表達式;

(4) 畫出邏輯圖。

在數(shù)字系統(tǒng)中算術(shù)運算都是利用加法進行的，因此加法器是數(shù)字系統(tǒng)中最基本的運算單元。由于二進制運算可以用邏輯運算來表示，因此可以用邏輯設計的方法來設計運算電路。加法在數(shù)字系統(tǒng)中分為全加和半加，所以加法器也分為全加器和半加器。

半加器不考慮低位向本位的進位，因此它有兩個輸入端和兩個輸出端。

設加數(shù)(輸入端)為A、B ;和為S ;向高位的進位為Ci+1

函數(shù)的邏輯表達式為: S=AB+AB ; Ci+1=AB+1

由于全加器考慮低位向高位的進位，所以它有三個輸入端和兩個輸出端。 設輸入變量為(加數(shù))A、B、 Ci-1，輸出變量為 S、 Ci+1

函數(shù)的邏輯表達式為:S=ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1=ABCi-1

Ci+1=ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1 =(AB)Ci-1+AB

因為加法器是數(shù)字系統(tǒng)中最基本的邏輯器件，所以它的應用很廣。它可用于二進制的減法運算、乘法運算，BCD碼的加、減法，碼組變換，數(shù)碼比較等。

指定二進制代碼代表特定的信號的過程就叫編碼。把某一組二進制代碼的特定含義譯出的過程叫譯碼。 (1)編碼器 因為n位二進制數(shù)碼有2^n種狀態(tài)，所以它可代表2^n組信息。人們在編碼過程中一般是采用編碼矩陣和編碼表，編碼矩陣就是在卡諾圖上指定每一方格代表某一自然數(shù)，把這些自然數(shù)填入相應的方格。

譯碼器 編碼的逆過程就是譯碼。 譯碼就是把代 碼譯為一定的輸出信號，以表示它的原意。實現(xiàn)譯碼的電路就是譯碼器。譯碼器可分為二進制譯碼器、十進制譯碼器、集成譯碼器和數(shù)字顯示譯碼驅(qū)動電路。其中二進制譯碼器是一種最簡單的變量譯碼器，它的輸出端全是最小項。

數(shù)據(jù)選擇器 它就是從多個輸入端中選擇一路輸出，它相當于一個多路開關(guān)。常用的有二選一，四選一，八選一和十六選一，若需更多則由上述擴展。

多路分配器的功能是把輸入數(shù)據(jù)分配給不同的通道上，相當于一個單刀多擲開關(guān)。

序

第一章 組合邏輯電路

第一節(jié) 邏輯門電路

一、基本邏輯門電路

二、集成邏輯門電路

技能訓練1 TIL與非門的測試

第二節(jié) 邏輯代數(shù)

一、邏輯代數(shù)的基本運算規(guī)則和定律

二、邏輯函數(shù)的化簡

技能訓練2 數(shù)字比較器電路的安裝與測試

第三節(jié) 組合邏輯電路的分析與設計

一、組合邏輯電路的分析

二、組合邏輯電路的設計

技能訓練3 三人表決器電路的安裝與測試

第四節(jié) 加法器

一、常用數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

二、半加器

三、全加器

技能訓練4 半加器和全加器邏輯電路的安裝與測試

第五節(jié) 編碼器和譯碼器

一、編碼器

二、譯碼器

技能訓練5 編碼、譯碼及顯示電路的安裝與測試

本章小結(jié)

復習思考題

第二章 觸發(fā)器

第一節(jié) RS觸發(fā)器

一、基本RS觸發(fā)器

二、同步RS觸發(fā)器

技能訓練6 基本RS觸發(fā)器的組裝與測試

第二節(jié) 3K觸發(fā)器

一、主從JK觸發(fā)器

二、邊沿JK觸發(fā)器

技能訓練7 JK觸發(fā)器的應用與調(diào)試

第三節(jié) D觸發(fā)器和T觸發(fā)器

一、維持阻塞D觸發(fā)器

二、主從D觸發(fā)器

三、T觸發(fā)器和T觸發(fā)器

技能訓練8 D觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T觸發(fā)器的測試

本章小結(jié)

復習思考題

第三章 時序邏輯電路

第一節(jié) 寄存器

一、數(shù)碼寄存器

二、移位寄存器

技能訓練9 移位寄存器及其應用

第二節(jié) 計數(shù)器

一、二進制計數(shù)器

二、十進制計數(shù)器

三、N進制計數(shù)器

技能訓練10 六十進制遞增計數(shù)器電路的安裝與測試

本章小結(jié)

復習思考題

第四章 脈沖信號的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換

第一節(jié) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和振蕩器

一、門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

二、多諧振蕩器

技能訓練11 可觸發(fā)的脈沖發(fā)生器電路的安裝與測試

第二節(jié) 施密特觸發(fā)器

一、集成門電路構(gòu)成的施密特電路

二、集成施密特觸發(fā)器

三、施密特觸發(fā)器的應用

技能訓練12 單個脈沖發(fā)生器電路的安裝與測試

第三節(jié) 555定時器及其應用

一、555集成定時器

二、555定時器的應用

技能訓練13 門鈴電路的安裝與測試

本章小結(jié)

復習思考題

……

第五章 模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換及數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換電路

參考文獻