组合逻辑电路设计设计04(成第四章A).ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 二、编码器（ encoders） 普通编码器 优先编码器 二、编码器（ encoders） 2N个输入 N个输出 其他输入输出控制端 二进制优先编码器 （priority encoders） 74LS148 8线-3线优先编码器 I0~I7：编码输入 A0~A2：编码输出 EI： 使能输入 EO：使能输出 GS：编码有效输出 功能表 二-十进制编码器：74LS147 将输入（代表十进制数字）编码为8421BCD码 三、多路选择器（multiplexer） 2N个数据输入，N个选择信号输入， 依据N个选择信号的取值从2N个输入数据中选择一个送到输出端。 三、多路选择器（multiplexer） 2N个数据输入，N个选择信号输入， 依据N个选择信号的取值从2N个输入数据中选择一个送到输出端。 74x151 8选1MUX 多路选择器又称数据选择器，多路开关，简写为MUX。 74x157 4bit 2选1MUX * 多路分配器（Demultiplexer） 又称数据分配器，常用DEMUX表示。其结构与多路选择器正好相反。是一种单输入，多输出的逻辑部件。输入数据从哪一路输出由选择控制输入决定。 四、数值比较器 （ comparator） 用于比较两个4位自然二进制数的大小。 4位比较器构成12位比较器 五、二进制并行加法器 能够并行产生两个N位二进制数的“算术和”的逻辑部件。 * 逐位进位二进制加法器 ripple adder * 超前进位二进制并行加法器 根据输入信号同时产生各个进位。 74x283 74x83 4bit超前进位二进制全加器 基于中规模集成电路的组合逻辑设计方法 在熟悉并深刻理解常用中规模逻辑部件功能的基础上，将问题转化为选用逻辑部件的功能。设计时应充分利用逻辑部件的功能以及各个控制端，在门电路的基础上将问题进行进一步的抽象化，类似汇编语言与高级程序设计语言之间的关系（如C）。 * 设计实例 1、用3-8译码器74LS138结合必要的逻辑门实现逻辑函数： 画出逻辑连接图。 逻辑图 4-3-3 基于VHDL的组合逻辑设计 本部分内容单独讲解 4-4 竞争与冒险 竞争 冒险 (hazard) 毛刺 (glitch) 数字电路与逻辑设计：第4章 组合逻辑电路 竞争与冒险的产生 在逻辑电路中，多个输入信号在传输过程中受逻辑门固有延迟、逻辑门级数、导线长度等因素的影响，导致其到达输出端的时间有先有后，这种现象称为竞争现象。 由于竞争可能导致逻辑电路产生错误的输出，称为冒险。组合逻辑电路中的冒险是一种瞬态现象，表现为输出端出现不应有的尖脉冲（毛刺）。 冒险现象的判断 1、代数法 若某个变量X同时以原变量和反变量的形式出现在函数表达式中，并且在一定条件下该函数表达式可化简为X+X或者XX的形式，则该函数表达式对应的电路在X发生变化时，可能会由于竞争产生冒险现象。 2、卡诺图法 在卡诺图中，若两个卡诺圈相切，则该电路可能产生冒险现象。 消除冒险现象的方法 1、增加冗余项 2、输出端滤波 3、利用选通脉冲（同步方法） “选通脉冲法”避开冒险现象示例 F 输出端滤波 * * * * * * * * 带着问题去学习 1、什么是组合逻辑电路？有何特点？ 2、如何分析给定组合逻辑电路的功能？ 3、组合逻辑的设计步骤？ 4、在组合逻辑设计过程中， design 与synthesis有什么不同？ 5、实现组合逻辑有哪些方式？针对不同的实现方式，设计方法有什么不同？ 第4章：组合逻辑电路 4-1 概述 4-2 组合逻辑电路分析 4-3 组合逻辑设计 4-4 竞争与冒险 吉林大学仪器科学与电气工程学院：数字电路与逻辑设计 4-1 概述 数字电路与逻辑设计：第4章 组合逻辑电路 组合逻辑电路定义 若一个逻辑电路在任何时刻的输出稳定信号仅取决于该时刻的输入信号，而与过去的输入信号无关，或者与输入信号作用前的电路状态无关，则该逻辑电路称为组合逻辑电路。 组合逻辑电路特点： 功能：任意时刻的输出仅取决于输入 电路结构：不含存储或记忆元件 组合逻辑电路 组合逻辑电路的框图 组合逻辑电路的输入/输出关系可以用逻辑函数来表示。 组合逻辑电路的类型 单输出组合逻辑电路 多输出组合逻辑电路 4-2 组合逻辑电路分析 数字电路与逻辑设计：第4章 组合逻辑电路 依据给定逻辑电路，找出其输出与输