第8章逻辑电路的分析.ppt

洁明过滤系统 电工技术基础与工程应用 第8章 逻辑电路的分析 组合逻辑电路的分析与设计 在任何时刻，输出状态只取决于同一时刻各输入状态的组合，而与先前状态无关的逻辑电路称为组合逻辑电路。组合逻辑电路有两大任务：一是组合逻辑电路的分析；二是组合逻辑电路的设计。所谓分析，就是对给定的组合逻辑电路，找出其输入与输出的逻辑关系，或者描述其逻辑功能、评价其电路是否为最佳设计方案。而设计则是依据给定的逻辑功能设计出所用门电路最少并且连线简单的逻辑电路。 其特点是：（1）输入、输出之间没有反馈延迟通路；（2）电路中不含记忆单元。 组合逻辑电路的分析 步骤 (1)根据给定的逻辑电路写出输出逻辑函数式 在列写逻辑电路的表达式时首先从输入端向输出端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，然后写出整个逻辑电路的输出状态对输入变量的逻辑函数，并对写出的逻辑函数式进行化简，即可求出输出逻辑函数的最简表达式。 (2)列出逻辑函数的真值表 将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入逻辑函数式，求出相应的输出状态并填入表中，即可得到逻辑函数的真值表。 (3)分析逻辑功能 根据真值表的特点分析该电路的逻辑功能。 组合逻辑电路的分析 步骤 注意： 以上步骤应视具体情况灵活处理，不要生搬硬套。在许多情况下，分析的目的或者是为了确定输入变量不同取值时功能是否满足要求：或者是为了变换电路的结构形式，例如将与或结构变换成与非结构等；或者是为了得到输出函数的标准与或表达式，以便用中、大规模集成电路实现之。 组合逻辑电路的分析 【例】分析如图所示电路的逻辑功能 解：（1）写出函数的逻辑表达式并化简可得 组合逻辑电路的设计 组合逻辑电路的设计主要是依据给定的逻辑功能，找出输出信号与输入信号的关系，由真值表写出逻辑表达式并化简，设计出所用门电路最少且连线简单的逻辑电路。逻辑电路的设计主要由以下步骤： (1)确定逻辑变量 根据设计要求，确定输入与输出变量的个数，以及确定“1”与“0”的含义。 (2)列真值表 根据题设要求及以上分析，列出该逻辑功能的真值表。 (3)写表达式 根据列出的真值表写出逻辑表达式并化简。 8.2触发器电路 在组合逻辑电路中，电路是由各种类型的门电路组合而成的。这些电路的共同特点是：任何时刻电路的输出逻辑值与该时刻输入的逻辑值有关，逻辑电路的输出没有回送到输入，不具备存储记忆功能，其逻辑功能也比较简单。在数字系统中，为了按一定程序进行运算，有时还需要电路具有存储和记忆功能，且需要按时间顺序变化，即电路的输出状态只有在某些特定的时候才可能发生变化。输出状态不仅取决于当时的输入状态，而且还和电路原来的输出状态以及时钟脉冲信号有关，实现这一功能的基本器件就是触发器。 8.2触发器电路 触发器是构成数字逻辑系统的基本逻辑单元。具有以下两个明显的特征： 第一、具有两个能自行保持的稳定状态，并且这两个稳定状态可以用二进制数。0和1来表示。当没有外来触发信号时，将维持一个稳定状态永久不变。 第二、根据不同的实际需要，触发器可以预置成0，也可以预置成1。 基本RS触发器 触发器的逻辑功能可以用特性表，特性方程和波形图以及状态转换图等描述。 基本RS触发器 （1）当 =0， =1时，不论现态是0还是1，G2门输出为“1”，然后可以得到G1门的两个输入端都为高电平，从而使其输出为“0” （2）当 =1， =0时，不论现态是0还是1，都有强制使G1门输出为“1”，然后可以得到G2门的两个输入端都为高电平使输出为“0” （3）当 = =1时，两个与非门的状态由原来的输出状态决定，显然，触发器保持原来的状态不变。 基本RS触发器 ）当 = =0时，显然不论原来触发器的输出为何种状态，都将有两个与非门的输出端同时为“1”，但是在两个输入脉冲同时消失后，触发器的输出将不能保持刚才的状态，最后的稳定状态是0还是1将由各种偶然的因素决定，因此这种情况被称为不确定状态，在电路中应当避免的。 可控RS触发器 基本的RS触发器结构简单，但其功能单一，在较复杂的数字逻辑系统中可能要用到很 多的触发器，如此多的逻辑器件要能够有条不紊地工作，应该有一个统一的指挥，这就是时 钟脉冲，将时钟脉冲应用到基本Ks触发器中，即为可控RS触发器 (也称为同步Rs触发器)。 当时钟脉冲信号没有来到时，即便输入信号发生变化，输出也不会发生变化，只有当时钟脉冲信号来到后，输入信号才起作用，并引起触发器输出状态的转换，按照时钟脉冲控制触发方式的不同，又可以把触发方式分为电平触发和边沿触发。 可控RS触发器 可控RS触发器 当时钟脉冲信号CP=0时，不论输入信号是否变化，G3，G4被封锁，其两个输出端输