济南大学物理科学与技术学院数字电子技术课件第三章 组合逻辑电路（1）.ppt

第三章 组合逻辑电路 3.1.2 组合逻辑电路的设计 工程上的最佳设计，通常需要用多个指标去衡量，主要考虑的问题有以下几个方面： ① 所用的逻辑器件数目最少，器件的种类最少，且器件之间的连线最简单。这样的电路称“最小化”电路。 ② 满足速度要求，应使级数尽量少，以减少门电路的延迟。 ③ 功耗小，工作稳定可靠。 上述“最佳化”是从满足工程实际需要提出的。显然，“最小化”电路不一定是“最佳化”电路，必须从经济指标和速度、 功耗等多个指标综合考虑，才能设计出最佳电路。 组合逻辑电路可以采用小规模集成电路实现，也可以采用中规模集成电路器件或存储器、可编程逻辑器件来实现。 虽然采用中、大规模集成电路设计时，其最佳含义及设计方法都有所不同，但采用传统的设计方法仍是数字电路设计的基础。因此下面先介绍采用设计的实例。 例：一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火灾检测信号时，报警系统产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。 第三章 组合逻辑电路 　　指任何时刻的输出仅取决于该时刻输入信号的组合，而与电路原有的状态无关的电路。 数字电路根据逻辑功能特点的不同分为 组合逻辑电路 时序逻辑电路 　　指任何时刻的输出不仅取决于该时刻输入信号的组合，而且与电路原有的状态有关的电路。 概 述 一、组合电路的特点 = F0（I0、I1…, In - 1） = F1（I0、I1…, In - 1） = F1（I0、I1…, In - 1） 1. 逻辑功能特点 电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入 状态，而与原来的状态无关。 2. 电路结构特点 (1) 输出、输入之间没有反馈延迟电路 (2) 不包含记忆性元件(触发器)，仅由门电路构成 I0 I1 In-1 Y0 Y1 Ym-1 组合逻辑 电路 二、组合电路逻辑功能表示方法 真值表，卡诺图，逻辑表达式，时间图(波形图) 三、组合电路分类 1. 按逻辑功能不同： 加法器 比较器 编码器 译码器 数据选择器和分配器 只读存储器 2. 按开关元件不同： CMOS TTL 3. 按集成度不同： SSI MSI LSI VLSI 3. 1 组合电路的分析方法和设计方法 3. 1. 1 组合电路的基本分析方法 一、分析步骤 逻辑图 逻辑表达式 化简 真值表 说明功能 分析目的： (1) 确定输入变量不同取值时功能是否满足要求； (3) 得到输出函数的标准与或表达式，以便用 MSI、 LSI 实现； (4) 得到其功能的逻辑描述，以便用于包括该电路的系 统分析。 (2) 变换电路的结构形式(如：与或 与非-与非)； 二、分析举例 [例] 分析图中所示电路的逻辑功能 表达式 真值表 A B C Y 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 A B C Y 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 功能 判断输入信号极性是否相同的电路 — 符合电路 A B C ≥1 [解] [例 3.1.1] 分析图中所示电路的逻辑功能，输入信号A、B、C、D是一组二进制代码。 A B C D Y [解] 1. 逐级写输出函数的逻辑表达式 W X A B C D Y W X 2. 化简 3. 列真值表 A B C D A B C D Y Y 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 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 4. 功能说明： 当输入四位代码中 1 的个数为奇数时输出为 1，为偶数时输出为 0 — 检奇电路。 3.1.2 组合电路的基本设计方法 一、 设计步骤 逻辑抽象 列真值表 写表达式 化简或变换 画逻