2022-2023学年高二物理竞赛课件：组合逻辑电路

组合逻辑电路 组合逻辑电路 组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路的设计 常用MSI组合逻辑器件及应用 组合逻辑电路中的竞争与冒险 第4章 组合逻辑电路 组合逻辑电路的分析 所谓逻辑电路的分析，就是找出给定逻辑电路输出和输入之间的逻辑关系，并指出电路的逻辑功能。分析过程一般按下列步骤进行：  ① 根据给定的逻辑电路，从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。  ② 根据输出函数表达式列出真值表。  ③ 用文字概括出电路的逻辑功能。 第4章 组合逻辑电路 【例4-1】 分析图4-2所示组合逻辑电路的逻辑功能。  解：根据给出的逻辑图， 逐级推导出输出端的逻辑函数表达式： 第4章 组合逻辑电路 第4章 组合逻辑电路 表 4-1 例4-1真值表 A B C F 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 由真值表可以看出，在三个输入变量中，只要有两个或两个以上的输入变量为1，则输出函数F为1，否则为0，它表示了一种“少数服从多数”的逻辑关系。因此可以将该电路概括为：三变量多数表决器。 第4章 组合逻辑电路 【例4-2】分析图4-3(a)所示电路，指出该电路的逻辑功能。 图 4-3 例4-2电路 (a) 一位全加器； (b) 一位全加器符号 第4章 组合逻辑电路 解：  ① 写出函数表达式。 ② 列真值表。 Ai Bi Ci Ci+1 Si 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 表 4 - 2 例4 - 2真值表 第4章 组合逻辑电路 ③ 分析功能。  由真值表可见，当三个输入变量Ai、Bi、Ci中有一个为1或三个同时为1时，输出Si=1，而当三个变量中有两个或两个以上同时为1时，输出Ci+1=1，它正好实现了Ai、Bi、Ci三个一位二进制数的加法运算功能，这种电路称为一位全加器。其中，Ai、Bi分别为两个一位二进制数相加的被加数、加数， Ci为低位向本位的进位，Si为本位和，Ci+1是本位向高位的进位。一位全加器的符号如图4 - 3(b)所示。 如果不考虑低位来的进位，即Ci=0，则这样的电路称为半加器，其真值表和逻辑电路分别如表4-3和图4-4所示。 第4章 组合逻辑电路 表 4-3 半加器真值表 Ai Bi Ci+1 Si 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 图 4-4 半加器 第4章 组合逻辑电路 4.2 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。 第4章 组合逻辑电路 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。 第4章 组合逻辑电路 $