組合邏輯電路:
- 任意時刻的輸出僅僅取決於該時刻的輸入,與電路原來的狀態無關。
- 電路中不包含存儲單元。
一、編碼器
1、普通編碼器
例如:3位二進制編碼器(8 - 3編碼器)
(1)框圖
(2)真值表
類似:輸入是獨熱瑪,輸出是順序二進制
(3)邏輯式
(4)邏輯式化簡
(5)邏輯圖
2、優先編碼器
略
二、譯碼器
1、二進制譯碼器
例如:3位二進制譯碼器(3 - 8譯碼器)
(1)框圖
(2)真值表
類似:輸入是順序二進制,輸出是獨熱瑪。
2、二 - 十進制譯碼器
即輸入是4位的順序BCD碼,輸出的是獨熱瑪再取反,超出的是偽碼,拒絕翻譯。
3、顯示譯碼器(數碼管)
略
三、數據選擇器(多路開關)
1、二選一
①邏輯式:Y = SEL · A + SEL' · B
②真值表
③符號圖
④門電路
2、4選1
- (1)D是 data_in,Y是輸出數據 data_out。
- (2)A1、A0 是地址 addr。
- (3)S1'、S2'是 CS 片選。
以前大二的時候不懂,現在一目了然,不就這么個玩意兒嗎?
3、例題
用兩個帶附加控制的 4-1 數據選擇器組成一個 8 -1 數據選擇器。
思路:兩個 4-1 的 2 位地址位要共用,然而 8-1 必須要 3 位地址,所以再將兩個 4-1 的片選 S 合並成最高的地址位
四、加法器
1、1位加法器
(1)半加器:不考慮來自低位的進位。
例如:A加B等於S,進位是CO
①邏輯式
S = A ⊕ B (沒看錯,就是異或) CO = A · B
②真值表
③邏輯圖
(2)全加器:考慮來自低位的進位
2、多位加法器
(1)串行(行波)進位加法器
說白了就是正常人類做算術題的加法器,從低到高,考慮進位。
(2)超前(快速)進位加法器
通過邏輯電路實現的得出每一位全加器的進位信號,無需再從低到高傳遞進位信號。
- 優點:運算時間縮短。
- 缺點:復雜程度增加。
說白了,正常人類難以手動做出來,別看了,看了也不會考。
五、數值比較器
就是比較數值的大小。
1、1位比較器
- A>B,可化為:AB' = 1。
- A<B,可化為:A'B = 1。
- A=B,可化為:A⊙B = 1。
2、多位比較器
必須自高而低的逐位比較,高位相等時繼續判斷下一位,和正常人類思維一樣。
六、競爭 - 冒險
1、現象和原因
(1)電壓毛刺(噪聲)
Y=AB,原先 A=1,B=0,變成A=0,B=1時,由於各種原因,二者的變化完成時間不一致,B先變化完成,A后變化完成,這個時間差為△t,這時 Y (考慮了門電路的傳輸延時時間)就產生了極窄的尖峰脈沖,或稱為電壓毛刺,是系統內部的一種噪聲。
(2)競爭
門電路兩個輸入信號同時向相反的邏輯電平跳變的現象。
(3)競爭 - 冒險
由於競爭而在輸出端可能產生尖峰脈沖的現象。
2、檢查方法
(1)兩個輸入信號
只要輸出端的邏輯函數在一定條件下能化簡成 Y = A+A' 或 Y = A·A‘,則可判定存在競爭-冒險現象。
(2)多個輸入信號
- ①計算機輔助分析
- ②實驗檢查
3、消除方法
(1)接入濾波電容
- 優點:簡單易行。
- 缺點:增加了輸出電壓波形的時間,使波形變壞。
(2)引入選通脈沖
即引入一個選通脈沖 p,但最后的輸出 Y 也會變成脈沖信號了。其實就可以把 p 看成數據輸出的使能信號。
(3)修改邏輯設計(增加冗余項)
例如 Y = AB + A'C = AB + A'C + BC,引入 BC 作為冗余項,A的狀態變換就不會再引起競爭-冒險了。
參考資料:閻石. 數字電子技術基礎(第5版)[M]. 高等教育出版社, 2006.