【电工学】组合逻辑电路基础知识

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知识点概述：

1、组合逻辑电路 是由门电路构成，用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路。常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。

2、组合逻辑电路：任意时刻的输出，仅仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关；组合逻辑电路没有记忆功能。

3、组合逻辑电路分类： 算术运算电路（加法器）、编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、数值比较器

 

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 定义

数字电路根据逻辑功能的不同特点，可以分成两大类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另一类叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。

 

常用组合逻辑电路

算术运算电路

1．半加器与全加器

①半加器

半加器电路是指对两个输入数据位相加，输出一个结果位和进位，没有进位输入的加法器电路。 是实现两个一位二进制数的加法运算电路。

 

 

完成半加功能的逻辑电路叫半加器。实际作二进制加法时，两个加数一般都不会是一位，因而不考虑低位进位的半加器是不能解决问题的 ^[1]  。

②全加器 Full adder

 

 

两数相加，不仅考虑本位之和，而且也考虑低位来的进位数，称为“全加”。实现这一功能的逻辑电路叫全加器 ^[1]  。

2．加法器

 

 

实现多位二进制数相加的电路称为加法器。根据进位方式不同，有串行进位加法器和超前进位加法器两种 ^[1]  。

①四位串行加法器：如T692。优点：电路简单、连接方便。缺点：运算速度不高。最高位的计算，必须等到所有低位依此运算结束，送来进位信号之后才能进行。为了提高运算速度，可以采用超前进位方式 ^[1]  。

②超前进位加法器：所谓超前进位，就是在作加法运算时，各位数的进位信号由输入的二进制数直接产生 ^[1]  。

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编码器

 

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1．基本概念

用代码表示特定信号的过程叫编码；实现编码功能的逻辑电路叫编码器。编码器的输入是被编码的信号，输出是与输入信号对应的一组二进制代码 ^[1]  。

2．普通编码器

①三位二进制编码器：二进制编码器：用n位二进制代码时，对m=2n个一般信号进行编码的电路 ^[1]  。

②二∕十进制编码器：把0～9十个十进制数字编成二进制代码的电路。n位二进制代码共有2n种，可以对m≤2n个信号进行编码。因二∕十进制编码器的输入是十个十进制数，故应使用四位二进制代码表示制。从2n=16种二进制代码中取十种来代表0～9这是个十进制数码，方案很多，最常用的是8421BCD码。在二∕十进制编码器中，代表0～9的输入信号也是互相排斥的，其工作原理及设计过程与三位二进制编码器完全相同，不再重复 ^[1]  。

3．优先编码器

定义：允许若干信号同时输入，但只对其中优先级别最高的信号进行编码，而不理睬级别低的信号，这样的电路叫优先编码器 ^[1]  。

译码器

 

 

1．基本概念

定义：把二进制代码按照愿意转换相应输出信号的过程叫译码。完成译码功能的逻辑电路叫译码器。译码器的n个输入，m个输出应满足2n≥m。译码器有二进制译码器、二—十进制译码器、数字显示译码器等类型 ^[1]  。

2．二进制译码器

把二进制代码的各种状态，按照其原意转换成对应的信号的输出。这种电路叫二进制译码器。在二进制译码器中，若输入代码有n位，则输出信号就是2n个。因此它可以译出输入变量的全部状态。（有时又称为变量译码器，或最小项产生器 ^[1]  。

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数据选择器

功能：从若干输入信号中选择一路作为输出。国产数据选择器有许多品种：T4157、T4158、T4257、T4258等为四位2选1 数选器；T4352、T4353、等双4选1数选器；T4151、T4251等为8选1，T578、T1150等为16选1等。CMOS产品有：CC4512为8选1，CCI4539为双4选1等 ^[1]  。

数据分配器

1．数据分配器的逻辑功能

数据分配器（Demultiplexer）又称为多路分配器，它只有一个数据输入端，但有2n个数据输出端。根据n个选择输入的不同组合，把数据送到2n个数据输出端中的某一个。从其作用看，与多位开关很相似，从逻辑功能看，与数据选择器恰好相反 ^[1]  。

2．用译码器作数据分配器

凡是带使能控制端的译码器都能作数据分配器使用 ^[1]  。

3．多路信号分时传送

数据选择器和数据分配器结合，可以实现多路信号的分时传送。原理：选择输入C2C1C0=001时，数据选择器是把XIN1的状态送到输出端。对数据分配器而言，则是把送来的XIN1分配到XOUT1端。各路信号不是同时传送，但传输线减少了 ^[1]  。

数值比较器

1．1位数值比较器

两个1位二进制数比较时，有4种可能，3种结果 ^[1] 

2．多位数值比较器

设：A=A₃A₂A₁A₀，B=B₃B₂B₁B₀

用l_i =1，表示A_i>B_i；

m_i =1，表示A_i<B_i；

g_i =1，表示A_i=B_i。

比较时，应从高开始，若高位比出结果，则低位不用再比。当高位相等时，再去比较低位 ^[1]  。