组合逻辑电路——《电子技术基础(数字部分)》读书笔记(二)

　　典型的中规模集成组合逻辑电路如编码器，译码器，数据选择器，数据分配器，数值比较器，算术/逻辑运算单元。

 　　对于一个逻辑电路，其输出状态在任何时刻只取决于同一时刻的输入状态，而已电路原来的状态无关，这种电路被定义为组合逻辑电路。

 

1.1 组合逻辑电路的分析

 　　组合逻辑电路的结构具有如下特点：

　　　　(1)输入，输出之间没有反馈延时通路。

　　　　(2) 电路中不含具有记忆功能元件。

 　　分析组合逻辑电路的目的是，对于一个给定的逻辑电路，确定其逻辑功能。分析组合逻辑电路的步骤大致如下：

　　　　(1) 根据逻辑电路，从输入到输出，写出各级逻辑函数表达式，直到写出最后输出端与输入信号的逻辑函数表达式。

　　　　(2) 将各逻辑函数表达式化简和变换，已得到最简单的表达式。

　　　　(3) 根据化简后的逻辑列出真值表。

　　　　(4) 根据真值表和化简后的逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其动能。

　　例如：

　　　　(1) 奇/偶校验电路 

　　　　(2) 二进制码求反码电路

 

1.2 组合逻辑电路的设计

　　对于提出的实际逻辑问题，得出满足这一逻辑问题的逻辑电路。通常要求电路简单，所用器件的种类和每种器件的数目尽可能的少，用代数法和卡诺图法来化简逻辑函数，就是为了得到最简的逻辑表达式。

　　组合逻辑电路的设计步骤如下：

　　　　(1) 明确实际问题的逻辑功能。许多实际设计要求是用文字描述的，因此，需要确定实际问题的逻辑功能，并确定输入，输出变量数及表示符号。

　　　　(2) 根据对电路逻辑功能的要求，列出真值表。

　　　　(3) 由真值表写出逻辑表达式。

　　　　(4) 化简和变换逻辑表达式，从而画出逻辑图。

　　例如：

　　　　(1)三车(特快，直快，慢车)进站。

　　　　(2)码转化电路(将4位格雷码转换为二进制码)。

 

2.1  编码器

　　用一个二进制代码表示特定含义的信息称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。它有n位2进制码输出，与2的n次方个输入相应，例如4线--2线普通编码器，输入I0到I3任何时刻都只能有一个取值为1，并且有一组对应的Y1Y0二进制码输出。除表中列出的4个输入变量的4种取值组合有效外，其余12种组合所对应的输出均应为0。

　　根据真值表写表达式的原则是：对于输入或输出变量，凡取1值的用原变量表示，取值0值的用反变量表示。

　　在普通编码器中，当输入有两个或者是两个以上的取值同时为1时，输出就会出现错误编码，输出全是00，而在实际应用中又会遇到这种情况，比如快慢车同时到站，所以必须设置优先级别。也就是识别这类请求信号的优先级别并进行编码的逻辑不见称为优先编码器。由于真值表里包括了无关项，所以逻辑表达式比普通编码器简单些。

　　但还是会出现问题，当输入都是0时，输出时0，当最高位输入为1时，输出也是0。计算机的键盘输入逻辑电路就是由编码器组成的。当任意键被按下时，GS会为1，表示有信号输入，当没有键按下时GS=0，表示无信号输入，此时输出代码无效。

 

2.2  译码器/数据分配器

　　在数字电路中常常需要码转换电路，将一种代码转换为另一种代码。译码器和编码器都是码转换电路。

　　译码器是编码器的逆过程，可以分为两种，一种是将一系列代码转换成与之一一对应的有效信号。这种译码器可称为唯一地址译码器，它常用于计算机中对存储器单元地址的译码。另一种是将一种代码转换成另一种代码，所以也称代码变换器。

  　　数据分配器是将公共数据线上的数据根据需要送到不同的通道上去，实现数据分配功能的逻辑电路称为数据分配器，它相当于多输出的单刀多掷开关。

 

2.3  数据选择器(略)

 

2.4  数值比较器

　　在数字系统中，特别在计算机中常需要对两个数的大小进行比较。数值比较器就是对两个二进制数A,B进行比较的逻辑电路，比较结果有三种A>B,A<B,A=B三种情况。

　　常用的中规模集成数值比较器有CMOS和TTL的产品。74X85是4位数值比较器，74X682是8位数值比较器。

 

2.5  算术运算电路

　　半加器，全加器，多位数加法器