数字电路第四章

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数字电路4数据选择器及数值比较器

数字电路4数据选择器及数值比较器
S做为第3位地址输入端。
解:如图连接方式, (1)当 A2=0 时, ★ 地址范围:000 ~ 011 ★ 上边选择器工作;通过
地址A1A0从D0~D3中选 择一个数据经Y1输出。 ★ 下边选择器被禁止,输 出Y2为低电平。 (2) 当A2=1时, ★ 地址范围:100 ~ 111
★ 下边选择器工作; 通过地址A1A0 从D4~D7中选择一个数 据经Y2 输出。
例2. 分别用4选1和8选1数据选择器实现逻辑函数
Y AB AC ABC ABC
解:(1)用4选1(四路)数据选择器实现
Y ( A2 A1A0 )D0 ( A2 A1A0 )D1 ( A2 A1A0 )D2 ( A2 A1A0 )D3 ( A2 A1A0 )D ( A2 A1A0 )D5 ( A2 A1A0 )D6 ( A2 A1A0 )D7
(2) 双 “4选1”数据选择器可以提供8个数据输入端; (3) “4选1”数据选择器只有2位地址输入,故需要利用
★ 编码器 ★ 译码器 ★ 数据选择器(多路选择器)、数据分配器 ★ 算术逻辑运算单元 ★ 数值比较器
数据选择器
工作原理:
数据选择器就是在数字信号的传输过程中,从一组 数据中选出某一个送到输出端,也叫多路开关。
又称多路选择器(Multiplexer,简称MUX)或多路开关。
数据选择器: 根据地址码的要求,从多路输入信号中 选择其中一路输出的电路.
即可得输出函数
Y
ST'
Y
A A2
74LS151
B A1
C
A0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
0
1
卡诺图法求解
解:(1)选择数据选择器 选用 74LS151

数字电子技术基础 第4章

数字电子技术基础 第4章

在将两个多位二进制数相加时,除了最低位以外,每一 位都应该考虑来自低位的进位,即将两个对应位的加数 和来自低位的进位3个数相加。这种运算称为全加,所用 的电路称为全加器。
图4.3.26
全加器的卡诺图
图4.3.27 双全加器74LS183 (a)1/2逻辑图 (b)图形符号
二、多位加法器

1、串行进位加法器(速度慢)
数字电子技术基础 第四章 组合逻辑电路
Pan Hongbing VLSI Design Institute of Nanjing University
4.1 概述


数字电路分两类:一类为组合逻辑电路,另一类 为时序逻辑电路。 一、组合逻辑电路的特点


任何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。 电路中不能包含存储单元。
例4.2.1 P162
图4.2.1
例3.2.1的电路
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法

最简单逻辑电路:器件数最少,器件种类最少, 器件之间的连线最少。 步骤:


1、进行逻辑抽象 2、写出逻辑函数式 3、选定器件的类型 4、将逻辑函数化简或变换成适当的形式 5、根据化简或变换后的逻辑函数式,画出逻辑电路 的连接图 6、工艺设计
通常仅在大规模集成电 路内部采用这种结构。 图4.3.7 用二极管与门阵列组成的3线-8线译码器
最小项译码器。
图4.3.8
用与非门组成的3线-8线译码器74LS138
例4.3.2 P177
图4.3.10
用两片74LS138接成的4线-16线译码器
二、二-十进制译码器
拒绝伪码功能。
图4.3.11
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法

数字电子技术基础-第四章-触发器

数字电子技术基础-第四章-触发器
Q Q
SD——直接置1端,低电平有效。
G2
G1 & Q3 & G3
& Q4 G4 &
Q
Q
L2
CP Q5 & G5 Q6 G6 &
C1 R 1D ∧ S RD SD
RD和SD不受CP和D信
SD
RD
D
号的影响,具有最高的 优先级。
3.集成D触发器74HC74
2Q 2Q 1Q 1Q Vcc 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q

2.特性方程
KQn J 0 1 00 01 11 10
0 0
0 0 1 1
0 0
1 1 0 0
0 1
0 1 0 1
0 1
0 0 1 1
0 1
1 1
0 0
0 1
Qn1 JQn KQn
1 1
1 1
0 1
1 0
3.状态转换图
J=1 K=× J=0 K=× 0 J=× K=1 1 J=× K=0
CP=1时, Q2=0,则Q=1, 封锁G1和G3 使得Q2=0,维持置1 同时Q3=1,阻塞置0
Q3
R
&
Q
G6
& Q4
D
G4
置1阻塞、置0维持线
Q3=0,则Q=0, 封锁G4,使得Q4=1, 阻塞D=1进入触发器, 阻塞置1 同时保证Q3=0,维持置0
触发器的直接置0端和置1端
RD——直接置0端,低电平有效;
JK触发器→T(T ′)触发器
Qn+ 1 = TQn + TQn
令J = K = T

D触发器→JK触发器

(完整版)数字电路基础-阎石第五版-第4章

(完整版)数字电路基础-阎石第五版-第4章

用与或非门实现
AG R 00 01 11 10
01 0 1 0
Z (RAG RAG RAG)
10 1 1 1
4.3 若干常用的组合逻辑电路
§4.3.1 编码器
编码:用二进制代码来表示某一信息(文 字、数字、符号)的过程。
实现编码操作的电路称为编码器。

高?低?
码 器
码?
一、二进制编码器 输入端:2n
(A B)CI
AB
S A B CI CO (A B)CI AB
S A B CI CO (A B)CI AB
这是一个全 加器电路
§4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
根据实际逻辑问题
步骤:
确定输入、输出 列出真值表
最简单逻辑电路
设计
选择所需
门电路
写出表达式
并简化
画逻辑电路图
根据设
计要求
分析题意,将设计 要求转化为逻辑关
形式变换
系,这一步为设计
组合逻辑电路的根关据键设计所用
芯片要求
例1:设计三人表决电路(A、B、C)。每人 一个按键,如果同意则按下,不同意则不按。 结果用指示灯表示,多数同意时指示灯亮, 否则不亮。用与非门实现.
解:
1.首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。三 个按键A、B、C按下时为“1”,不按时为“0”。 输出量为 L,多数赞成时是“1”,否则是“0”。
(( DC A) (DCB) (DCB))
解: Y2 ((DBA)(DC)) DBA DC
Y1 ((DCA)(DCB)(DCB)) DCA DCB DCB
Y0 ((DB)(DC)) DB DC
由真值表知:该电路可用来判别输入的4位二 进制数数值的范围。

数字电子技术基础第四章重点最新版

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触 CP 上升沿(或下降沿)时刻翻转。

这种触发方式称为边沿触发式。

EXIT
集成触发器
主从触发器和边沿触发器有何异同?
空翻可导致电路工作失控。
EXIT
集成触发器
4.3 无空翻触发器
主要要求:
了解无空翻触发器的类型,掌握其工作特点。 能根据触发器符号识别其逻辑功能和触发方式, 并进行波形分析。
EXIT
集成触发器
一、无空翻触发器的类型和工作特点

工作特点:CP = 1 期间,主触发器接收
从 输入信号;CP = 0 期间,主触发器保持 CP
EXIT
集成触发器
2. 工作原理及逻辑功能 Q 0 触发器被工置作0原1理Q
G1 11
1 SD
输入 RD SD 00 01 10 11
输出 QQ
01
G2
RD 0 功能说明
触发器置 0
EXIT
2. 工作原理及逻辑功能
集成触发器
Q 1 触发器被置 1 0 Q
G1
0 SD
输入 RD SD 00 01 10 11
触发器置 0 触发器置 1 触发器保持原状态不变
EXIT
2. 工作原理及逻辑功能
Q 1
G1
0 SD
输入 RD SD 00 01 10 11
输出
QQ 不定
01 10 不变
集成触发器
Q
输出既非 0 状态,
1 也非 1 状态。当 RD 和 SD 同时由 0 变 1 时, 输出状态可能为 0,也
G2 可能为 1,即输出状态 不定。因此,这种情况
EXIT
四、一些约定
集成触发器
1态: Qn=1,Qn=0 0态: Qn=0,Qn=1

数字电子技术第四章课后习题答案(江晓安等编)

数字电子技术第四章课后习题答案(江晓安等编)

第四章组合逻辑电路‎1. 解: (a)(b)是相同的电路‎,均为同或电路‎。

2. 解:分析结果表明‎图(a)、(b)是相同的电路‎,均为同或电路‎。

同或电路的功‎能:输入相同输出‎为“1”;输入相异输出‎为“0”。

因此,输出为“0”(低电平)时,输入状态为A‎B=01或103. 由真值表可看‎出,该电路是一位‎二进制数的全‎加电路,A为被加数,B为加数,C为低位向本‎位的进位,F1为本位向‎高位的进位,F2为本位的‎和位。

4. 解:函数关系如下‎:SF++⊕=+ABSABS BABS将具体的S值‎代入,求得F 312值,填入表中。

A A FB A B A B A A F B A B A A F A A F AB AB F B B A AB F AB B A B A B A AB F B A A AB F B A B A B A F B A AB AB B A B A F B B A B A B A B A B A B A F AB BA A A B A A B A F F B A B A F B A B A F A A F S S S S =⊕==+==+⊕===+⊕===⊕===⊕===+⊕===+=+⊕===⊕==+==⊕==Θ=+=+⊕===+++=+⊕===+=⊕===⊕==+=+⊕==+=+⊕===⊕==01111111011010110001011101010011000001110110)(01010100101001110010100011000001235. (1)用异或门实现‎,电路图如图(a)所示。

(2) 用与或门实现‎,电路图如图(b)所示。

6. 解因为一天24‎小时,所以需要5个‎变量。

P变量表示上‎午或下午,P=0为上午,P=1为下午;ABCD表示‎时间数值。

真值表如表所‎示。

利用卡诺图化‎简如图(a)所示。

化简后的函数‎表达式为D C A P D B A P C B A P A P DC A PD B A P C B A P A P F =+++=用与非门实现‎的逻辑图如图‎(b )所示。

数字电子技术_第四章课后习题答案_(江晓安等编)

数字电子技术_第四章课后习题答案_(江晓安等编)

第四章组合逻辑电路1. 解: (a)(b)是相同的电路,均为同或电路。

2. 解:分析结果表明图(a)、(b)是相同的电路,均为同或电路。

同或电路的功能:输入相同输出为“1”;输入相异输出为“0”。

因此,输出为“0”(低电平)时,输入状态为AB=01或103. 由真值表可看出,该电路是一位二进制数的全加电路,A为被加数,B为加数,C为低位向本位的进位,F1为本位向高位的进位,F2为本位的和位。

4. 解:函数关系如下:ABSF+⊕=++ABSSSABB将具体的S值代入,求得F 312值,填入表中。

A A FB A B A B A A F B A B A A F A A F AB AB F B B A AB F AB B A B A B A AB F B A A AB F B A B A B A F B A AB AB B A B A F B B A B A B A B A B A B A F AB BA A A B A A B A F F B A B A F B A B A F A A F S S S S =⊕==+==+⊕===+⊕===⊕===⊕===+⊕===+=+⊕===⊕==+==⊕==Θ=+=+⊕===+++=+⊕===+=⊕===⊕==+=+⊕==+=+⊕===⊕==01111111011010110001011101010011000001110110)(01010100101001110010100011000001235. (1)用异或门实现,电路图如图(a)所示。

(2) 用与或门实现,电路图如图(b)所示。

6. 解因为一天24小时,所以需要5个变量。

P变量表示上午或下午,P=0为上午,P=1为下午;ABCD表示时间数值。

真值表如表所示。

利用卡诺图化简如图(a)所示。

化简后的函数表达式为D C A P D B A P C B A P A P DC A PD B A P C B A P A P F =+++=用与非门实现的逻辑图如图(b)所示。

数字电路教学课件DIGIT4

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Qn+1=1=J
0
Q1
F主
Q1
R1 CP S1
1 0
K
0
1
CP
J 1
J=1,K=0
设 Qn=1
0
Q Q
1
Q
保持
F从
0 1
CP
Q
保持 保持
1
R2
CP S2
Qn+1=1=J
Q1
F主
Q1
1
R1 CP S1
1 0
K
0
0
CP
J 1
J=1,K=1
设 Qn=1
0 1 Q
Q
1
Q 0
F从
0 1
CP
Q
1
R2
CP S2
Q1
F主
Q1
1 被封锁
R1 CP S1
0
K CP J
避免了空翻
3、触发时的逻辑功能
J=K=0 不变
Q
Q
Q
R2
F从
1 0
CP
Q
CP S2
不变
Q1
F主 0 1
Q1
1
R1 CP S1
J=K=0时
Qn+1=Qn
K
CP
J
J=0,K=1
设 Qn=1
0 1 Q
Q
1
Q 0
F从
0 1
CP
Q
1 R2
Q1
CP S2 0
& c
R
CP
& d
S
时钟信号
CP=0时
Q & a
1
Q
& b
1
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真值表
D D D D D
D CP POL Qn Qn+1 注 0 × 0 1 0 1 保持 × 0 1 1 0 0 1 1 × 1 接收 1 1 1 × 0 0 0 0 × 1 接收 1 0 0 × 0 × 1 0 0 1 保持 × 1 0 1 CP POL Q 注 0 0 D 接 收 锁存 ↑ 0 CP 上升沿锁存 D 1 1 接 收 锁存 ↓ 1 CP 下降沿锁存
特性表: CP 0 1 1 1 1 1 1 1 1 R × 0 0 0 0 1 1 1 1 S × 0 0 1 1 0 0 1 1 Q × 0 1 0 1 0 1 0 1
n
特性方程: Q Qn 0 1 1 1 0 0
n+1

保持 保持 置1 置0
Q n +1 = S + RQ n RS = 0 约束条件 CP = 1期间有效 二、主要特点
S1
S2
1R 4 1SA 1Q 1SB 2R 74279 2Q 7 2S 74LS279 3R 3Q 9 3SA 3SB 13 4Q 4R 4S 8
16
+VCC Q1 Q2 Q3 Q4
R
4.2 同步触发器
4.2.1 同步 RS 触发器 触发器的工作状态不仅受输入端 (R、S) 同步触发器: 控制,而且还受时钟脉冲(CP) 的控制。 CP (Clock Pulse): 等周期、等幅的脉冲串。 基本 RS 触发器:S — 直接置位端; (不受 CP 控制) R — 直接复位端。 同步触发器: 同步 RS 触发器 同步 D 触发器
一、电路组成及工作原理 1. 电路及逻辑符号
Q G1 & S G3
& &
Q G2
Q
Q
Q
Q S C1 R
S CP R S CP R 曾用符号
R & G 4 CP R
S CP R 国标符号
S
2. 工作原理 当 CP = 0
S = R=1
Qn+1 = Qn
保持
R ⋅ CP = R ⋅ 1 = R 当 CP = 1 S ⋅ CP = S ⋅ 1 = S 与基本 RS 触发器功能相同
1. 时钟电平控制
CP = 1 期间接受输入信号; (抗干扰能力有所增强) 2. RS 之间有约束
不定 不许 不定
CP = 0 期间输出保持不变。
4.2.2 同步 D 触发器 一、电路组成及工作原理
Q G1 & S G3 & S
1 & &
Q G2 R G4 CP
S = D, R = D
Q n +1 = S + RQ n n = D + DQ = D
4.1 基本触发器
4.1.1 由与非门组成 一、电路及符号 1 0
G1 Q
& &
Q
0 1
Q S S
Q R R
Q=0 Q=1 Q=1 Q=0 0态
G2
1 0
S
R
0 1
1态
注意:输入端上低电平有效
二、工作原理
Q Q
&
1 0
G1
&
0 1
G2
0 1
S
R
0 1
1. 无信号
Q=0 0态 S = 1, R = 0 Q=1 “置 0”或“复位” (Reset) Q=1 1态 S = 0, R = 1 Q=0 “置 1”或“置位” (Set)
+VCC
Q1 Q2 Q3 Q4
内含 4 个基本 RS 触发器 2. 由或非门组成:CC4043(略)
二、TTL 集成基本触发器 74279、74LS279
Q
& &
S Q
&
R
&
– R –1 S –11 S –12 R –2 S –2 R –3 S –31 S –32 R –4 S4
1 2 3 5 6 10 11 12 14 15
不定 不定
Q 0 1 1 1 0 0
n+1
R 0 0 1 1
S 0 1 0 1
不定 不允许
RS Q n 00 01 11 10 Q n Q 保持 0 0 1 0 置1 1 置0 0 1 0 1 1
n+1
Q
n+1
Q
特性方程
n+1
= S + RQ
n
RS = 0
约束条件
[例]
R S
Q Q
R S
Q
Q
4.1.2 由或非门组成 一、电路及符号
S
S
R Q
Q
R
Q Q
三、现态、次态、特性表和特性方程 1. 现态和次态
现态Qn: 触发器接收输入信号之前的状态。 n+1 次态Q : 触发器接收输入信号之后的新状态。
2. 特性表和特性方程
特性表 简化特性表
R 0 0 0 0 1 1 1 1
S 0 0 1 1 0 0 1 1
Qn 0 1 0 1 0 1 0 1
概述
一、基本要求 1. 有两个稳定的状态(0、1),以表示存储内容; 2. 能够接收、保存和输出信号。 二、现态和次态 n Q 触发器接收输入信号之前的状态。 1. 现态: 2. 次态: Q
n +1
触发器接收输入信号之后的状态。
三、分类 1. 按电路结构和工作特点:基本、同步、边沿。 2. 按逻辑功能分:RS、JK、D 和 T(T′ )。 3. 其他: TTL 和 CMOS,分立和集成。
n+1
R CP
= D 下降沿时刻有效
3. 异步输入端的作用 D — 同步输入端
0 1 Q
0 1
异 直 SD G1 & 接 步 受时钟 CP 同步控制 置 1 R D、 S D — 异步输入端 位 1 0 G3 & 端 不受时钟 CP 控制 0
QQ QQ – RD – – SD CP RD D D CP 1 G5 & 1 G7 & D
直 异 & G 接 2 RD 步 复 1 0 位 & G 1 4 端
1
Q
0 1&– 来自DG6 G81
1
&
1
CP
曾用符号 国标符号
4. 波形
Q 1D C1 D CP Q
触发器的初始 0 状态可利用异步复位端接低电平实现
4.3 边沿触发器
4.3.1 边沿 D 触发器
一、电路组成及工作原理 1. 电路组成及逻辑符号
Q 曾用 符号 Q Q Q Q 从 S C1 R QM
1
Q
G1 & G3 & QM G5 & 1
Q
& G2 & G 4 QM & G6 & G8 1 1
Q 1D C1
QM
1
QD CP Q 国标 符号 1D C1 D D CP
3. 不定状态
2. 接受信号
Q = SQ
Q = RQ
Q=Q “保持”
S=R=0
Q和Q 均为UH
S = R =1
Q=Q
R 先撤消: 1态 0态 S 先撤消: 信号同时撤消: 状态不定
简化波形图 状态翻转过程需要一定的延迟时间, Q Q 如 1 → 0,延迟时间为 tPHL; & & 0 → 1,延迟时间为 tPLH 。 G1 由于实际中翻转延迟时间相对于脉 信号同时撤消 ,出 信号不同时撤 冲的宽度和周期很小,故可视为0。 现不确定状态 消,状态确定 R S 设触发器初始状态为0:
=1 1
° °
C C CP CP
1
G2
C
CP CP
当 POL=1 CP 下降沿锁存信号 当 POL=0 CP 上升沿锁存信号
0 1
D0 D1 D2 D3 CP POL
4 7 13 14 5 6
16 +VCC Q0 D0 Q0 D1 Q1 D2 CC Q1 4042 D3 Q2 CP Q2 POL Q3 Q3 8 VSS
1 0 0 1
K=0
1 0 0 1 1 0 1 1
(3) CP: 1 →0
四、 集成主从 JK 触发器 注意:多个输入端的情况 五、 主要特点 (1)CP 下降沿触发; (2)约束问题; (3)直接控制问题; (4)一次变化问题。
例题. 分析
设输出端 初态为 0 Q J=K=0 保持 J=K=1 翻转
n +1
=1
Q
n +1
、 Q
n +1
均为 U L
若高电平同时撤消,则状态不定。
波 S 形 R >1 G G1 >1 2 图 Q S Q R 三、特性表和特性方程 R 0 0 1 1 S 0 1 0 1 Q n+1 Q n 保持 1 置1 0 置0
不用 不许
Q
Q
四、基本 RS 触发器主 要特点 1. 优点:结构简单, 具有置 0、置 1、保持功能。 2. 问题:输入电平直接控制输 出状态,使用不便,抗干扰能 力差;R、S 之间有约束。
Q n+1= S + RQ n RS = 0 约束条件
4.1.3 集成基本触发器 一、CMOS 集成基本触发器 1. 由与非门组成:CC4044
EN
R
&
1
TG
Q
EN
S
&
EN
1 1
EN
EN
16 – 1RS 锁存触发器特性表 三态 1R R 4 – 1 2 1S S A n+1 1Q 11 – 3 EN R S Q 注 1S S B –12 5 2R 7 2Q R × 0 Z 高阻态 74279 –2 × 6 2S 74LS279 n S 保 持 2 0 0 1 – 10 3R Q 9 R 3Q 3 – 置1 0 11 1 13SA 1 S –31 12 3S 置 0 1 S 13 –32 0 14RB 0 4Q 14 R 1 – 4 1 14S 不用 不允许 S4 15 8
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