组合逻辑电路器件
组合逻辑 电路
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
一个输出信号与输入信号的一个取值组合相对应。常用的有 3线-8线、4线-16线译码器，如74LS138,74LS154等。 如图12-8所示是三位二进制(3线-8线)译码器74LS138的 引脚排列图和逻辑符号。表12-5是74LS138的功能表。
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
当
.表示允许编码(
).但无有效编码请求(所
有编码输入端都无效为1).如功能表第2行所不。当 =0.
表示允许编码(
).且正在(对编码输入端中提出编码请
求且优先权最高的)进行编码.如功能表第3~10行所示。
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
3.二-十进制(10线-4线)优先编码器
无效的高电平。使能端又叫做片选端CS(Chip Select).利
用片选端可以方便地扩展译码器的功能。
如图12-9所示电路实现用两片3线-8线译码器74LS138扩 展成4线-16线译码器。
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
*2.二-十进制译码器 二-十进制译码器能将输入的4位BCD码译成10个译码输出
表如表12-8所示。
是控制输入端(又称使能端).当
时.禁止工作.输
入数据被封锁.Y=0;当
组合逻辑电路
Y2 A2 A1 A0 m2 Y3 A2 A1A0 m3
Y6 A2 A1A0 m6 Y7 A2 A1A0 m7
3. 5. 2二进制译码器的应用
一、用译码器实现组合逻辑电路
因为n个输入变量的二进制泽码器的输出为其对应的2n个最小 项(或最小项的反)，而任一逻辑函数均可表示为最小项表达 式(即标准与或式)的形式，故利用二进制泽码器和门电路可 实现单输出或多输出组合逻辑电路的设计。使用方法为:当泽 码器的输出为低电平有效时，选用与非门;当泽码器的输出为 高电平有效时，选用或门。
(4) 分析电路的逻辑功能。由真值表可以看出:当A, B输入状 态相同时，Y=0;当A同时，Y=1。故此电路具有异或门的逻 辑功能，所以该电路是由4B输入状态不个与非门构成的异或 逻辑电路。
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3.2 组合逻辑电路的分析
「例3.2.2]已知组合逻辑电路如图3.2.2所示，试分析该电路 的逻辑功能。
当输入A3=1时，低位片CT74LS138(1)因A3 =1而禁止泽码， 输出 Y0 ~ Y7 均为高电平1,高位片CT74LS138(2)工作，这时 输入A3A2A1A0 ，在1000~1111之间变化时， Y8 ~ Y15 对应的输 出端输出有效的低电平0。
中，I 7的优先级别最高，I6 次之，其余依此类推，I 0 的级别最 低。
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3. 4 编码器
也就是说，当 I7 =0时，其余输入信号不沦是0还是1都不起作 用，电路只对 I 7 进行编码，输出 Y2Y1Y0 = 000，此码为反码，其 原码为111，其余类推。可见，这8个输入信号优先级别的高 低次序依次为 I 7、I 6、I 5、I 4、I 3、I 2、I1、I 0
3. 5. 1二进制译码器 将输入二进制代码按其原意转换成对应特定信号输出的逻辑
数字电路与逻辑设计(第三版)课件：组合逻辑电路
组合逻辑电路
54 系列和 74 系列具有相同的子系列，两个系列的参数 基本相同，主要在电源电压范围和工作环境温度范围上有所 不同， 54 系列适应的范围更大些，如表2-1 所示。不同子 系列在速度、功耗等参数上有所不同。 TTL 门电路采用 5V 电源供电。
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2. 1. 2 CMOS 门电路 CMOS 门电路由场效应管构成，它的特点是集成度高、
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图 2-2 标准 TTL 电路的输入/输出逻辑电平
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图 2-3 CMOS 电路的输入/输出逻辑电平 (a ) 5VCMOS 电路;( b ) 3. 3VCMOS 电路
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当输入电平在 U IL ( max ) 和 U IH ( min ) 之间时，逻辑电路 可能把它当作 0 ，也可能把它当作 1 ，而当逻辑电路因所接 负载过多等原因不能正常工作时，高电平输出可能低于 U OH (min ) ，低电平输出可能高于 U OL (max ) 。
图 2-5 TTL 驱动门与 CMOS 负载门的连接
组合逻辑电路
2. 2 组合逻辑电路
2. 2. 1 组合逻辑电路的特点 逻辑电路可以分为两大类:组合逻辑电路和时序逻辑电
路。组合逻辑电路是比较简单的一类逻辑电路，它具有以下 特点:
(1)从电路结构上看，不存在反馈，不包含记忆元件。 (2)从逻辑功能上看，任一时刻的输出仅仅与该时刻的 输入有关，与该时刻之前电路的状态无关。
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图 2-4 74LS 系列门电路的扇出系数和带负载能力 (a )低电平输出时;( b )高电平输出时
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4 )传输延时tP 传输延时tP指输入变化引起输出变化所需的时间，它是 衡量逻辑电路工作速度的重要指标。传输延时越短，工作速 度越快，工作频率越高。tPHL 指输出由高电平变为低电平时， 输入脉冲的指定参考点(一般为中点)到输出脉冲的相应指定 参考点的时间。 tPHL 指输出由低电平变为高电平时，输入 脉冲的指定参考点到输出脉冲的相应指定参考点的时间。标 准 TTL 系列门电路典型的传输延时为 11ns ;高速 TTL 系列 门电路典型的传输延时为3. 3ns 。 HCT 系列 CMOS 门电路 的传输延时为 7ns ; AC 系列 CMOS 门电路的传输延时为 5ns ; ALVC 系列 CMOS 门电路的传输延时为 3ns 。
5组合逻辑电路与常用组合器件分析与设计复习题
1．设计一个两位二进制数平方器，并画出逻辑图。
输入变量AB 表示一个两位二进制数，输出WXYZ2．根据给定的逻辑图写出输出逻辑表达式Y(A,B,C)（不用化简），列出真值表。
()C A AB Y +⊕=3．一个逻辑电路，有三个输入（A ，B ，C ）和一个输出F 。
当三个输入的和为奇数时，输出F 为1，列出该电路的真值表，写出F 的表达式，并画出实现电路图。
A BZ W X YBAB B A Z Y B A X AB W =+====0()ABC C B A C B A C B A F +++==∑7,4,2,1&&&&&1FABCCAB CB AABC4．分析下列逻辑电路，写出输出函数F 的表达式，abc 有哪些组合使F 为1。
a bcbc a cb a c a F =++=)(abc 取值0115．设计一个组合逻辑电路，输入为A 、B 、C ，输出为Y 。
当C=0，实现Y=AB ；当C=1时，实现Y=A+B 。
要求： （1）列出真值表；（2）求输出Y 的最简与表达式； （3）画逻辑图。
1 1 0 1 1 1 1 1()BC AC AB F ++==∑7,6,5,3A B6．写出图示电路的输出逻辑函数表达式并化简。
ACFBC B A C B B A F ++=+⋅⋅=)7．设计一个组合逻辑电路，该电路输入两个二位无符号二进制数A （A=A 1A 0）和B （B=B 1B 0）。
当A=B 时，输出F=1，否则F=0。
写出设计过程，画出逻辑电路图。
))((000011110101010101010101B A B A B A B A B B A A B B A A B B A A B B A A F ++=+++=&A 0A 1B 0B 1A F≥1≥11A 0B 1B8．逻辑门电路及输入端A 、B 、C 的波形如图所示，请画出相应的输出端G 、H 的波形。
分别简述组合逻辑电路和时序逻辑电路的特点
分别简述组合逻辑电路和时序逻辑电路的
特点
组合逻辑电路和时序逻辑电路是两种不同的电路，它们都在电子技术领域有着重要的作用。
组合逻辑电路是一种电子电路，可以根据输入号的状态来决定输出号的状态。
它以逻辑关系的形式来表示，例如“与”或“或”，通过组合各种元件，如电阻、电容、晶体管和可编程逻辑器件，使用组合逻辑电路可以实现复杂的系统控制功能，如计算机、自动控制系统等。
时序逻辑电路是一种可以根据时间序列控制号的电路，它由一系列的时序触发器组成，当满足特定时序条件时，触发器就会产生号，这些号可以控制其他电路的开关，从而实现号的同步控制。
时序逻辑电路除了可以控制其他电路的开关外，还可以控制各种计算机系统中的时序事件，如中断、定时器等。
组合逻辑电路和时序逻辑电路都是电子技术中重要的电路，它们各自具有不同的特点。
组合逻辑电路的特点在于，它可以根据输入号的状态来决定输出号的状态，可以实现复杂的系统控制功能。
而时序逻辑电路的特点是可以根据时间序列控制号，可以控制其他电路的开关，也可以控制计算机系统中的各种时序事件，如中断、定时器等。
组合逻辑电路和时序逻辑电路都是电子技术中重要的电路，它们各自具有不同的特点，并发挥了重要的作用。
组合逻辑电路可以根据输入号的状态来决定输出号的状态，可以实现复杂的系统控制功能；而时序逻辑电路则可以根据时间序列控制号，可以控制其他电路的开关，也可以控制计算机系统中的各种时序事件。
由此可见，组合逻辑电路和时序逻辑电路是电子技术中不可或缺的组成部分，它们在实现复杂功能和控制时序事件方面都发挥了重要的作用。
组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
由式（7.2.11）可写出功能表，如表7.2.10 所示。
7.2 常用组合逻辑电路
由功能表可以看出：当使能 端 =1时，不论其他输入端的 状态如何，都不会有输出，F=0； 只有当 =0时，输出数据才决定 于地址输入A1A0的不同组合。数 据选择器相当于一个被地址码控 制的4选1多路开关。
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2.5 数据选择器
1
数据选择器的功能与电路
数据选择器（multiplexer，MUX）又称多路开关或多路选 择器，它根据地址选择信号，从多路输入数据中选择一路送至输 出端，其作用与图7.2.25所示的单刀多掷开关相似。
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2.2 译码器
1
二进制编码器
将二进制代码的各种状态按照其原来的含义翻译过来，称为 二进制译码器。例如，二进制代码001可能代表数码管的一字形 灯丝，也可能代表1号机组等。
例7.2.4 试用译码器和门电路实现下列逻辑函数。 F=AB+BC+AC
7.2 常用组合逻辑电路
2
二—十进制编码器
用四位二进制代码来表示一 位十进制数字0、1、2、…、9，
BCD
方案很多，最常用的是8421码。 例如，对十进制数字9进行编
码时，数码盘拨到数字9，输入端 9=1，其余输入端均为0。这时输 出端D=1，C=0，B=0，A=1， 即DCBA=1001，也就是将十进 制数字9 1001。其他编码原理类同。
组合逻辑电路实验(半加器全加器及逻辑运算)
组合逻辑电路实验（半加器全加器及逻辑运算）一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的功能测试。
2、验证半加器和全加器的逻辑功能。
3、学会二进制数的运算规律。
二、实验原理数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。
任意时刻电路的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号输入前电路所处的状态无关，这种电路叫做组合逻辑电路。
分析一个组合电路，一般从输出开始，逐级写出逻辑表达式，然后利用公式或卡诺图等方法进行化简，得到仅含有输入信号的最简输出逻辑函数表达式，由此得到该电路的逻辑功能。
两个一位二进制数相加，叫做半加，实现半加操作的电路称为半加器。
两个一位二进制数相加的真值表见表5-1，表中Si表示半加和，Ci表示向高位的进位，Ai、Bi表示两个加数。
表5-1 半加器真值表从二进制数加法的角度看，表中只考虑了两个加数本身，没有考虑低位来的进位，这也就是半加一词的由来。
由表5-1可直接写出半加器的逻辑表达式： 、Ci=AiBi由逻辑表达式可知，半加器的半加和Si是Ai、Bi的异或，而进Si=AiBi AiBi位Ci 是Ai 、Bi 相与，故半加器可用一个集成异或门和一个与门组成。
两个同位的加数和来自低位的进位三者相加，这种加法运算就是全加，实现全加运算的电路叫做全加器。
如果用Ai 、Bi 分别表示A 、B 两个多位二进制数的第i 位，1i C -表示低位（第i-1位）来的进位，则根据全加运算的规则可列出真值表如表5-2。
表5-2 全加器的真值表利用卡诺图可求出Si 、Ci 的简化函数表达式：i i i i-1i i i i i i S =A B C C =(A B )C +A B ⊕⊕⊕可见，全加器可用两个异或门和一个与或门组成。
如果将数据表达式进行一些变换，半加器还可以用异或门、与非门等元器件组成多种形式的电路（见图5-2，图5-3）。
三、实验仪器及材料 器件：74LS00 二输入端四与非门 3片 74LA86 二输入端四异或门 1片 74LS54 四组输入与或非门 1片四、预习要求1、预习组合逻辑电路的分析方法。
组合逻辑电路设计之全加器、半加器
班级姓名学号实验二组合电路设计一、实验目的（1）验证组合逻辑电路的功能（2）掌握组合逻辑电路的分析方法（3）掌握用SSI小规模集成器件设计组合逻辑电路的方法（4）了解组合逻辑电路集中竞争冒险的分析和消除方法二、实验设备数字电路实验箱，数字万用表，74LS00，74LS86三、实验原理1．组合逻辑概念通常逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路的过去状态无关。
因此，组合电路的特点是无“记忆性”。
在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。
所以各种功能的门电路就是简单的组合逻辑电路。
组合电路的输入信号和输出信号往往不只一个，其功能描述方法通常有函数表达式、真值表，卡诺图和逻辑图等几种。
实验中用到的74LS00和74LS86的引脚图如图所示。
00 四2输入与非门Vcc4B4A4Y3B3A3Y Array 1A1B1Y2A2B2Y GND2.组合电路的分析方法。
组合逻辑电路分析的任务是：对给定的电路求其逻辑功能，即求出该电路的输出与输入之间的关系，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。
分析一般分为一下几个步骤：（1）由逻辑图写出输出端的逻辑表达式，简历输入和输出之间的关系。
（2）列出真值表。
（3）根据对真值表的分析，确定电路功能。
3.组合逻辑电路的设计方法。
组合逻辑电路设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。
一般设计的逻辑电路的过程如图：（1）通过对给定问题的分心，获得真值表。
在分析中要特别注意实际问题如何抽象为几个输入变量和几个输出变量直接的逻辑关系问题，其输出变量之间是否存在约束关系，从而过得真值表或简化真值表。
（2）通过卡诺图化简或逻辑代数化简得出最简与或表达式，必要时进行逻辑式的变更，最后画出逻辑图。
（3）根据最简逻辑表达式得到逻辑电路图。
四．实验内容。
1.分析，测试半加器的逻辑功能。
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. Word 资料 第四章 组合逻辑模块及其应用 上一章介绍了组合逻辑电路的分析与设计方法。随着微电子技术的发展，现在许多常用的组合逻辑电路都有现成的集成模块，不需要我们用门电路设计。本章将介绍编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器等常用组合逻辑集成器件，重点分析这些器件的逻辑功能、实现原理及应用方法。
4.1 编码器 一． 编码器的基本概念及工作原理 编码——将字母、数字、符号等信息编成一组二进制代码。
例：键控8421BCD码编码器。 左端的十个按键S0～S9代表输入的十个十进制数符号0～9，输入为低电平有效，即某一按键按下，对应的输入信号为0。输出对应的8421码，为4位码，所以有4个输出端A、B、C、D。
SSSS
SSS
SS
S0123456789
ABCDGS
&&&&
&
≥1VCC
1kΩ×10
图4.1.1 键控8421BCD码编码器 由真值表写出各输出的逻辑表达式为：
9898SSSSA
76547654SSSSSSSSB 2 76327632SSSSSSSSC 9753197531SSSSSSSSSSD
表4.1.1 键控8421BCD码编码器真值表 输 入 输 出 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 A B C D GS 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1
画出逻辑图，如图4.1.1所示。 其中GS为控制使能标志，当按下S0～S9任意一个键时，GS=1，表示有信号输入；当S0～S9均没按下时，GS=0，表示没有信号输入，此时的输出代码0000为无效代码。
二． 二进制编码器 用n位二进制代码对2n个信号进行编码的电路称为二进制编码器。 3位二进制编码器有8个输入端3个输出端，所以常称为8线—3线编码器，其功能真值表见表4.1.2，输入为高电平有效。
表4.1.2 编码器真值表 输 入 输 出 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 A2 A1 A0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 3 由真值表写出各输出的逻辑表达式为： 76542IIIIA
76321IIIIA
75310IIIIA 用门电路实现逻辑电路。 A
&1
&&
A0A
2
1I3I1II1117I41I16I02I511 图4.1.2 3位二进制编码器 三． 优先编码器 优先编码器——允许同时输入两个以上的编码信号，编码器给所有的输入信号规定了优先顺序，当多个输入信号同时出现时，只对其中优先级最高的一个进行编码。 74148是一种常用的8线-3线优先编码器。其功能如表4.1.3 所示，其中I0～I7为编码输入端，低电平有效。A0～A2为编码输出端，也为低电平有效，即反码输出。其他功能： （1）EI为使能输入端，低电平有效。 （2）优先顺序为I7→I0，即I7的优先级最高，然后是I6、I5、…、I0。 （3）GS为编码器的工作标志，低电平有效。 （4）EO为使能输出端，高电平有效。
表4.1.3 74148优先编码器真值表 输 入 输 出 EI I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 A2 A1 A0 GS EO 1 × × × × × × × × 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 × × × × × × × 0 0 × × × × × × 0 1 0 × × × × × 0 1 1 0 × × × × 0 1 1 1 0 × × × 0 1 1 1 1 0 × × 0 1 1 1 1 1 0 × 0 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 4 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
其逻辑图如图所示。
7IEII1I2I543I6IIA01A2AEOGS
0I1111
11111111
≥1≥1≥1≥1&&&&
（a） 图4.1.3 74148优先编码器的逻辑图 四． 编码器的应用 1．编码器的扩展 集成编码器的输入输出端的数目都是一定的，利用编码器的输入使能端EI、输出使能端EO和优先编码工作标志GS，可以扩展编码器的输入输出端。 图4.1.4所示为用两片74148优先编码器串行扩展实现的16线—4线优先编码器。
0I1I2I3I4I5I6I7IA2A1A0GSEOEI74148(2)I01I2II3I4I56I7IA21A0
AGS
EOEI74148(1)
1X2XX560X7XX3XX4X14915X813XX10XX1112
XX
GSY0Y1Y
2Y
3
EOEI0
&&&&
图4.1.4 串行扩展实现的16线—4线优先编码器 5 它共有16个编码输入端，用X0～X15表示；有4个编码输出端，用Y0～Y3表示。片1为低位片，其输入端I0～I7作为总输入端X0～X7；片2为高位片，其输入端I0～I7作为总输入端X8～X15。两片的输出端A0、A1、A2分别相与，作为总输出端Y0、Y1、Y2，片2的GS端作为
总输出端Y3。片1的输出使能端EO作为电路总的输出使能端；片2的输入使能端EI作为电路总的输入使能端，在本电路中接0，处于允许编码状态。片2的输出使能端EO接片的输入使能端EI，控制片1工作。两片的工作标志GS相与，作为总的工作标志GS端。 电路的工作原理为：当片2的输入端没有信号输入，即X8～X15全为1时，GS2=1（即Y3=1），EO2=0（即EI1=0），片1处于允许编码状态。设此时X5=0，则片1的输出为A2A1A0=010，
由于片2输出A2A1A0=111，所以总输出Y3Y2Y1Y0=1010。 当片2有信号输入，EO2=1（即EI1=1），片1处于禁止编码状态。设此时X12=0（即片2的I4=0），则片2的输出为A2A1A0=011，且GS2=0。由于片1输出A2A1A0=111，所以总输出Y3Y2Y1Y0=0011。
2．组成8421BCD 编码器 图4.1.5所示是用74148和门电路组成的8421BCD编码器，输入仍为低电平有效，输出为8421DCD码。工作原理为： 当I9、I8无输入（即I9、I8均为高平）时，与非门G4的输出Y3=0，同时使74148的EI=0，允许74148工作，74148对输入I0～I7进行编码。如I5=0，则A2A1A0=010，经门G1、G2、G3
处理后，Y2Y1Y0=101，所以总输出Y3Y2Y1Y0=0101。这正好是5的842lBCD码。
当I9或I8有输入（低电平）时，与非门G4的输出Y3=1，同时使74148的EI=1，禁止74148工作，使A2A1A0=111。如果此时I9=0，总输出Y3Y2Y1Y0=1001。如果I8=0，总输出Y3Y2Y1Y0=1000。正好是9和8的842lBCD码。
72I0I1A6I5I4II3I0I74148AEIEOGS21AII457I162III03II11I98I
Y0Y1Y2Y
3
&&GGG
G123
4 图4.1.5 74148组成8421BCD编码器 4.2 译码器 一． 译码器的基本概念及工作原理 译码器——将输入代码转换成特定的输出信号。