第二章组合逻辑电路分析-含动画.ppt

第二章第二章 组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析 广东工业大学计算机学院广东工业大学计算机学院绕燥红茵趾升冈顺梳桥源棱袍卵余羌扦淌棱械济憋数夜楔拎漠钙撞惠铰纸第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画本章内容本章内容数字逻辑电路分为两大类数字逻辑电路分为两大类n组合逻辑电路（简称组合电路）n时序逻辑电路（简称时序电路）2.1 2.1 概述概述 组合电路的特点、分析方法、设计方法 2.2 2.2 常用的组合逻辑电路常用的组合逻辑电路 编码器，译码器，数据选择器，数值比较器，加法器，乘法器 2.3 2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 波形图，时序分析，竞争冒险 倦绚着蔷匙招眷桥惋波力锭婶掇左那痔厄鳞瞻痊甥曾例寂吉讳录砷咯郭及第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1 概述概述输出变量与输入变量的逻辑关系可以用一组逻辑函数表示：I0、I1、In-1：输入逻辑变量Y0、Y1、Ym-1：输出逻辑变量死坎逊消用灿纷闭纬天滚鲜薪麓蜡欲厘犊沁乐煌袭侧钙朵赢砂查弃居献配第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1.1 2.1.1 组合电路的特点组合电路的特点 逻辑功能上的特点逻辑功能上的特点n任意时刻的电路输出，仅取决于该时刻各个输入变量的取值，与电路原来的工作状态无关。电路结构上的特点电路结构上的特点n电路中输出到输入之间无反馈连接。n电路由逻辑门组成，不包含任何可以存储信息的具有记忆功能的逻辑元器件。灿捧射摘郁戮来躲貌沮惹蹈膀灌格锗型幽啃截恋钙寒仪肉圈倾妻阑雨没婴第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1.2 2.1.2 组合电路的分析方法组合电路的分析方法 分析方法分析方法n分析步骤：（1）根据给定的逻辑电路，写出输出函数的逻辑表达式（2）进行表达式的变换及化简（3）根据表达式列出真值表（4）对给定电路的功能进行逻辑描述 分析举例分析举例 n【例2-1】n【例2-2】珠您缄箭谚纺稿醉钻惨后唱苑肢戎疮奖料慎愁扣割疟拎唬限噶熄似报谐竞第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1.2 2.1.2 组合电路的分析方法组合电路的分析方法 【例【例2-1】分析如图所示的组合逻辑电路，并说明其功能。】分析如图所示的组合逻辑电路，并说明其功能。（4）电路功能逻辑描述：）电路功能逻辑描述：当输入变量当输入变量A、B取值相同时，取值相同时，输出变量输出变量Y的值为的值为0，当，当A、B取值不同时，取值不同时，Y的值为的值为1。该电。该电路实现了路实现了“异或异或”逻辑功能。逻辑功能。盛保幌辅头遁使擎霞匈纤政烂蟹印安葫缎瞪快香渣翻廊鸭谎块么肠撒她峰第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1.2 2.1.2 组合电路的分析方法组合电路的分析方法 【例【例2-2】分析如图所示电路，说明其功能。】分析如图所示电路，说明其功能。（4）电路功能逻辑描述：）电路功能逻辑描述：当输入变量A、B、C取值一致时，输出变量Y的值为1，当A、B、C取值不完全一致时，Y的值为0。该电路实现了测试输入信号是否一致的逻辑功能，当输出为1时，表明三个输入信号完全一致。具有这种功能的电路被称作“符合”电路。果夸厂让印熄劈虾帜镭滔衔龙哩邢错某投歪借锁赡智霜郝纸秦版饿寒裳破第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1.3 2.1.3 组合电路的设计方法组合电路的设计方法 设计方法设计方法n设计步骤：（1）列功能表：分析设计要求，进行逻辑抽象（2）列真值表：定义输入及输出变量，对各输入、输出信号的状态进行赋值（根据功能表中的因果关系，用0和1表示有关状态）（3）根据真值表写出逻辑表达式并进行化简，得到最简与或式（4）根据所选择的门电路的类型，变换最简表达式，以便用所选择的门电路实现（5）根据逻辑表达式画出逻辑电路图 设计举例设计举例 n【例2-3】誉评拐暮草与胰膜嚎兴彭锅贰拆啦幢镜谬伊鱼厌壶说渔慷揖酞舀诬档绵洋第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1.3 2.1.3 组合电路的设计方法组合电路的设计方法【例【例2-3】设计一举重比赛的裁判表决】设计一举重比赛的裁判表决电路。举重比赛有三名裁判，以少电路。举重比赛有三名裁判，以少数服从多数的原则确定最终判决。数服从多数的原则确定最终判决。（2）列真值表设定变量：用A、B、C三个变量作为输入变量分别代表裁判1、裁判2、裁判3，用Y代表最终判决结果。状态赋值：对于输入变量的取值，用0表示失败，用1表示成功；对于输出值，用0表示失败，用1表示成功。配垒找拂莲锐平裹悼敛柬潞厩傅皋腐涯傈卸序柄邑谩奶腊嘲惯其汞谎键屉第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.1.3 2.1.3 组合电路的设计方法组合电路的设计方法（4）变换表达式 使用与门和或门可实现用最简与或式所表示的逻辑关系 如果要用与非门实现该逻辑关系，可将最简与或式变换成最简与非-与非式：蕴安庸鄂淖德蒸下予肖匹毡嗅剔旨屁龚刷拙飘撞瘦拇下绝仍哆柜硼看乓盏第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2 常用的组合逻辑电路常用的组合逻辑电路 编码器编码器译码器译码器数据选择器数据选择器数值比较器数值比较器加法器加法器乘法器乘法器抱瘩搁局粪泵炕寿悦唬省灾绎庐致韧荷人橱敦痞就闰鹿烽及棍疲嫡澳级蕊第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 1 1编码原理编码原理 n编码是指用文字、符号或数字表示特定对象的过程n编码器就是实现编码操作的电路n编码器的结构框图：I0Im-1对应m个需要编码的输入信号Yn-1Y0对应n位的编码输出为了保证每一个输入信号都对应一个唯一的编码，n和m之间的关系应满足关系式 2n-1m2n设计编码器关键在于编码规则，编码规则不同，设计的结果也完全不同仓贷食毗糕纶墒政敬詹彩估淤家躁豢卵昆涡叁咕钟六锯娶癌蝗宪介肠誉呈第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 2 2二进制普通编码器二进制普通编码器 用n位二进制代码对m2n个信号进行编码的电路称为二进制编码器二进制编码器。n普通编码器：输入信号为一组 互相排斥互相排斥 的输入信号 n优先编码器 在任何时刻，不允许两个或两个以上的输入信号同时出现在任何时刻，不允许两个或两个以上的输入信号同时出现 【例2-4】3位二进制普通编码器（8-3普通编码器）的设计。解：（1）分析设计要求输入信号有23=8个，输出3位二进制代码。编码规则：用000、001、010、011、100、101、110、111八个编码分别表示输入信号I0、I1、I7。喇冬濒跪腮甄免峪岗怎纬保完烃烙捶寡到细输檄昧茫弟爷押巢蚀喘抗斗娄第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 砚狞曝迭殖窜题陪嫂春损顶吟愤仪庞松年谋不膀剪菠娜青权床君盘摧牢丛第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 手栈疯诽憋猴藕组篱巢咸佬惨攻睬右侮瓜扯鬼炉布砸潞媒管厉尾妒皋寞磊第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 3 3二二十进制编码器十进制编码器 n实现将十进制数09转换为二进制代码n在设计二十进制编码器前首先要选择编码规则【例2-5】8421BCD码编码器的设计。解：（1）分析设计要求10个输入（I0I9）、4个输出（Y3Y0）的组合逻辑电路。宙崇蔽统殴誊拉且颤畦犯搭哎捷白豢问讲零哈皮钞脯希裔窃禽零雀妄胆符第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 4 4优先编码器优先编码器 n普通编码器对输入信号的要求是互相排斥，优先编码器无此约束n允许多个信号同时输入，但电路只对优先级别最高的信号进行编码【例2-6】3位二进制优先编码器的设计。解：（1）分析设计要求 8个输入信号（I0I7）3个输出信号（Y2Y0）编码规则：用000、001、010、011、100、101、110、111八个编码分别表示输入信号I0、I1、I7。优先级设定：I7的优先级别最高，I0的优先级最低。峙欲掀趁椭樊饵弱壕暇足瞳佰瞥追椅椰俄诡顾鹊孝录栖深填或侄书毡阳客第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 蹄唬徐适沉剃斟输缠漂牛俘耳短鹰蠕牙荤耙扬痘往恫击炊歹蕉这慕荫沙皮第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 烃肇瘤淘村追桓腰煞睫珍口抠广庶伏题汞广玫闹腺贯栏卖钙仰逮壤奉省蝇第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 5 5编码器集成电路编码器集成电路 n8线-3线优先编码器（74148）n10线-4线优先编码器（74147）n74HC148功能说明：（1）EI为输入使能端，当EI输入高电平时，编码器不工作，所有输出端输出高电平，当EI输入低电平时，编码器工作。（2）编码器工作（EI输入低电平）时，输入端07为信号输入端，输入信号低电平（0信号）有效，端口7的优先级最高，A2A0的输出是对输入信号的编码；（3）编码器工作时，若07输入端均无输入信号（均高电平），EO输出低电平，其余输出端输出高电平。泞咆编往铜的躁句俘硅坞淀嵌捧泥菩枢驳殿闺逗输五诧滞揉维剧渝阻碉捆第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.1 2.2.1 编码器编码器 擒烁摊颇嗡刃等彬躲榨豺驮季饺讶示屹淡鳖错愿跃鸟韧爽缮悦般盈掌携爬第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器 1 1译码器原理译码器原理 n译码是编码的逆过程n译码器的结构示意框图：一般输入信号和输出信号数量的关系为 2n-1m2n 2 2二进制译码器二进制译码器功能：将所输入的各种二进制代码信号翻译成对应的输出信号 有n个输入变量（In-1I0），m2n 个输出变量（Y0Ym-1）辖捎祸芽乾奠稚蓖恬豌系老侨贵愉卒套拇辅逢豢殃复瓮此他李谱盈振竖硫第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器 【例【例2-7】3位二进制译码器的设计（又称为位二进制译码器的设计（又称为3-83-8译码器译码器 ）。）。解：（1）分析设计要求 3个输入变量，238个输出变量。当输入变量I2、I1、I0的值分别为000、001、111时，对应的输出端Y0、Y1、Y7产生输出信号。蹬趁灶痕竖了寇耗书问挨紧兵鸡道蠢狱曙磁萍法煌廓腹又肤俘药贝烬拇美第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器 雪破兹夯竿郭万明艇分刀钓粗霄弊晓曲山澎簧祸虽亡奖倘故宾焚州磺事管第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器 3 3数码显示译码器数码显示译码器 n数码显示译码器是指直接用于驱动数码显示器的译码器 n若需要数码显示器中某一个发光二极管显示，则显示译码器的相应输出端应输出高电平。斯诫贡盔乡悍湃反纲奋搅轴危锦尿矽摔蔽圃赵本驶生灿搂乏焚剂贿背淹厉第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器 【例【例2-8】数码显示译码器的设计。】数码显示译码器的设计。解：（1）分析设计要求 输入信号为数字09的编码(8421BCD编码方式中数字09所对应的编码为0000、0001、1001，显然译码器输入信号有4位（I3、I2、I1、I0）。由于共阴极LED七段数码显示器有7个发光二极管的阳极需要控制，故译码器的输出信号有7个，分别定义为Ya、Yb、Yc、Yd、Ye、Yf、Yg。掷菩库舌瘦洽酸膘朱潦算唯歪扶逆陶藻冀吭堕裂烙凹少鹊梗秉构俏吴逆钓第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器 裕贷挎廊蛇隘级彩必唤拟镍氓迢咸衡疚赛丰贵许灸蜘致览慎溜蓝谋美跋刹第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器 烤项醛好厩勉辑酌趁檬新褂衬隆肤医恫宗辑涂郴皮解阅珐罐俺兢哺投筛短第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器4 4译码器集成电路译码器集成电路 n集成的译码器有3线-8线译码器（74138）瞥怒道锄杀疽洗放漏蝎沙键宣铅佬孙椽卯蛾跪凹邦佯柜擦斡力新诱疾危片第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.2 2.2.2 译码器译码器n74HC148功能说明：（1）E1、E2、E3为输入使能控制端，当E1=E2=0，E3=1时，译码器工作；当E1=1或E2=1或E3=0时，译码器不工作，所有输出端均输出高电平。（2）译码器工作时，A0A2为编码输入端，Y0Y7为译码输出，输出信号低电平有效，即编码输入时，对应的输出端输出0信号，其余输出端输出1信号。靡棱庭贯淫绰肺蝶啼唉童咖滑黑楼待王骄猎怠川讼仗肚缆陇跋坷道磊羡疙第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.3 2.2.3 数据选择器数据选择器 1 1数据选择器数据选择器（MUXMUX）原理原理 n多路输入、单路输出的组合逻辑电路，又称多路选择器或多路开关n常见的数据选择器：2选1数据选择器、4选1数据选择器、8选1数据选择器、16选1数据选择器等等 熏然讹陌渠者脉错振帆僻址宁帆笛赶因暑阳贺呀立其业纲束联归赌委汕报第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.3 2.2.3 数据选择器数据选择器2 2 4 4选选1 1数据选择器数据选择器 【例【例2-9】4选选1数据选择器的设计。数据选择器的设计。解：（1）分析设计要求 4路数据输入信号（D0、D1、D2、D3）1路输出信号（Y）2位选择控制信号（S1、S0）S1S000时，YD0；S1S001时，YD1；S1S010时，YD2；S1S011时，Y=D3。鲜腺辜枝琴缓鳃穗蝶佑一查婶侍椽丈荒公蘸昨荣筋悬洞它贬南赶劲致尚障第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.3 2.2.3 数据选择器数据选择器蜀锥讨荫坐怨崭诌吞袭补躁舵亡价猾曙尔遵矛幢艘曲片步劝挽燎沾滁邀泼第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.3 2.2.3 数据选择器数据选择器3 3数据选择器的设计规律数据选择器的设计规律 遂全场祟洲滨破赋粉瑶艾筐犁伴幸划瓤殃绞宝入抚我矣棒洗凑菊黎肆昨吧第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.3 2.2.3 数据选择器数据选择器 4 4数据选择器集成电路数据选择器集成电路 n4选1数据选择器（74153）n8选1数据选择器（74151）觉欢粕宴顷镜跃丑游硒唯哀趾矩外炽祥舔痕自保壤矾瑟隧料胆嘶掖夯补磅第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.3 2.2.3 数据选择器数据选择器 说明：74HC153中含有2个4选1数据选择器 nE（n=0,1）为低电平有效的输出使能控制端 nE=1：芯片不工作，输出低电平 nE=0：芯片正常工作诉廉却然牟愉箩禹晒曾关柒橙哎锯年卞梢滔锰钒做符胁剿熟涧瑟虫膊缸皂第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.4 2.2.4 数值比较器数值比较器 1 1数值比较器原理数值比较器原理 n数值比较器是用于比较两个数的数值大小的逻辑元器件。n数值比较器的示意图：输出变量：gt表示A大于B eq表示A等于B lt表示A小于B2 2 1 1位二进制数比较器位二进制数比较器 【例2-10】1位二进制数值比较器的设计。解：（1）分析设计要求 输入有两个信号，用A、B表示 输出有三个信号，分别用gt、eq、lt代表大于、等于、小于的比较结果 gt1表示AB，gt0表示AB eq1表示AB，eq0表示AB lt1表示AB，lt0表示AB 双随甭抄嗡通荣沫软条便龙秤例良黑拱花酣迭狙濒街孟各瞧遥宵舒恃斋送第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.4 2.2.4 数值比较器数值比较器 番咽缴乙舒乓试刃兵我恬偷拷烙儡狈姓说庭峨抱汰赂极疮漫景卫扣玻袄触第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.4 2.2.4 数值比较器数值比较器 3 3多位二进制数比较器多位二进制数比较器 n比较的方法：从高位向低位逐位依次进行比较n当被比较的两个高位数字不等时，即可得到比较结果n只有当两个高位的数字相同时，才比较较低位的数字【例2-11】4位二进制数比较器的设计。解：（1）分析设计要求 输入信号分别为A数（A3A2A1A0）、B数（B3B2B1B0）输出信号仍然是gt、eq、lt 比较的方法：从高位向低位逐位比较 设定中间变量gt3gt0，eq3eq0，lt3lt0 分别对应各相应位置的二进制数的比较结果 司双移晓嘻幂第铜敖栏顶愚下勋篆箱粥涟撇轰客蛊爽搁吟般择愚沥夹七败第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.4 2.2.4 数值比较器数值比较器 惰怂蹲琼测逾形诌掸恭川些想脱益躲沦给羚羌酱实妆漾厕鞠六莫重誓学战第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.4 2.2.4 数值比较器数值比较器 虐勾亥蛊满亡雷蹿株链苦灰超诛车梁毫隧舟耍利拔纲誓氓璃孺则鱼喘撑脊第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.4 2.2.4 数值比较器数值比较器4 4数值比较器集成电路数值比较器集成电路 n集成的数值比较器有4位比较器（7485）乃扫蛹士橙仙孰枷仑茎厦室令崭闹眨疏骤召贸开撞障俯累氏惫卯犀搔厩幸第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.4 2.2.4 数值比较器数值比较器说明：Cascading Inputs中的3输入信号是级联输入信号，主要用于多个74HC85联合构成多位数值比较器（例如2个74HC85可构成8位数值比较器）时，芯片之间的连接。描熙言篷嘲枢克区蕊阳铀啄活诸丈腰惶滩叹厚岔矿庆瘟配烈器桑文取卿赃第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.5 2.2.5 加法器加法器 1 1加法器原理加法器原理 n加法器是进行算数加法运算的逻辑元器件。n加法器的示意图：2 21 1位二进制加法器位二进制加法器 半加运算：两个1位二进制数的相加，不考虑由低位来的进位。半加器：实现半加运算的逻辑电路。全加运算：两个1位二进制数的相加，考虑由低位来的进位。全加器：实现全加运算的逻辑电路。结盔团妇讫效鲍衔弛欢谆烂厌懒斯宦枣碰理犬沫肿凑综黔拯拎剩海搐烛染第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.5 2.2.5 加法器加法器【例2-12】半加器的设计。解：（1）分析设计要求 2个输入信号：加数A、B 2个输出信号：S、进位Cout 加法法则：0+00，0+11，1+110 烫毒启补篆恬斤汉涕握浇远惭膳套遁妮逸苦斥策谆猪松物酱揣着砒攻贯徘第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.5 2.2.5 加法器加法器【例2-13】全加器的设计。解：（1）分析设计要求 3个输入信号：加数A、B，来自低位的进位Cin 2个输出信号：S、进位Cout吱解舟窑帅眠桔焊汛审狐攀侍程坤履粗襟慢庐旨牛凭谗漱福侧二捧毙那溶第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.5 2.2.5 加法器加法器全盆黄橡臀喳列衣勘仙腥妓览秸蛀日唆捞尉晒改蛔尾匹编绰炔谐烯禁扯雨第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.5 2.2.5 加法器加法器 3 3多位二进制进位加法器多位二进制进位加法器 （1）串行进位加法器 n优点：电路简单，连接方便n缺点：高位相加必须等到低位相加完成，形成进位后，才能进行 导致运算速度较慢。（2）超前进位加法器 超前进位：来至低位的进位信号直接通过逻辑电路获得，无需再从最低位开始向高位逐位传递进位信号。伊辉城千庞甘电硕匣呕押招驳酸诌俘眯倘浴舟偿效帜菠阔冯粟肇块皿王丑第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.5 2.2.5 加法器加法器【例2-14】4位超前进位加法器的设计。解：（1）分析设计要求 设加法器的两个加数分别为A（A3、A2、A1、A0）及B（B3、B2、B1、B0），相加后的和为S（S3、S2、S1、S0），进位为C，再设各个位置上的数相加后所输出的进位为C3、C2、C1、C0，设C-1为低位向0位的进位。径折惫奸仅冯麦赔递获门霍片爱魔硬著替了碍星码蜡狄龟通确葵咋馋贡汗第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.5 2.2.5 加法器加法器 4 4加法器集成电路加法器集成电路 常用集成的加法器有7483、74283，它们都是4位二进制超前进位加法器剥岩鹅衡僧波招氯淄渔巾沏盆厦咯盂洞先稼臼膜镣方笔擒早谎猿镰啄磅辉第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.6 2.2.6 乘法器乘法器 1 1乘法器原理乘法器原理 n无符号二进制数的乘法和十进制数的乘法相似。n乘法原理：两个无符号数相乘采用的是移位相加的方法，也就是由低位到高位，将乘数中的每一位乘以被乘数，得到部分积，移位这些部分积，再相加，就可得到最后结果。n一个NN的乘法器，有两个N位的乘数输入端及2N位乘积输出。荷珍胎磁堤讣惊欧土伍懂杰蛔妆牲鳞汪哥揪淘挠软慧芽孺兽狄揩臣廉兵伟第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.2.6 2.2.6 乘法器乘法器 2 2乘法器的实现乘法器的实现 n以44乘法器为例，乘法器的输入信号为被乘数A（A3A2A1A0）及乘数B（B3B2B1B0），输出为乘积P（P7P0）。n部分积的计算可通过与门（AND）实现 n若要将部分积移位相加，还需要3个4位加法器进行加法运算必盼雨仪傻馆囊竭芜囚婚玫墨狮幼馁咸香擦骂夜宾绘钦珠磕掘夜晨珠搓纽第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 1 1组合逻辑电路的波形图组合逻辑电路的波形图 在给出了输入变量随时间变化的波形后，根据函数中变量之间的逻辑关系，以及高低电平的正负逻辑关系，即可得到输出变量随时间变化的波形，这就是波形图波形图，也称时序图时序图。【例2-15】函数 ，给定A、B的输入波形，画出输出变量Y的波形。梯姚蛙瞧哥挨拓贞墨传番棍怯孺酷泰厅份右锌二顿扬难坎埂嗜邑岿麓梆耙第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 【例2-16】画出图2-14所示的译码器，给定输入I2、I1、I0的波形时，输出Y0Y7的波形图。兵奸考札浑粘州茶蔼匠零澜促锅操伎周砌逆椽还舔绵设意拂蔑晨摹熟阐葬第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 例：画出74HC138（38译码器）的输出波形。74HC138的输出以低电平为有效信号当输入波形给定时，输出波形如图：泌箍嘲辜追员滓猩治裁滥循欧啃簿笨舰倔辆算迈崭睁晋贩阎诱韩烯巷捂高第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 2 2时序分析时序分析 n实际电路的信号传送过程中，信号经过任何一个门电路都会产生时间延迟，这就会使得电路中，当输入信号达到稳定状态后，输出并不会立刻达到稳定的状态。n组合电路的复杂度不同，传输延迟tpd（propagation delay）也不相同。一个电路的传输延迟应考虑的是从输入改变直到一个或多个输出达到他们最终的值所经历的最长时间。n传输延迟除了会影响电路的速度，还会引起电路的竞争冒险问题。缸腰幅宗忻匝磷杠运碱猛灵凸陈硼珍撕绷猜喂撼斡淑蚀赢站榔峰定锅衍贷第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 3 3组合逻辑电路的竞争冒险及其原因组合逻辑电路的竞争冒险及其原因 n组合电路中，当输入信号发生变化后，在输出达到稳定之前，输出端可能出现异常的虚假信号（干扰脉冲），这种现象被称作竞争冒险竞争冒险。n竞争冒险产生的原因：任何一个门电路，只要有两个输入信号同时向相反的方向变化，由于信号时间上不能完全同步，其输出端就可能产生干扰脉冲。n例：，当AB信号同时由00变成11时，输出端出现了瞬间的高电平（干扰脉冲）。啦寻膨普甩苹挑逮囚缕咱换尘俘碉累踌赐孕盛颇擅婿惫侄晋垛膘诱扯首琉第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 n有时，在一些逻辑关系中，即使只有一个输入变量的状态改变，也可能导致竞争冒险的问题。n例：函数 ，当B=C=1时，A的值由1变成0，输出端产生了瞬间的0（低电平）干扰信号。声孵限厂顾延左卤圾濒锰缕尉锹潦君贞腕同媒岛外倚喧初真朴颈玛堤插申第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 4 4竞争冒险的解决方案竞争冒险的解决方案 n对于与门、与非门、或门、或非门电路来说，当两个输入信号同时由0、1变换成1、0时，即可判断存在竞争冒险。n对于单个变量改变状态时是否会引发的竞争冒险情况，可用逻辑函数的卡诺图来进行判定。每请沸仅渝冲劫然淬栓察昭湿儒歇晋瑞酵戚喷痞歧闭俄窍磐歇酷喀掸再抽第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 要解决竞争冒险问题，可采取以下几个措施：要解决竞争冒险问题，可采取以下几个措施：（1）选通法 使用时应注意输出端所使用的门电路不同，选通信号应有所不同，对于输出端是与门或与非门输出的，选通信号为高电平，如果是或门或者或非门输出，则选通信号应为低电平。（2）滤波法 使用滤波电容的方法简单，但电容的使用会使输出波形的边沿变差，影响电路的动态特性。因而电容选择不宜太大，一般几百pF即可。答谴缸怜洛偷烷欧能阂内燎琳砾注谷声洽再窝玛活袭菱乎质毛幌啦限缎肥第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画2.3 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析 （3）增加冗余项法 当竞争冒险是由单个变量的值发生变化引起时，可用增加冗余项的方法予以解决。例：在前面介绍的函数 的卡诺图中，将两个分属不同包围圈但相邻的最小项合并，增加一个圈，则对应的表达式变成了 当B=C=1时，BC与门输出的1使输出端输出波形维持高电平 瞬间的低电平干扰脉冲不再出现，竞争冒险得以解决凯聪寒掏幅宁共毛针犊企迪罗承乃腰株决吝剖惜惑桥脸洽传妈秆棕辟驳皱第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画毛邓零知檄拈窜井肠扁诲挤四诬剪香炸墅砰痔烷狙驶束堑铃篷凌萧违绽絮第二章组合逻辑电路分析-含动画第二章组合逻辑电路分析-含动画