[優(yōu)選文檔]南航考研數(shù)電NPPT

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版文本樣式,單擊此處編輯母版標題樣式,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,南航考研數(shù)電課件N,門電路,用以實現(xiàn)基本邏輯運算和復(fù)合邏輯運算的單元電路。,獲得高、低電平的基本原理,Vi,Vo,Vcc,半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性,二極管的單向?qū)щ娦哉螂妷簩?dǎo)通，反向,電壓截止。,理想二極管：,正向?qū)娮铻?，,反向內(nèi)阻無窮大。,半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性,雙極型三極管的開關(guān)特性,基本開關(guān)電路,MOS管的開關(guān)特性,§3-1 數(shù)字集成器件簡介,一、集成電路的生產(chǎn)工藝,二、集成電路的主要電氣指標,三、邏輯電路的輸出結(jié)構(gòu),四、 正邏輯和負邏輯,五、常用門電路及邏輯符號,一、集成電路的生產(chǎn)工藝,TTL：,晶體管-晶體管邏輯 ，速度快。,(標準,S,LS,AS,ALS,F),MOS：,金屬-氧化物-半導(dǎo)體邏輯，功耗低。,(PMOS,NMOS,CMOS),(HC,AHC,AC,HCT,ACT,AHCT,LV,LVC),ECL：,發(fā)射極偶合邏輯，速度更快。,系列：,74系列、54系列、4000系列等。,命名：,如SN74LS00。,SN：生產(chǎn)廠標，Texas公司；74：系列號；LS：生產(chǎn)工藝；00：功能號，2輸入端與非門。,TTL：74系列 ( 070）,54系列（55125 ）,74S系列：肖特基系列,74LS系列：低功耗肖特基系列,74AS系列：高級肖特基系列,74ALS系列：高級低功耗肖特基系列,74H系列：高速型,肖特基：提高電路工作速度的一種電路結(jié)構(gòu)的名稱，74S系列,采用了肖特基抗飽和三極管。,TTL電路,例：SN74LS00,廠標,系列名,類型,功能號,00：含四個二輸入與非門的集成電路,02：含四個二輸入或非門,04：六組反相器,7400外引線排列,TTL,與非門電路,輸出級的特點：,在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下T,4,和T,5,總是一個導(dǎo),通另一個截至，有效地降低了輸出級的,靜態(tài)功耗，提高了驅(qū)動負載的能力。稱,其為推拉式（PUSHPULL)電路。,二、集成電路的主要電氣指標,輸出高電平V,OH,：輸出高電平時允許的最低電壓。,輸出低電平V,OL,：輸出低電平時允許的最高電壓。,輸入高電平V,IH,(V,on,開門電平)：,輸入高電平時允許的最低電壓。,輸入低電平V,IL,(V,OFF,關(guān)門電平)：,輸入低電平時允許的最高電壓。,1、輸入/輸出電壓,2、噪聲容限,高電平噪聲容限V,NH,：V,NH,=V,OH,-V,IH。,低電平噪聲容限V,NL,：V,NH,=V,IL,-V,OL。,集成電路的電平參數(shù)表,3、輸入/輸出電流,I,IH,：輸入高電平時，注入到電路的電流最大值；,I,IL,：輸入低電平時，從電路中流出電流的最大值；,I,OH,：輸出高電平時，電路可輸出的最大電流；,I,OL,：輸出低電平時，電路可吸收的最大電流。,扇出系數(shù)：可以驅(qū)動同類門的個數(shù),I,OL,/I,IL,74LS00:,I,OH,=400uA I,IH,=20uA,I,OL,=8mA I,IL,=0.4mA,注意： 1. 前級I,OL,大于后級I,IL,之和；,2. 關(guān)于未接輸入信號的引腳,與：多余腳接邏輯高或輸入并聯(lián),或：多余腳接邏輯低或輸入并聯(lián)；,3. TTL電路的輸入端開路或接一阻抗較大,的電阻時，輸入電壓為高電平。,4、平均傳輸延時時間-輸出由高變低、由低 變高的平均延時時間。,t,r,：上升時間; t,f,：下降時間；T,pd,=(t,pdL,+t,pdH,)/2：平均傳輸延遲時間。 tpdL:輸出由高電平到低電平的傳輸延遲時間；tpdH:輸出由低電平到高電平的傳輸延遲時間。,5、功耗,三、邏輯電路的輸出結(jié)構(gòu),輸出端不能并聯(lián)。,1、推拉式結(jié)構(gòu),輸出端要加上拉電阻，可以并聯(lián),并聯(lián)后的邏輯關(guān)系為與（線與）。,2、開路輸出（OC）結(jié)構(gòu),開路輸出結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,3、三態(tài)輸出結(jié)構(gòu),輸出端除0，1狀態(tài)外，還有一種高阻態(tài)，等效于輸出端開路。輸出端可以并聯(lián)，但要保證在同一時刻最多只有一個輸出端不是高阻態(tài)。,三態(tài)輸出結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（1）,Y,0,Y,4,在同一時刻只有一個為1；,當Y,i,=1時，Y=d,i,。,三態(tài)輸出結(jié)構(gòu)的應(yīng)用（2）,四、正邏輯和負邏輯,正邏輯：0 表示低電平，1 表示高電平。,負邏輯：1 表示低電平，0 表示高電平。,五、常用門電路及邏輯符號,邏輯符號用來 表示芯片的邏輯功能。,1、邏輯功能：與、或、非、與非、或非、異或、與或非。,2、正、負邏輯：輸入、輸出腳上有無空心箭頭。,3、輸出結(jié)構(gòu)類型：推拉式結(jié)構(gòu)、OC結(jié)構(gòu)、三態(tài)輸出結(jié)構(gòu)。,4、使能端：低電平有效、高電平有效。,5、管腳編號：,邏輯符號,74125邏輯符號,幾種芯片的邏輯符號,部分門電路的型號及名稱,§3-1-5 使用邏輯門的幾個問題,1、輸入腳多余：,與：多余腳接邏輯高或輸入并聯(lián)。,或：多余腳接邏輯低或輸入并聯(lián)。,2、輸入腳不足：,改變邏輯或用門電路擴展。,3、扇出系數(shù)：,采用功率門電路或改電路。,§3-2 常用組合邏輯模塊,一、并行加法器,二、數(shù)值比較器,三、編碼器,四、譯碼器,五、數(shù)據(jù)選擇器,六、常用組合邏輯器件,一個模塊完成某個常用的特定的功能，如加法器、數(shù)值比較器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等。,一、并行加法器,1、4位加法器邏輯符號,2、加法器的級聯(lián),完成二進制數(shù)加法運算。,圖 加法器,圖 2位加法器,3、加法器的應(yīng)用,用4位加法器構(gòu)成余3碼到8421碼的轉(zhuǎn)換器。,余3碼減去3得到8421碼，減3用加-3實現(xiàn)，-3的補碼為1101。,二、數(shù)值比較器,數(shù)值比較器：能夠比較數(shù)值的大小、是否相等。,例1：設(shè)計1個一位數(shù)值比較器,1. 用門電路設(shè)計數(shù)值比較器,例2：設(shè)計1個2位數(shù)值比較器。該比較器可對兩個2位二進制值A(chǔ)（A,1,A,0,）和B(B,1,B,0,)進行比較。當A,>,B時，F(xiàn),A,>,B,1，否則為0；當A=B時，F(xiàn),A=B,1，否則為0；當AB時，F(xiàn),AB,1，否則為0。,例3：設(shè)計四位比較器用SSI設(shè)計一個四位二進制數(shù)比較器，輸入為A=A,3,A,2,A,1,A,0,，B=B,3,B,2,B,1,B,0,，輸出包括F,A>B,，F(xiàn),A<B,和 F,A=B,。通過分析邏輯功能直接導(dǎo)出邏輯表達式。,例3（續(xù)）,用：,74LS04、,74LS08、,74LS86、,74LS21、,74LS64、,各一片組成。,P64，表3.5,2、4位數(shù)值比較器7485的邏輯符號,級聯(lián)輸入,3、4位數(shù)值比較器功能表,4、4位數(shù)值比較器擴展成8位比較器,4、數(shù)值比較器的應(yīng)用,例1：電路分析。,1,0,1,0,0,0,1,F(A,3,A,2,A,1,A,0,)m(5,1,5),例2：用四位數(shù)值比較器實現(xiàn),F(A,3,A,2,A,1,A,0,),m(0,1,2,3,4,5),。,問題：P<Q 作為輸出端時,A,0,A,1,A,2,A,3,F,1,0,1,0,0,0,1,F,A,0,A,1,A,2,A,3,0,1,1,0,0,1,0,問題：如何用四位數(shù)值比較器構(gòu)成修正信號產(chǎn)生電路,F(CO,3,F,3, F,2, F,1,)= CO,3,+ C,F9,= CO,3,+ F,3,F,2,+F,3,F,l,m(515),三、譯碼器,譯碼器：,把輸入的二進制代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的輸出信號，,常用的譯碼器有變量譯碼器和顯示譯碼器等。,1. 變量譯碼器,二進制譯碼器：,輸入： N位二進制代碼，又稱地址輸入端；,輸出：2,N,個，每個輸出與一個最小項相對應(yīng)。,變量譯碼器,有二進制譯碼器和二-十進制譯碼器,。,例1：2-4線譯碼器,2線4線譯碼器：,輸入是二位二進制代碼、有四種輸出，四個輸出端分別對應(yīng)一種輸入狀態(tài)。,雙2,-4譯碼器 3-8譯碼器,74138：,地址輸入端,：,A,2,、,A,1,、,A,0,譯碼輸出端,：,使能端,：,3-8譯碼器功能表,當譯碼器處于工作狀態(tài)時，每輸入一個二進制代碼將使對應(yīng)的一個輸出端為低電平（輸出端為低電平有效時)，而其它輸出端均為高電平。,74LS138輸出端為低電平有效,變量譯碼器的擴展（1）,例2：用兩片3-8譯碼器組成4-16譯碼器,變量譯碼器的擴展（2）,例3：用5片2-4譯碼器組成4-16譯碼器（樹型擴展）,用變量譯碼器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù),當使能端使能時，譯碼器輸出了所有最小項的反，一般邏輯函數(shù)可以寫成最小項表達式，因此，用譯碼器實現(xiàn)一般邏輯函數(shù)很方便。,實現(xiàn)組合邏輯函數(shù),F,（,A，B，C,）,比較以上兩式可知，把,3,線,8,線譯碼器,74LS138,地址輸入端（,A,2,A,1,A,0,）作為邏輯函數(shù)的輸入變量（,ABC,），譯碼器的每個輸出端,Y,i,都與某一個最小項,m,i,相對應(yīng)，加上適當?shù)拈T電路，就可以利用譯碼器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。,例4：電路分析,邏輯功能：,全減器,例5：用3-8譯碼器外加與門組成一位全減器。,例6：分析以下電路的邏輯功能。,邏輯功能：,一位全加器。,例7：譯碼器實現(xiàn)1位8421BCD碼加法器,譯碼器在多片存儲器芯片擴展中的應(yīng)用,（1）線選法尋址,（2）譯碼尋址,（3）分析電路,F(A3,A2,A1,A0)m(515),邏輯險象：由邏輯競爭產(chǎn)生的險象。,4、平均傳輸延時時間-輸出由高變低、由低 變高的平均延時時間。,扇出系數(shù)：可以驅(qū)動同類門的個數(shù),IOL/IIL,輸 出,(標準,S,LS,AS,ALS,F),、除邏輯圖外，真值表、功能表、卡諾圖和邏輯方程等都是常用的描述邏輯函數(shù)的方式。,七段顯示器譯碼器把輸入的BCD碼，翻譯成驅(qū)動七段LED數(shù)碼管各對應(yīng)段所需的電平。,00：含四個二輸入與非門的集成電路,七段顯示器譯碼器把輸入的BCD碼，翻譯成驅(qū)動七段LED數(shù)碼管各對應(yīng)段所需的電平。,輸出端可以并聯(lián)，但要保證在同一時刻最多只有一個輸出端不是高阻態(tài)。,例1：試用8選l MUX實現(xiàn)函數(shù)F(U,V,W)m(3,5,6,7)。,前級IOL大于后級IIL之和；,74S系列：肖特基系列,加法器I： 進行二進制加法： F=A+B,變量譯碼器的擴展（2）,TTL：74系列 ( 070）,2. 顯示譯碼器,在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果，另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。,數(shù)字顯示電路是數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路包括顯示譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等，如圖所示。,圖 數(shù)字顯示電路的組成方框圖,(1) 數(shù)字顯示器件,數(shù)字顯示器件是用來顯示數(shù)字、文字或者符號的器件，常見的有輝光數(shù)碼管、熒光數(shù)碼管、液晶顯示器、發(fā)光二極管數(shù)碼管、場致發(fā)光數(shù)字板、等離子體顯示板等等。本書主要討論發(fā)光二極管數(shù)碼管。,（2）發(fā)光二極管（LED）及其驅(qū)動方式,LED,具有許多優(yōu)點，它不僅有工作電壓低,(1.5,3V),、體積小、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，而且響應(yīng)速度快(,100ns,)、亮度比較高。,一般,LED,的工作電流選在,510mA,，但不允許超過最大值（通常為,50mA,）。,LED,可以直接由門電路驅(qū)動。,低電平驅(qū)動:,圖（,a,）是輸出為低電平時，,LED,發(fā)光。,高電平驅(qū)動：,圖（,b,）是輸出為高電平時，,LED,發(fā)光。,門電路驅(qū)動LED,(a) 低電平驅(qū)動 (b) 高電平驅(qū)動,限流電阻R,圖 七段顯示LED數(shù)碼管,(a) 外形圖 (b) 共陰型 (c) 共陽型,LED數(shù)碼管,LED數(shù)碼管又稱為半導(dǎo)體數(shù)碼管，它是由多個LED按分段式封裝制成的。LED數(shù)碼管有兩種形式：共陰型和共陽型。,七段式LED顯示器,管腳排列圖,（3）,七段顯示譯碼器74LS48,七段顯示器譯碼器把輸入的,BCD,碼，翻譯成驅(qū)動七段,LED,數(shù)碼管各對應(yīng)段所需的電平。,74LS48的管腳排列圖,試燈輸入端,滅零輸入端,特殊控制端,數(shù)字,輸 入,輸 出,字型,十進制,A,3,A,2,A,1,A,0,A b c d e f g,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,×,×,×,×,×,×,×,×,×,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,1,0,1,1,74LS48顯示譯碼器的功能表,數(shù)字,輸 入,輸 出,字型,十進制,A,3,A,2,A,1,A,0,A b c d e f g,滅 燈,滅 零,試 燈,1,1,1,1,1,1,×,1,0,×,×,×,×,×,×,×,0,×,1,1,1,1,1,1,×,0,×,0,0,1,1,1,1,×,0,×,1,1,0,0,1,1,×,0,×,0,1,0,1,0,1,×,0,×,1,1,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,1,續(xù)表（2）,74LS48的邏輯功能：,（1）正常譯碼顯示。 =1， =1時，對輸入為十進制數(shù)l15的二進制碼（00011111）進行譯碼，產(chǎn)生對應(yīng)的七段顯示碼。,（2）滅零。當 =1，而輸入為0的二進制碼0000時，只有當 =1時，才產(chǎn)生0的七段顯示碼,如果此時輸入 =0 ，則譯碼器的ag輸出全0，使顯示器全滅；所以 稱為滅零輸入端。,（3）試燈。當 =0時，無論輸入怎樣，ag輸出全1，數(shù)碼管七段全亮。由此可以檢測顯示器七個發(fā)光段的好壞。 稱為試燈輸入端。,（4）特殊控制端 。 可以作輸入端，也可以作輸出端。作輸入使用時，如果 =0時，不管其他輸入端為何值，ag均輸出0，顯示器全滅。因此 稱為滅燈輸入端。,作輸出端使用時，受控于 和 。當 =0，,1，輸入為0的二進制碼0000時， =0，用以指示該片正處于滅零狀態(tài)。所以， 又稱為滅零輸出端。 0，且低位為零, 則低位零被熄滅。,七段顯示譯碼器74LS48與數(shù)碼管的連接,5V,a,b,c,d,e,f,g,74LS48,(T339),GND,Vcc,電源5V,A,3,A,2,A,1,A,0,Ya,Yb,Yd,Yf,Ye,Yg,Yc,LT,I,B,I,BR,輸入信號,BCD碼,圖3-16,74LS49的邏輯符號,（4）,七段顯示譯碼器74LS49,滅燈,控制端,圖3-17 74LS49驅(qū)動LED數(shù)碼管電路,圖3-17是一個用七段顯示譯碼器74LS49驅(qū)動共陰型LED數(shù)碼管的實用電路。,四、數(shù)據(jù)選擇器,從多個輸入中選擇1個輸出，又稱為多路開關(guān)(MUX)。,D,0,D,1,F,A,F= AD,0,+ AD,1,1. 2選1數(shù)據(jù)選擇器,1,&,&,D,0,D,1,A,1,F,2. 4選1數(shù)據(jù)選擇器,D,0,A,0,D,3,D,2,D,1,A,1,Y,A,1,A,0,Y,0 0,D,0,0 1,D,1,1 0,D,2,1 1,D,3,Y=A,1,A,0,D,0,+ A,1,A,0,D,1,+ A,1,A,0,D,2,+ A,1,A,0,D,3,Y=A,1,A,0,D,0,+ A,1,A,0,D,1,+ A,1,A,0,D,2,+ A,1,A,0,D,3,&,&,&,&, 1,D,O,D,1,D,2,D,3,1,1,Y,A,0,A,1,4選1數(shù)據(jù)選擇器74251、74253的邏輯符號,74153,74253,3. 8選1數(shù)據(jù)選擇器,（1）8選1數(shù)據(jù)選擇器74151的邏輯符號,8選1MUX,三個地址輸入端,A,2,、A,1,、A,0,，,八個數(shù)據(jù)輸入端,D,0,D,7,，,兩個互補輸出的數(shù)據(jù)輸出端,Y,和,Y,，,一個控制輸入端 。,（2）8選1MUX功能表,Y,1,D,0,0,10,11,01,00,A,2,A,1,A,0,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,D,7,例1：用兩片八選一數(shù)據(jù)選擇器,74LS151,構(gòu)成十六選一數(shù)據(jù)選擇器。,4、數(shù)據(jù)選擇器的擴展（1）,4、數(shù)據(jù)選擇器的擴展（2）,四選一數(shù)據(jù)選擇器,74LS253,構(gòu)成十六選一數(shù)據(jù)選擇器。,數(shù)據(jù)選擇器的擴展（3）,問題：,74LS153如何,構(gòu)成十六選一數(shù)據(jù)選擇器？,5、用MUX實現(xiàn)邏輯函數(shù),對于有n個地址變量的2,n,選1的MUX來說，當使能端有效時，其輸出表達式為：,而n個輸入變量的組合函數(shù)的最小項表達式為：,解：D0D1D2D40，D3D5D6D71,例1：,試用8選l MUX實現(xiàn)函數(shù)F(U,V,W)m(3,5,6,7)。,例2：試用4選l MUX實現(xiàn)函數(shù)F(U,V,W)m(3,5,6,7)。,求得：D,0,0、D,1,D,2,W、D,3,1,代數(shù)法求解,卡諾圖法求解,例3：分析以下電路的邏輯功能。,邏輯功能：奇判別電路。,例3（續(xù)）,邏輯功能：奇判別電路。,§3-3 組合電路分析,分析：已知邏輯電路，導(dǎo)出電路的邏輯功能。,組合電路分析步驟：, 由給定的邏輯圖逐級寫出邏輯函數(shù)表達式；, 由邏輯函數(shù)表達式列出真值表；, 分析、歸納電路的邏輯功能。,以上各步驟不是一成不變的，應(yīng)視具體情況而定，只要能達到分析的目的，可以略去其中的某些步驟。,一、電路設(shè)計的概念,二、用SSI設(shè)計組合電路,三、用MSI設(shè)計組合電路,四、功能分解的設(shè)計方法,§3-4 組合電路設(shè)計,設(shè)計：已知功能要求，導(dǎo)出最佳邏輯電路。,一、電路設(shè)計的概念,1、設(shè)計過程,從實際設(shè)計要求開始，直到得到符合功能要求的最佳電路為止。,2、設(shè)計方法,對于同一設(shè)計對象，可以采用不同的設(shè)計思路和設(shè)計方法，從而得到不同的設(shè)計結(jié)果。,3、最佳電路,同一功能的電路可能采用不同的器件和不同的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，最佳電路的含義因此也各不相同。,通過分析邏輯功能直接導(dǎo)出邏輯表達式。,一、集成電路的生產(chǎn)工藝,采用功率門電路或改電路。,輸出：2N個，每個輸出與一個最小項相對應(yīng)。,IOH：輸出高電平時，電路可輸出的最大電流；, 利用公式法或卡諾圖法化簡邏輯函數(shù)，求出最簡邏輯表達式；,IOL：輸出低電平時，電路可吸收的最大電流。,00：功能號，2輸入端與非門。,（4） 七段顯示譯碼器74LS49,例1：設(shè)計1個一位數(shù)值比較器,從多個輸入中選擇1個輸出，又稱為多路開關(guān)(MUX)。,加法器II： 修正加6，不修正加0。,4、使能端：低電平有效、高電平有效。,改變邏輯或用門電路擴展。,改變邏輯或用門電路擴展。,輸入低電平VIL(VOFF關(guān)門電平)：,七段顯示器譯碼器把輸入的BCD碼，翻譯成驅(qū)動七段LED數(shù)碼管各對應(yīng)段所需的電平。,4、平均傳輸延時時間-輸出由高變低、由低 變高的平均延時時間。,4、設(shè)計的階段,、用某種形式的邏輯描述來表示實際的設(shè)計要求；,、各種邏輯描述之間的變換，以變換成邏輯圖為最終目的；,、除邏輯圖外，真值表、功能表、卡諾圖和邏輯方程等都是常用的描述邏輯函數(shù)的方式。,二、用SSI設(shè)計組合電路,1、設(shè)計要求,以門電路為基礎(chǔ)，要求使用的門電路數(shù)量最少，門的輸入端數(shù)也最少。,2、設(shè)計步驟, 分析設(shè)計要求，根據(jù)輸出與輸入間的邏輯關(guān)系列出真值表；, 利用公式法或卡諾圖法化簡邏輯函數(shù)，求出最簡邏輯表達式；, 根據(jù)最簡邏輯表達式畫出邏輯圖。一般來說，最簡與或式同兩級與非門電路對應(yīng)，最簡或與式同兩級或非門電路對應(yīng)。,以上步驟可以靈活使用。,3、設(shè)計舉例,例1：設(shè)計一個四舍五入判別器，用來判別8421BCD碼表示的十進制數(shù)是否等于或大于5。,例2：設(shè)計一位全減器,例2（續(xù)）,三、用MSI設(shè)計組合電路,用MSI設(shè)計組合電路相對于SSI而言，有電路體積小、連線少、可靠性高的優(yōu)點，其設(shè)計的最優(yōu)標準為所用模塊最少、連線最少。,MSI多為專用芯片，可以實現(xiàn)特定功能，而通用性較強的有變量譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器，它們可以用于實現(xiàn)一般的邏輯函數(shù)。,例：用3-8譯碼器組成一位全減器。,最小項表達式對應(yīng)譯碼器加與非門。,用3-8譯碼器組成一位全減器（續(xù)）,最大項表達式對應(yīng)譯碼器加與門。,例：用MUX實現(xiàn)邏輯函數(shù),試用8選l MUX實現(xiàn)函數(shù)F(U,V,W)m(3,5,6,7)。,解：D,0,D,1,D,2,D,4,0，D,3,D,5,D,6,D,7,1,四、功能分解的設(shè)計方法,當系統(tǒng)較復(fù)雜時，需要把整個系統(tǒng)分解成若干個模塊，這叫做函數(shù)分解或系統(tǒng)劃分。經(jīng)一次分解后得到的某些模塊可能仍然比較復(fù)雜，還需要對這些模塊進一步分解。,例1：用4位加法器構(gòu)成補碼變換器,輸入原碼：S B,3,B,2,B,1,B,0,輸出補碼：S F,3,F,2,F,1,F,0，,其中S為符號位。,例2：設(shè)計字符識別電路,識別輸入的ASCII碼是否是字符09。設(shè)輸入ASCII碼為D6D0，輸出為F，當輸入是字符09時，F(xiàn)=1，否則，F(xiàn)=0。,字符09的ASCII碼為(30),H,(39),H,。,例3：設(shè)計1位8421BCD碼加法器,加法器I： 進行二進制加法： F=A+B,修正信號產(chǎn)生電路：判斷是否要修正：修正C=1 C=CO,3,+C,F>9,加法器II： 修正加6，不修正加0。,例3（續(xù)）,C,F9,F,3,F,2,+F,3,F,l,C= CO,3,+ F,3,F,2,+F,3,F,l,§3-5 險象與競爭,一、險象的產(chǎn)生,二、邏輯險象及其消除方法,三、功能險象和動態(tài)險象,四、險象的排除,一、險象的產(chǎn)生,險象：電路產(chǎn)生的瞬時錯誤又稱為毛刺。,以下情況使電路產(chǎn)生險象：, 、構(gòu)成電路的各元件均存在傳輸延遲時間tpd；, 、任何兩個輸入信號不可能同時發(fā)生變化，總有先有后；, 、輸入信號本身存在上升時間tr和下降時間tf。,二、邏輯險象及其消除方法,邏輯競爭：,某一輸入信號的變化沿不同的路徑到達輸出端的現(xiàn)象。,邏輯險象：,由邏輯競爭產(chǎn)生的險象。,臨界競爭：,產(chǎn)生險象的競爭。,非臨界競爭：,不產(chǎn)生險象的競爭。,某一輸入變量在表達式中以原變量和反變量的形式同時出現(xiàn)，則該變量的變化將引起邏輯競爭，否則不會引起邏輯競爭。當表達式中其他變量取某種特定值，使表達式簡化為 則X的變化將引起臨界競爭。產(chǎn)生0型（1型）險象。,1、邏輯險象的表達式判別,在A=C=0時，B的變化可能產(chǎn)生0型險象。,2、邏輯險象的卡諾圖判別,如果在卡諾圖中有兩個相臨的最小項分別被兩個相切的卡諾圈包含而未被同一個卡諾圈包含，則輸入信號在與這兩個最小項對應(yīng)的組合間變換時將出現(xiàn)臨界競爭，最大項情況與此類似。,3、增加冗余項消除邏輯險象,三、功能險象和動態(tài)險象,功能險象：,兩個或兩個以上的輸入信號邏輯上同時變化，實際電路中，由于延時不同而不可能同時變化，當變化前和變化后的輸出相同時，變化過程中可能產(chǎn)生功能險象。,動態(tài)險象：,若輸入信號變化前的輸出與變化后的輸出不同，在信號變化過程中，輸出值可能交替地變化產(chǎn)生毛刺。,功能險象和動態(tài)險象的判別,四、 險象的排除,§3-6 小結(jié),一、集成電路的電器特性,電平參數(shù)、扇出系數(shù)、平均延時等及三種輸出結(jié)構(gòu)；,二、常用的組合電路模塊,加法器、數(shù)值比較器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器（MUX）；,三、組合電路的分析,逐級寫出表達式，求出真值表或功能表，總結(jié)邏輯功能。,小結(jié)（續(xù)）,四、組合電路設(shè)計,門電路：,最簡與或式對應(yīng)兩級與非門電路，最簡或與式對應(yīng)兩級或非門電路。,譯碼器：,譯碼器加與非門對應(yīng)最小項表達式、譯碼器加與門對應(yīng)最大項表達式、方便實現(xiàn)多輸出函數(shù)。,MUX：,一片MUX實現(xiàn)單一邏輯函數(shù)，常用卡洛圖降維法。,五、充分利用現(xiàn)有的功能模塊實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。,六、毛刺產(chǎn)生的原因及消除方法。,感謝觀看,