1、第20章 门电路和组合逻辑电路,20.1 脉冲信号,20.2 基本门电路及其组合,20.5 逻辑代数,20.4 CMOS门电路,20.3 TTL门电路,20.6 组合逻辑电路的分析与综合,20.7 加法器,20.8 编码器,20.9 译码器和数字显示,20.10 数据分配器和数据选择器,20.11 应用举例,1. 掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式。了解 TTL门电路、CMOS门电路的特点。,3. 会分析和设计简单的组合逻辑电路。,理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑电路的工作原理和功能。,5. 学会数字集成电路的使用方法。,本章要求：,2. 会用逻辑代数的基本运算法则
2、化简逻辑函数。,第20章 门电路和组合逻辑电路,模拟信号：随时间连续变化的信号,20.1 脉冲信号,1. 模拟信号,2. 脉冲信号是一种跃变信号，并且持续时间短暂。,如：,脉冲幅度 A,脉冲上升沿 tr,脉冲周期 T,脉冲下降沿 tf,脉冲宽度 tp,脉冲信号的部分参数：,实际的矩形波,20.2.1 晶体管的开关作用,1. 二极管的开关特性,相当于 开关断开,相当于 开关闭合,3V,0V,3V,0V,20.2 基本门电路及其组合,2. 三极管的开关特性,3V,0V,uO 0,相当于 开关断开,相当于 开关闭合,uO UCC,3V,0V,逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 所谓门就是一种开
3、关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。,20.2.2 逻辑门电路的基本概念,基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。,下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与”、“或”、“非”的意义。,设：开关断开、灯不亮用逻辑 “0”表示，开关闭合、灯亮用 逻辑“1”表示。,逻辑表达式： Y = A B,1. “与”逻辑关系,“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。,0,1,0,B,Y,A,状态表,2. “或”逻辑关系,“或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。,逻辑表达式：
4、Y = A + B,真值表,1,1,1,0,3. “非”逻辑关系,“非”逻辑关系是否定或相反的意思。,Y,220V,A,+,-,R,由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。,20.3.3 分立元件逻辑门电路,门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。,门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。,1. 门电路的概念,电平的高低一般用“1”和“0”两种状态区别，若规定高电平为“1”，低电平为“0”则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。,
5、1,0,高电平,低电平,2. 二极管“与” 门电路,1. 电路,2. 工作原理,输入A、B、C全为高电平“1”，输出 Y 为“1”。,输入A、B、C不全为“1”，输出 Y 为“0”。,0V,0V,3V,2. 二极管“与” 门电路,即：有“0”出“0”，全“1”出“1”,3. 二极管“或” 门电路,1. 电路,0V,3V,3V,2. 工作原理,输入A、B、C全为低电平“0”，输出 Y 为“0”。,输入A、B、C有一个为“1”，输出 Y 为“1”。,3. 二极管“或” 门电路,即：有“1”出“1”，全“0”出“0”,4. 三极管“非” 门电路,“0”,“1”,1. 电路,“0”,“1”,1.“与非
6、” 门电路,有“0”出“1”，全“1”出“0”,20.3.4 基本逻辑门电路的组合,2.“或非” 门电路,有“1”出“0”，全“0”出“1”,例：根据输入波形画出输出波形,A,B,有“0”出“0”，全“1”出“1”,有“1”出“1”，全“0”出“0”,&,A,20.3 TTL门电路,(三极管三极管逻辑门电路),TTL门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，具有速度快、可靠性高和微型化等优点，目前分立元件电路已被集成电路替代。下面介绍集成 “与非”门电路的工作原理、特性和参数。,20.3.1 TTL“与非”门电路,1. 电路,20.3.1 TTL“与非”门电路,1. 电路,多发射极三极管,(1)
7、 输入全为高电平“1”(3.6V)时,2. 工作原理,4.3V,T2、T4饱和导通,钳位2.1V,E结反偏,截止,负载电流（灌电流）,输入全高“1”,输出为低“0”,1V,2. 工作原理,1V,T2、T4截止,负载电流（拉电流）,(2) 输入端有任一低电平“0”(0.3V),输入有低“0”输出为高“1”,流过 E结的电流为正向电流,5V,“与非”逻辑关系,“与非”门,(1) 电压传输特性：,输出电压 UO与输入电压 Ui的关系。,3. TTL“与非”门特性及参数,电压传输特性,测试电路,(2)TTL“与非”门的参数,电压传输特性,输出高电平电压UOH和输出低电平电压UOL,TTL“与非”门的参
8、数,典型值3.6V， 2.4V为合格,典型值0.3V， 0.4V为合格,输出高电平电压UOH,输出低电平电压UOL,(a)输出高电平电压UOH和输出低电平电压UOL,电压传输特性,指一个“与非”门能带同类门的最大数目，它表示带负载的能力。对于TTL“与非”门 NO 8。,( c )输入高电平电流 IIH和输入低电平电流 IIL,当某一输入端接高电平，其余输入端接低电 平时，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流 IIH（A）。,当某一输入端接低电平，其余输入端接高电平时，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流 IIL（mA）。,(b)扇出系数NO,例：估算图示电路扇出系数NO,已知门电路的参数
9、如下：,IoH/ IoL=1.0mA/-20mA,IiH/ IiL=50A/-1.43mA,试求门GP扇出系NO,解：讨论这类问题时，要对GP 门输出低电平和高电平情况，分别讨论，然后取两个数中较小的作为扇出系NO,例：估算图示电路扇出系数NO,已知门电路的参数如下：,IoH/ IoL=1.0mA/-20mA,IiH/ IiL=50A/-1.43mA,试求门GP扇出系NO,GP 门输出高电平时，后接的每个门流入的电流为2IiH，则可带的同类门的个数NOH应为：,例：估算图示电路扇出系数NO,已知门电路的参数如下：,IoH/ IoL=1.0mA/-20mA,IiH/ IiL=50A/-1.43m
10、A,试求门GP扇出系NO,GP 门输出低电平时，负载门流入的电流为流出的灌电流，IiL IiS ，因此IiL 的大小与门输入端的并接数量无关，NOL应为：,门GP扇出系NO=10,(d)平均传输延迟时间 tpd,tpd1,tpd2,TTL的 tpd 约在 10ns 40ns，此值愈小愈好。,输入波形ui,输出波形uO,20.3.3 三态输出“与非”门,“1”,1. 电路,截止,20.3.3 三态输出“与非”门,“0”,1. 电路,导通,当控制端为低电平“0”时，输出 Y处于开路状态，也称为高阻状态。, 0 高阻,表示任意态,20.3.3 三态输出“与非”门,可构成多路开关，数据双向传递，多路数
11、据分时传送等。,实现数据双向传输,如图所示：,G1,1. 电路,20.3.4 集电极开路“与非”门电路(OC门),OC门的特点：,1.输出端可直接驱动负载,2.几个输出端可直接相联,“0”,“0”,2.几个输出端可直接相联,“1”,“线与”功能,20.4.1 CMOS 非门电路,CMOS 管,负载管,驱动管,(互补对称管),A=“1”时，T1导通， T2截止，Y=“0”,A=“0”时，T1截止， T2导通，Y=“1”,20.4 CMOS门电路,20.3.2. CMOS“与非”门电路,“1”,“0”,全“1”,导通,截止,20.3.2. CMOS“与非”门电路,存在问题：当变量数增多时，1）造成
12、电路输出特性的不对称，2）会引起输出低电平的上升，导致噪声容限的下降。,解决办法：加缓冲电路,20.3.3. 带缓冲门的CMOS“与非”门电路,如CC4011,20.3.3. CMOS“或非”门电路,B“1”,“0”,全“0”,“1”,导通,截止,20.3.2. 带缓冲门的CMOS“或非”门电路,如CC4001,20.4.5. 三态输出CMOS门电路,为高阻状态,双向总线数据传输,如图所示：,当E=1时，信号由A 从G1输入，经总线到G2输出；,当E=0时，信号由B 从G3输入，经总线到G4输出；,20.4.4.CMOS传输门电路,（1）电路,（2）工作原理,设：,可见ui在010V连续变化时
13、，至少有一个管子导通，传输门打开，（相当于开关接通） ui可传输到输出端，即uO= ui，所以COMS传输门可以传输模拟信号，也称为模拟开关。,（07V）,导通,（310V）,导通,可见ui在010V连续变化时，两管子均截止，传输门关断，（相当于开关断开） ui不能传输到输出端。,（010V）,20.4.4.CMOS传输门电路,开关电路,20.4.4.CMOS传输门电路,CMOS电路优点,(1) 静态功耗低（每门只有10-5mW, TTL每门10mW),(2) 抗干扰能力强,(3) 扇出系数大,(4) 允许电源电压范围宽 ( 3 18V ),(1) 速度快,(2) 抗干扰能力强,(3) 带负载
14、能力强,20.4.6 几个实际问题,1. CMOS门电路与TTL门电路性能的比较,2. 门电路多余输入端的处理,一般不允许多余输入端悬空（相当于高电平）以防引入干扰信号。,(1) 对与逻辑门电路，应将多余端经电阻（13K)或直接接正电源。,(2) 对或逻辑门电路，应将多余端接地。,(3) 如果前级有足够的驱动能力，也可将多余端与信号输入端联在一起。,3. CMOS与TTL门电路的连接,(1) CMOS电路驱动TTL电路,由于 CMOS电路的驱动电流小（0.51mA），而TTL的输入电流大（1.6mA），即IoLmax IiLmax,所以需对CMOS电路的输出电流进行调整，（）中间加驱动级。（）
15、采用漏极开路的CMOS门驱动。,由于TTL电路的输出高电平低（2.4V），而CMOS的输入高电平高（3.5V），即UoHmin UiHmin 所以需对TTL的输出电平进行调整。（）可加电阻来提高TTL的输出电平。 （）采用集电极开路的驱动门，,4. 门电路驱动分立元件电路,(1) TTL门电路的输出电流较大，可直接驱动分立元件。,(2) TTL电路驱动CMOS电路,20.5 逻辑代数,逻辑代数（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，但变量的取值只有“0”，“1”两种，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。这里“0”和“1”并不表示数量的大小，而是表示两
16、种相互对立的逻辑状态。,1. 常量与变量的关系,20.5.1 逻辑代数运算法则,2. 逻辑代数的基本运算法则,自等律,0-1律,重叠律,还原律,互补律,交换律,2. 逻辑代数的基本运算法则,普通代数 不适用！,证:,结合律,分配律,A+1=1,反演律,列状态表证明：,对偶关系： 将某逻辑表达式中的与( )换成或 (+)，或(+)换成与( )，得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑式的对偶式。若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。,证明：,A+AB = A,20.5.2 逻辑函数的表示方法,下面举例说明这四种表示方法。,例：有一T形走廊，在相会处有一路灯，在进入走廊的A、B、C三地各有控制开关，都能
17、独立进行控制。任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。设A、B、C代表三个开关（输入变量）；Y代表灯（输出变量）。,1. 列逻辑状态表,2. 逻辑式,取 Y=“1”( 或Y=“0” ) 列逻辑式,用“与”“或”“非”等运算来表达逻辑函数的表达式。,(1)由逻辑状态表写出逻辑式,各组合之间 是“或”关系,2. 逻辑式,反之，也可由逻辑式列出状态表。,3. 逻辑图,20.5.3 逻辑函数的化简,1.用 “与非”门构成基本门电路,(2)应用“与非”门构成“或”门电路,(1) 应用“与非”门构成“与”门电路,由逻辑代数运算法则：,由逻辑代数运算法则：,(3) 应用“与非
18、”门构成“非”门电路,(4) 用“与非”门构成“或非”门,由逻辑代数运算法则：,例1：,化简,2.应用逻辑代数运算法则化简,（1）并项法,（2）配项法,例3：,化简,（3）加项法,（4）吸收法,吸收,例5：,化简,吸收,吸收,吸收,吸收,3.应用卡诺图化简,卡诺图:是与变量的最小项对应的按一定规则排列的方格图，每一小方格填入一个最小项。,（1）最小项： 对于n输入变量有2n种组合, 其相应的乘积项也有2n个，则每一个乘积项就称为一个最小项。其特点是每个输入变量均在其中以原变量和反变量形式出现一次，且仅一次。,如：三个变量，有8种组合，最小项就是8个，卡诺图也相应有8个小方格。,在卡诺图的行和列
19、分别标出变量及其状态。,(2) 卡诺图,二进制数对 应的十进制 数编号,( 2)卡诺图,（a)根据状态表画出卡诺图,如:,将输出变量为“1”的填入对应的小方格,为“0”的可不填。,( 2)卡诺图,（b)根据逻辑式画出卡诺图,将逻辑式中的最小项分别用“1”填入对应的小方格。如果逻辑式中最小项不全，可不填。,如:,注意：如果逻辑式不是由最小项构成，一般应先化为最小项，或按例7方法填写。,( 3)应用卡诺图化简逻辑函数,解：,(a)将取值为“1”的相邻小方格圈成圈，,(b)所圈取值为“1”的相邻小方格的个数应为2n，(n=0,1,2),( 3)应用卡诺图化简逻辑函数,解：,三个圈最小项分别为：,合并
20、最小项,写出简化逻辑式,卡诺图化简法：保留一个圈内最小项的相同变量，而消去相反变量。,解：,写出简化逻辑式,多余,例6. 应用卡诺图化简逻辑函数,(1),(2),解：,写出简化逻辑式,1,例7. 应用卡诺图化简逻辑函数,1,20.6 组合逻辑电路的分析与综合,组合逻辑电路框图,20.6.1 组合逻辑电路的分析,(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式,(2) 运用逻辑代数化简或变换,(3) 列逻辑状态表,(4) 分析逻辑功能,已知逻辑电路,确定,逻辑功能,分析步骤：,例 1：分析下图的逻辑功能,(1) 写出逻辑表达式,(2) 应用逻辑代数化简,反演律,反演律,(3) 列逻辑状态表,逻辑式,(1)
21、 写出逻辑式,例 2：分析下图的逻辑功能,.,化简,(2) 列逻辑状态表,(3) 分析逻辑功能输入相同输出为“1”,输入相异输出为“0”,称为“判一致电路”(“同或门”) ,可用于判断各输入端的状态是否相同。,逻辑式,例3：分析下图的逻辑功能,Y,&,&,1,.,B,A,&,C,1,0,1,A,设：C=1,封锁,打开,选通A信号,B,Y,&,&,1,.,B,A,&,C,0,0,1,设：C=0,封锁,选通B信号,打开,例 3：分析下图的逻辑功能,20.6.2 组合逻辑电路的综合,设计步骤如下：,例1：设计一个三变量奇偶检验器。要求: 当输入变量A、B、C中有奇数个同时为“1”时，输出为“1”，否
22、则为 “0”。用“与非”门实现。,(1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑表达式,取 Y=“1”( 或Y=“0” ) 列逻辑式,(3) 用“与非”门构成逻辑电路,在一种组合中，各输入变量之间是“与”关系,各组合之间是“或”关系,由卡图诺可知，该函数不可化简。,(4) 逻辑图,Y,C,B,A,0,1,0,1,0,例 2: 某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机G1和G2。G1的容量是G2的两倍。如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。试画出控制G1和 G2运行的逻辑图。,设：A、B、C分别表示三个
23、车间的开工状态：开工为“1”，不开工为“0”；G1和 G2运行为“1”，不运行为“0”。,(1) 根据逻辑要求列状态表,首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的含义。,逻辑要求：如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。,开工,“1”,不开工,“0”,运行,“1”,不运行,“0”,(1) 根据逻辑要求列状态表,(2) 由状态表写出逻辑式,或由卡图诺可得相同结果,(3) 化简逻辑式可得：,(4) 用“与非”门构成逻辑电路,(5) 画出逻辑图,20.7 加法器,20.7.1 二进制,十进制：09十个数码，“逢十进一
24、”。,在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。,在数字电路中，为了把电路的两个状态 (“1”态和“0”态)与数码对应起来，采用二进制。,二进制：0，1两个数码，“逢二进一”。,20.7 加法器,加法器: 实现二进制加法运算的电路,进位,不考虑低位 来的进位,要考虑低位 来的进位,20.7.1 半加器,半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。,逻辑符号：,半加器：,半加器逻辑状态表,逻辑表达式,20.7.2 全加器,全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。,逻
25、辑符号：,全加器：,(1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑式,（三）集成全加器,双全加器外引线排列图,二、 加法器,实现多位二进制数相加的电路，称为加法器。,（一）四位串行加法器,根据进位的方式不同，有串行加法器和超前进位加法器。,优点：电路简单，缺点速度慢。,如：,实质：将进位用两个加数的各位状态直接表示出来。,（二）四位超前进位加法器,四位二进制超前加法器外引线排列图,8位二进制加法电路,20.8 编码器,把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特定的含义，称为编码。 具有编码功能的逻辑电路称为编码器。,n 位二进制代码有 2n 种组合，可以表示 2n 个信息。,要表示N个信息所需的二进
26、制代码应满足 2n N,20.8.1 二进制编码器,将输入信号编成二进制代码的电路。,2n个,n位,(1) 分析要求：输入有8个信号，即 N=8，根据 2n N 的关系，即 n=3，即输出为三位二进制代码。,例：设计一个编码器，满足以下要求： (1) 将 I0、I1、I7 8个信号编成二进制代码。 (2) 编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个或两个以上的信号同时有效。 (3) 设输入信号高电平有效。,(2) 列编码表：,(3) 写出逻辑式并转换成“与非”式,Y2 = I4 + I5 + I6 +I7,Y1 = I2+I3+I6+I7,Y0 = I1+ I3+ I5+ I7,(4) 画出
27、逻辑图,将十进制数 09 编成二进制代码的电路,20.8.2 二 十进制编码器,表示十进制数,列编码表： 四位二进制代码可以表示十六种不同的状态，其中任何十种状态都可以表示09十个数码，最常用的是8421码。,写出逻辑式并化成“或非”门和“与非”门,画出逻辑图,法二：,十键8421码编码器的逻辑图,当有两个或两个以上的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。,即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。,20.8.3 优先编码器,CT74LS4147 编码器功能表,例:CT74LS147集成优先编码器(10线-4线
28、),T4147引脚图,低电平 有效,集成优先编码器(8线-3线),为选通输入端，低电平有效,编码器工作,输出均被锁定在高电平,集成优先编码器(8线-3线),为选通输出端，只有当所有的编码输入都为高电平，且 =0时， ，表示无编码信号输入，级连时可以扩展优先编码功能。,用二片148接成16线-4线优先编码器,（2）有编码为0，无编码时为1,20.9 译码器和数字显示,译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。,21.10.1 二进制译码器,状 态 表,例：三位二进制译码器（输出高电平有效）,写出逻辑表达式,逻辑图,例：利用译码器分时将采样数据送入计算机,总线,译码器工作,工作原
29、理：(以A0A1= 00为例),0,总线,2-4线译码器,A,B,C,D,三态门,三态门,脱离总线,全为“1”,工作原理：(以A0A1= 00为例),0,脱离总线,全为“1”,双 2/4 线译码器,A0、A1是输入端,CT74LS139型译码器,集成 3/8线译码器,16 15 14 13 12 11 10 9,1 2 3 4 5 6 7 8,74LS138,译码器才能处于译码状态，否则译码器禁止译码。,用二片138接成4线-16线译码器,1 0 0 1,0,20.9.2 二-十进制显示译码器,在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制 数显示出来，这就要用显示译码器。,1 1 0 1 1 0
30、1,低电平时发光,高电平时发光,2. 七段译码显示器,七段显示译码器状态表,动画,20.10 数据分配器和数据选择器,在数字电路中，当需要进行远距离多路数字 传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通过 一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到 接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配 给各路接收端，其原理如图所示。,使能端,多路选择器,多路分配器,20.10.1 数据选择器,从多路数据中选择其中所需要的一路数据输出。,例：四选一数据选择器,输出数据,使能端,1,1,&,1,1,1,&,&,&,1,Y,D0,D1,D2,D3,A0,A1,1,0,0,“与”门被封锁，选择器不工作。,CT74L
31、S153型4选1数据选择器,1,1,&,1,1,1,&,&,&,1,Y,D0,D1,D2,D3,A0,A1,0,1,“与”门打开，选择器工作。,由控制端决定选择哪一路数据输出。,选中,D0,CT74LS153型4选1数据选择器,动画,由逻辑图写出逻辑表达式,多路选择器广泛应用于多路模拟量的采集及 A/D 转换器中。,用2片CT74LS153多路选择器选择8路信号,若A2A1A0=010, 输出选中1D2路的数据信号。,A0,A1,A2,用2片CT74LS151型8选1数据选择器构成具有 16选1功能的数据选择器,CT74LS151功能表,3.5.1用数据选择器实现逻辑函数的基本原理和步骤,3.
32、5用中规模集成电路实现组合逻辑函数,（一）基本原理,1.数据选择器输出逻辑表达式的一般形式,3.5用中规模集成电路实现组合逻辑函数,（一）基本原理,3.组合逻辑函数的标准表达形式,我们知道，任何组合逻辑函数都可以表示为最小项之和的标准形式。因此应用对照比较的方法，用数据选择器可以不受限制的实现任何组合逻辑函数。,例:,用CT74LS151型8选1数据选择器实现逻辑函数式 Y=AB+BC+CA,解：将逻辑函数式用最小项表示,将输入变量A、B、C分别对应地接到数据选 择器的选择端A2 、A1 、 A0。由状态表可知,将数据输入端D3 、D5 、 D6 、 D7 接“1”，其余输入端接“0”，即可实
33、现输出Y，如图所示。,用数据选择器实现逻辑函数的基本原理和步骤,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,（一）基本原理,1.数据选择器输出逻辑表达式的一般形式,用数据选择器实现逻辑函数的基本原理和步骤,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,（一）基本原理,1.数据选择器输出逻辑表达式的一般形式,3.5用中规模集成电路实现组合逻辑函数,（一）基本原理,3.组合逻辑函数的标准表达形式,我们知道，任何组合逻辑函数都可以表示为最小项之和的标准形式。因此应用对照比较的方法，用数据选择器可以不受限制的实现任何组合逻辑函数。,3.5用中规模集成电路实现组合逻辑函数,（二）基本步骤,1.确定应该选用的数据选择器。,根据
34、n=k-1确定数据选择器的类型,n为选择器的地址变量个数，k是逻辑函数的变量个数。,2.写出组合逻辑函数的标准与或表达形式和选择器的输出表达式。,3.确定选择器的输入变量的表达式。,4.画逻辑图,例:,用数据选择器实现逻辑函数式 Y=AB+BC+CA,2）将逻辑函数式用最小项表示,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,1）选用74LS153型4选1,数据选择器标准与或式,3）确定输入变量的表达式,例:,用数据选择器实现逻辑函数式 Y=AB+BC+CA,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,3）确定输入变量的表达式,比较对照可得：,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,4）画出逻辑图,例:,用数据选择器实现
35、逻辑函数式 Y=AB+BC+CA,2）将逻辑函数式用最小项表示,将输入变量A、B、C分别对应地接到数据选 择器的选择端A2 、A1 、 A0。由状态表可知,将数据输入端D3 、D5 、 D6 、 D7 接“1”，其余输入端接“0”，即可实现输出Y，如图所示。,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,1）选用74LS151型8选1,将输入变量A、B、C分别对应地接到数据选择器的选择端 A2 、A1 、 A0。由状态表可知, 将数据输入端D3 、D5 、 D6 、 D7 接“1”,其余输入端接“0”,即可实现输出Y, 如图所示。,CT74LS151功能表,用译码器实现逻辑函数的基本原理和步骤,用中规模集
36、成电路实现组合逻辑函数,（一）基本原理,1.二进制译码器可以产生全部输入地址变量的最小项。,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,1.译码器器输出逻辑表达式的一般形式,若 S=0,则,4）画出逻辑图,例:,用译码器器和数据选择器实现两个4位二进制数码比较器，判断两个4位二进制数是否相等。,用中规模集成电路实现组合逻辑函数,因为实现4位二进制比较，所以选用一片4/16线译码器和一片16选1数据选择器。,4位二进制数,4位二进制数,当A3 A2 A1 A0= B3 B2 B1 B0时Y=0,否则Y=1,0,0,20.10.2 数据分配器,将一个数据分时分送到多个输出端输出。,数据输入,使能端,D,Y0
37、,Y1,Y2,Y3,S,数据输出端,确定芯片是否工作,数据分配器的功能表,Y3 Y2 Y1 Y0,0 0 1,例：用集成 3/8线译码器构成1路8路分配器,0,20.12 应用举例,20.12.1 交通信号灯故障检测电路,交通信号灯在正常情况下，红灯(R)亮停车，,黄灯(Y)亮准备，绿灯(G)亮通行。正常时，只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或两个灯同时亮，都是故障。,解：,灯亮 “1”表示，灯灭 “0”表示，,故障 “1”表示，正常 “0”表示，,输入信号三个，输出信号一个,动画,(1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑表达式,(3) 化简可得:,为减少所用门数,将上式变换为:,(4) 画逻辑图,发生故障时，F=1，晶体管导通, 继电器KA通电，其触点闭合, 故障指示灯亮。,数值比较器,在数字和计算机系统中，经常需要比较两个数的大小。能实现两数比较功能的逻辑电路，称为数值比较器。,一、1位数值比较器,真值表,逻辑表达式,Y2,逻辑 图,
