数字电子技术基础(组合逻辑电路)

《数字电子技术基础简明教程》清华大学.余孟尝.第四版(第四章组合逻辑电路)，介绍详细、描述全面、希望能对感兴趣的小伙伴学习提供帮助。

数字电子技术基础

• 第四章 组合逻辑电路
  • 概述
    • 1 组合逻辑函数的特点
      • 逻辑功能特点：电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与原来的状态无关
      • 电路结构特点
        • ①输出、输入之间没有反馈延迟电路
        • ②不包含记忆性元件(触发器)，仅由门电路构成
    • 2 组合电路逻辑功能表示方法
      • 真值表、卡诺图、逻辑表达式、波形图等，都可以用来表示组合电路的逻辑功能。
    • 3 组合电路的分类
      • 按逻辑功能不同：加法器、数值比较器、编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、只读存储器
      • 按开关元件不同：CMOS、TTL
      • 按集成度不同：SSI、MSI、LSI、VLSI
  • 4.1 组合电路的基本分析方法和设计方法
    • 1 分析方法
      • 步骤：
    • 2 设计方法
      • 步骤：
  • 4.2 加法器
    • 二进制数的算术运算
      • 参考第一章的进制转换
    • 半加器：两个1位二进制数相加，且不考虑低位进位
      • 真值表：
      • 函数式：
      • 国标符号：
    • 全加器：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
      • 真值表：
      • 函数式：
      • 国标符号：
      • 集成全加器（双全加器）
        • TTL:
        • CMOS:
    • 加法器：实现多位二进制数相加的电路
      • 算术式：
      • 4位串行进位加法器
        • 特点：电路简单，但运算速度不高
        • 连接图：
      • 超前进位加法器
        • 定义：在做加法时，各位数的进位信号由输入二进制数直接产生的加法器
        • 特点：速度快，但电路复杂
        • 连接图：
  • 4.3 编码器和译码器
    • 码制：采用多位数码，按一定规则来表示不同事物信息的方法
    • 编码器
      • 二进制编码器：
        • 三位二进制编码器（8线-3线编码器）
          • 示意框图：
          • 编码表：
          • 特点：
        • 三位二进制优先编码器
          • 编码表：
          • 特点：优先编码，即允许几个信号同时输入，但只对优先级高最高的信号编码
        • 集成8线-3线优先编码器
          • 编码表：
          • 2片8线-3线优先编码器级联为1片16线-4线优先编码器 3片8线-3线优先编码器级联为1片24线-5线优先编码器 4片8线-3线优先编码器级联为1片32线-5线优先编码器
      • 二-十进制编码器：用4位二进制代码对0~9这十个信号进行编码
        • 8421BCD码编码器（10线-4线编码器）
          • 示意框图：
          • 编码表：
        • 8421BCD码优先编码器
          • 编码表：
    • 译码器
      • 二进制译码器：把二进制代码的各种状态按其原意翻译成对应输出信号的电路
        • 功能特点：输出端提供全部最小项
        • 器件举例
          • 集成3线-8线译码器：
            • 器件：
            • 输入选通控制端：
            • 真值表：
          • 二进制译码器的级联
            • 两片3线-8线译码器连接形成4线-16线译码器
              • 器件：
            • 三片3线-8线译码器连接形成5线-24线译码器
              • 器件：
              • 真值表：
          • 集成2线-4线译码器
            • 功能示意图：
            • 真值表：
        • 用二进制译码器实现组合逻辑函数
          • 由于二进制译码器的输出端能提供输入变量的全部最小项，而任何组合逻辑函数都可以变换为最小项之和的标准式，因此用二进制译码器和门电路可实现任何组合逻辑函数
      • 二-十进制译码器：将十进制数的二进制编码即BCD码翻译成对应的10个输出信号的电路
        • 8421BCD码译码器
      • 显示译码器：把数字、文字和符号等的二进制编码翻译成人们习惯的形式显示出来
        • 数码显示器
        • 显示译码器
  • 4.4 数据选择器和分配器
    • 数据选择器：多路输入选择一路输出的电路
      • 字母表示
        • D为数据输入端
        • A为地址输入端
        • 为选通控制端
        • Y为数据输出端
      • 集成4选1数据选择器
        • 器件：
        • 真值表：
      • 集成8选1数据选择器
        • 器件：
        • 真值表：
      • 集成数据选择器的扩展
    • 数据分配器：一路输入传送多路输出的电路
      • 1路-4路数据分配器
        • 示意框图：
        • 真值表：
      • 集成1路-8路数据分配器
        • 用3线-8线译码器来实现
          • 器件：
  • 4.5 奇偶检验器和数值比较器
    • 奇偶检验器：利用异或门的逻辑功能，可以进行奇偶校验操作
      • 输出为0，则输入中1的个数为偶数。 输出为1，则输入中1的个数为奇数。
    • 数值比较器
      • 在数字电路中，数值比较器的输入是要进行比较的二进制数，输出的是比较的结果
      • 1位数值比较器
        • 示意框图：
        • 真值表：
      • 4位数值比较器
        • 从高位开始比较，依次逐位进行，直到比较出结果为止
        • 示意框图：
        • 真值表：
  • 4.6 用中规模集成电路实现组合逻辑函数
    • 1 用数据选择器实现组合逻辑函数
      • 步骤：
        • 1 选择数据选择器：由n=k-1决定（k为函数的变量个数，n为选择器地址码的个数）
        • 2 写函数的标准与或式
        • 3 对比并确定输入量的表达式
        • 4 画连线图
      • 举例：
    • 2 用二进制译码器实现组合逻辑函数
      • 步骤：
        • 1 选择译码器：2变量用2线-4线译码器，3变量用3线-8线译码器
        • 2 写函数的标准与非-与非式
        • 3 确认变量与输入的关系
        • 4 画连线图
      • 举例：
  • 4.7 只读存储器
    • 按写入方式分类
      • 掩模ROM
      • 可编程ROM
      • 可擦除可编程ROM
    • ROM结构
  • 4.8 组合电路中的竞争冒险
    • 概念：在组合电路中，当输入信号改变状态时，输出端可能出现虚假信号--过度干扰脉冲的现象叫做竞争冒险。
    • 竞争与冒险的关系
      • 有竞争不一定产生冒险，有冒险一定存在竞争。
    • 消除竞争冒险的方法
      • ①引入封锁脉冲
      • ②引入选通脉冲
      • ③接入滤波电容
      • ④修改逻辑设计，增加冗余项