《数电》理论笔记-第2章-组合逻辑电路

一,集成门电路

1TTL门电路

TTL门电路中双极型三极管构成,它的特点是速度快、抗静电能力强集成度低、功耗大

目前广泛应用于中、小规模集成电路中。
TTL门电路有 74 (商用) 54 (军用) 两大系列,每个系列中又有若干子系列

2 CMOS门电路

CMOS门电路由场效应管构成。

特点:集成度高、功耗低、速度慢、抗静电能力差。

目前已可与TTL门电路相媲美。因此,CMOS门电路获得广泛应用,特别在大规模集成电路和微处理器中目前占支配地位。

3 数字集成电路的性能参数和使用

3.1 数字集成电路的性能参数

主要包括:直流电源电压、输入/输出逻辑电平、扇出系数、传输延时、功耗等。

3.1.1 直流电源电压

3.1.2 输入/输出逻辑电平

3.1.3 扇出系数

3.1.4 传输延时 

3.1.5 功耗

CMOS电路:功耗较低,而且与工作频率有关(频率越高功耗越大)
TTL电路:功耗较高,基本与工作频率无关

补充

用到再看参数

数字集成电路的性能参数

二,组合逻辑电路的分析和设计

逻辑电路分类:组合逻辑电路时序逻辑电路

1 组合逻辑电路特点:

(1) 电路结构:不存在反馈,不包含记忆元件

(2) 逻辑功能:任一时刻输出仅仅与该时刻输入有关,与之前电路状态无关。

2 组合逻辑电路的分析

2.1 不变输入情况下

分析:通过逻辑电路图,通过分析总结逻辑功能。

步骤:

(1)根据逻辑电路图,写表达式。

(2)列真值表,画卡诺图:

(3)总结逻辑功能。

2.1.1 例题

2.2 输入变化的情况下

3 组合逻辑电路的设计

设计:根据给定的功能要求,求出表达式,然后用逻辑器件去实现表达式。

所用逻辑器件:基本门电路,MSI组合逻辑模块,可编程器件。

本节中只介绍使用基本门电路设计

用MSI在第三章中介绍。用可编程器件实现在第六章中介绍。

设计步骤:

(1)分析功能要求,确定输入/输出变量。

(2)列真值表。

(3)用公式法或卡诺图法求最简表达式。

(4)用基本门电路实现函数。

例题

例题在2分钟22秒

4 用与非门设计组合逻辑电路

        任何一个逻辑函数都可用与门、或门、非门来实现。利用与非门,通过简单连接转换,很容易构造与门、或门和非门。因此,任何一个逻辑函数都可用与非门来实现。万能门'与非门’获得广泛应用。

解题步骤:

用与非门设计和实现的步骤:
(1)分析逻辑功能要求,确定输入/输出变量。
(2)列出真值表。
(3)用公式法或卡诺图法求最简与或式。
(4)两次求反,利用摩根定律将最简与或表达式转为与非-与非表达式。
(5)用与非门实现函数。

例题:

在3分38秒

5 用或非门设计组合逻辑电路

步骤:

(1)分析功能要求,确定输入/输出变量

(2)列真值表
(3)用公式或卡诺图法求最简或与表达式:
(4)两次求反,利用摩根定律将最简或与表达式转换为或非-或非表达式。
(5)用或非门实现函数:

例题:

三,组合逻辑电路中的竞争-冒险

稳定状态:输入变量不发生变化,输出变量也不会发生变化。
(当输入变量变化时,电路可能会得到错误结果)

1 概念:

(1)当输入信号变化时,由于所经路径不同,产生延时不同,导致其后某个门电路的两个输入端发生有先有后的变化,称为竞争。
(2)由于竞争而使电路的输出端产生尖峰脉冲,从而导致后级电路产生错误动作的现象称为冒险

(3)产生0尖峰脉冲的称为0型冒险,产生1尖峰脉冲的称为1型冒险。

2 竞争-冒险的判断

判断是否存在竞争-冒险:代数法和卡诺图法。
 

1)代数法

如某个门电路输出表达式在一定条件下简化为Z-AA或Z=A+A的形式,

A和A是变量A经不同传输途径来的,该电路存在竞争-冒险现象。
Z=A+A  存在0型冒险
Z=AA    存在1型冒险

例题

2.8 竞争冒险的判断_哔哩哔哩_bilibili

2)卡诺图法

如果卡诺图中存在相切的圈,而相切的两个方格又没有同时被另一个圈包含,则当变量组合在相

切方格之间变化时,存在竞争-冒险现象。

例题

3 竞争冒险的消除方法

2.9 竞争冒险的消除方法_哔哩哔哩_bilibili

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