數(shù)字電路基礎(chǔ)知識-37 MSI組合邏輯電路的分析

本章小結(jié)3.7MSI組合邏輯電路的分析返回分析步驟分析舉例6/30/20251復(fù)習(xí)十六選一的數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)有怎樣的輸入、輸出、選擇、控制端？如何用兩片八選一數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成十六選一數(shù)據(jù)選擇器？如何利用八選一數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)三變量組合邏輯函數(shù)？6/30/202523.7MSI組合邏輯電路的分析

MSI組合邏輯電路的分析：以中規(guī)模集成器件為核心的組合邏輯電路的分析。本節(jié)將MSI電路按功能塊進行劃分，逐塊分析各功能塊電路，最后得出整個電路功能的分析方法，這種方法稱為功能塊級的電路分析，適用于更加復(fù)雜的邏輯電路分析。

6/30/202533.7.1分析步驟圖3-26功能塊組合邏輯電路分析流程圖

分析步驟〔1〕劃分功能塊〔2〕分析功能塊的邏輯功能〔3〕分析整體邏輯電路的功能邏輯電路圖劃分功能塊分析各塊功能分析整體功能6/30/20254〔1〕劃分功能塊首先根據(jù)電路的復(fù)雜程度和器件類型，視情形將電路劃分為一個或多個邏輯功能塊。功能塊內(nèi)部，可以是單片或多片MSI或SSI以及擴展組合的電路。分成幾個功能塊和怎樣劃分功能塊，這取決于對常用功能電路的熟悉程度和經(jīng)驗。畫出功能塊電路框圖有助于進一步的分析。6/30/20255〔2〕分析功能塊的邏輯功能利用前面學(xué)過的常用功能電路的知識，分析各功能塊邏輯功能。如有必要，可寫出每個功能塊的邏輯表達式或邏輯功能表。6/30/20256〔3〕分析整體邏輯電路的功能在對各功能塊電路分析的根底上，最后對整個電路進行整體功能的分析。如有必要，可以寫出輸入與輸出的邏輯函數(shù)式，或列出功能表。應(yīng)該注意，即使電路只有一個功能塊，整體電路的邏輯功能也不一定是這個功能塊原來的邏輯功能。6/30/20257例3-7圖3－27是由雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153和門電路組成的組合邏輯電路。試分析輸出Z與輸入X3、X2、X1、X0之間的邏輯關(guān)系。3.7.2分析舉例圖3－27例3-7電路圖6/30/20258〔1〕劃分功能塊此題只有一塊MSI電路，可以只劃分一個功能塊。〔2〕分析功能塊的功能通過查74LS153的功能表，知道它是一塊雙4選1數(shù)據(jù)選擇器。其中：A1、A0是地址輸入端，Y是輸出端；74LS153的控制輸入端為低電平有效；數(shù)據(jù)選擇器處于禁止狀態(tài)時，輸出為0。解：6/30/20259

圖3－27電路的輸出端是Z，Z=1Y+2Y；輸入端為X3、X2、X1、X0。當(dāng)X3＝1時，2S＝1、1S＝0，數(shù)據(jù)選擇器2處于禁止狀態(tài)，而數(shù)據(jù)選擇器1處于工作狀態(tài)；當(dāng)X3＝0時，數(shù)據(jù)選擇器1處于禁止狀態(tài)，數(shù)據(jù)選擇器2處于工作狀態(tài)。6/30/202510圖3-288選1功能框圖

顯然，圖3－27電路構(gòu)成了一個8選1數(shù)據(jù)選擇器，其輸出為Z，地址輸入端為X3、X1、X0。圖3－27電路可用圖3-28的功能框圖來表示。6/30/202511〔3〕分析整體電路的邏輯功能把圖3－27電路看成一個8選1數(shù)據(jù)選擇器，可得出例3-7電路的功能表。表3-15例3-7電路的功能表X3X2X1X0Z0×××11000110011101001011011000110101110011110分析電路的功能表，當(dāng)X3X2X1X0為8421BCD碼0000～1001時，電路的輸出為1，否那么輸出為0。可見該電路可實現(xiàn)檢測8421BCD碼的邏輯功能。6/30/202512例3-8圖3-29電路由4位二進制超前進位全加器74LS283、數(shù)值比較器74LS85、七段顯示譯碼器74LS47及LED數(shù)碼管組成的電路，請分析該電路的邏輯功能。6/30/202513圖3-29例3-8電路6/30/202514解：〔1〕劃分功能塊電路可分成三個功能塊：①加法運算及比較電路，②譯碼電路，③顯示電路。〔2〕分析各功能塊的邏輯功能①4位加法器74LS283S3S2S1S0是A3A2A1A0與B3B2B1B0的和，當(dāng)＜1010時，比較電路輸出YA＜B=1。6/30/202515②74LS47七段顯示譯碼器的輸出選中時為低電平，可以直接驅(qū)動共陽型LED數(shù)碼管。

LT、RBI和BI/RBO是輔助控制信號。

LT是試燈輸入，工作時應(yīng)使LT＝1；

RBI是滅零輸入；

BI是熄滅信號輸入，

RBO是滅零輸出，

BI和RBO在芯片內(nèi)部是連在一起的。6/30/202516①當(dāng)LT＝1,RBI=BI/RBO=1，數(shù)碼管正常顯示0～9①②BI＝0時數(shù)碼管熄滅②③③RBI＝0且LT=1時，數(shù)碼管滅0④LT=0時，數(shù)碼管全亮④6/30/202517③顯示電路由共陽型七段LED數(shù)碼管構(gòu)成，可顯示十進制數(shù)0～9，R是限流電阻。電路中LT=1，而BI/RBO=RBI受控于YA<B，當(dāng)BI/RBO=RBI

=1時，正常顯示；當(dāng)BI/RBO=RBI

=0時，數(shù)碼管熄滅。6/30/202518〔3〕分析整個電路的邏輯功能圖3-29電路可以實現(xiàn)一位十進制數(shù)的加法運算，并由數(shù)碼管顯示相加的結(jié)果。當(dāng)相加的結(jié)果大于9〔即二進制1001〕時，數(shù)碼管不顯示，處于滅燈狀態(tài)。6/30/202519圖3-30例3-9電路例3-9圖3-30是3-8線譯碼器74LS138和8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151組成的電路，試分析電路的邏輯功能。仿真

6/30/202520解：(1)劃分功能塊電路可劃分為兩個功能塊：①3-8線譯碼器74LS138，②8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151。〔2〕分析功能塊的邏輯功能3-8線譯碼器74LS138和8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151的邏輯功能，這里不再重述。6/30/202521〔3〕分析整體電路的邏輯功能D0～D7和Y0～Y7對應(yīng)相連，b2b1b0＝a2a1a0時，L＝1；否那么，L＝0。該電路實現(xiàn)了兩個3位二進制數(shù)的“相同〞比較功能。6/30/202522本章小結(jié)組合邏輯電路是一種應(yīng)用很廣的邏輯電路。本章介紹了組合邏輯電路的分析和設(shè)計方法，還介紹了幾種常用的中規(guī)模(MSI)組合邏輯電路器件。本章總結(jié)出了采用集成門電路構(gòu)成組合邏輯電路的分析和設(shè)計的一般方法，只要掌握這些方法，就可以分析任何一種給定電路的功能，也可以根據(jù)給定的功能要求設(shè)計出相應(yīng)的組合邏輯電路。6/30/202523本章介紹了編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器和數(shù)值比較器等MSI組合邏輯電路器件的功能，并討論了利用譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和加法器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)的方法。對于MSI組合邏輯電路，主要應(yīng)熟悉電路的邏輯功能。了解其內(nèi)部電路只是幫助理解器件的邏輯功能。只有熟悉MSI組合邏輯電路的功能，才能正確應(yīng)用好電路。本章通過舉例，介紹了基于功能塊的MSI組合邏輯電路的分析方法。熟悉這種方法，對MSI組合邏輯電路的分析很有幫助。

6/30/202524作業(yè)題3-73-86/30/202525第4章觸發(fā)器應(yīng)用舉例與非門實現(xiàn)的根本RS觸發(fā)器或非門組成的根本RS觸發(fā)器4.1根本RS觸發(fā)器返回6/30/202526復(fù)習(xí)MSI組合邏輯電路的分析特點？步驟？6/30/202527第4章觸發(fā)器

觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的根本單元電路。觸發(fā)器具有記憶功能，能存儲一位二進制數(shù)碼。觸發(fā)器有三個根本特性：〔1〕有兩個穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進制數(shù)碼0和1，無外觸發(fā)時可維持穩(wěn)態(tài)；〔2〕外觸發(fā)下，兩個穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換〔稱翻轉(zhuǎn)〕；〔3〕有兩個互補輸出端。以下按觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)方式、邏輯功能分別進行介紹。6/30/2025284.1根本RS觸發(fā)器圖4-1與非門組成的根本RS觸發(fā)器〔a〕邏輯電路〔b〕邏輯符號1狀態(tài)：Q＝1、Q＝00狀態(tài)：Q＝0、Q＝1Reset為置0端〔或復(fù)位端〕Set為置1端〔或置位端〕非號“－〞：表示低電平有效表示低電平有效1.電路組成及邏輯符號

與非門實現(xiàn)的根本RS觸發(fā)器6/30/2025292.工作原理(仿真運行圖4－1)表4-1與非門組成的根本RS觸發(fā)器的功能表仿真

3.功能表

6/30/2025304．狀態(tài)轉(zhuǎn)換表〔特性表〕現(xiàn)態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號變化前的狀態(tài)，用Qn表示；次態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號變化后的狀態(tài)，用Qn+1表示。特性表：次態(tài)Qn+1與輸入信號和現(xiàn)態(tài)Qn之間關(guān)系的真值表。與非門組成的根本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表6/30/202531通常用虛線或陰影表示觸發(fā)器處于不定狀態(tài)。置1置0不允許不定置15.根本RS觸發(fā)器的時序圖(設(shè)初態(tài)為0〕仿真

6/30/202532觸發(fā)器的不定狀態(tài)有兩種含義：一、Q=Q=1時，觸發(fā)器既不是0狀態(tài)，也不是1狀態(tài)；二、R、S同時從0回到1時，觸發(fā)器的新狀態(tài)不能預(yù)先確定。返回6/30/202533或非門組成的根本RS觸發(fā)器圖4-3或非門組成的根本RS觸發(fā)器〔a〕邏輯電路〔b〕邏輯符號輸入信號R、S為高電平有效觸發(fā)。仿真

6/30/202534或非門組成的根本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表R高電平有效