數電複習之組合邏輯電路

2021-02-17 小菜雞的分享大會

      本篇內容主要回顧第三章組合邏輯電路的知識,雖然前面提到過組合邏輯電路是數字電路中很重要的一部分,但是學習起來相對簡單,主要是要學會掌握方法。

1.組合邏輯電路的分析

2.用門電路設計最簡組合邏輯電路

3.清楚了解解碼器74138的功能

4.清楚了解四選一、八選一數據選擇器的功能

5.利用解碼器和數據選擇器構成中規模組合邏輯電路

1.組合邏輯電路的分析

    所謂的組合邏輯電路分析就是指,給出一個組合邏輯電路,要求你畫出它的真值表,抽取出邏輯表達式,並用自然語言描述出來。這是一個並不複雜的過程,因為給出來的都是門電路,很容易得到真值表。得到真值表後,抽取邏輯表達式的過程可能有的同學忘記了,這裡簡單說一下。舉個慄子,如下圖的真值表,我們找到對應輸出是「1」的兩行輸入,然後把他們加起來,就是我們得到的最初的邏輯表達式,看情況化簡一下,最後描述一下「這是一個三變量一致電路」。

2.用門電路設計最簡組合邏輯電路

      設計其實和分析大同小異,關鍵在於題設的問題。題設一般會給出一個實際要求,比如「設計三人表決電路」等等。這裡我們首先要做的就是根據要求畫真值表,然後根據真值表抽象出表達式並化簡,根據化簡結果,使用門電路搭建即可。個人認為考試之中不會過多的糾結於你的電路設計是不是最簡,只要你得出的邏輯表達式是最簡的,並根據這個最簡表達式搭建了電路,就可以算是最簡電路。

3.解碼器74138功能以及搭建中規模組合邏輯電路

     解碼器說白了就是把輸入的一個N位二進位數轉化為對應十進位的輸出,當然輸出是對應Yk高(低)電平而已。74138就是一個3-8線解碼器,輸入一個三位二進位數,對應後面八個輸出端的某一個輸出端輸出。其輸入高電平有效,輸出低電平譯中,並且當選通端S1=1,S2(非)=S3(非)=0時正常工作。這裡一定要注意這個輸出是「非」,使用時一定要注意摩根定律的應用。

       仔細觀察上右圖,可以很明顯的發現,每一個輸出都對應輸入的一個最小項,而任意的邏輯表達式都可化為最小項之和的形式,因此解碼器可以用來構建任意的組合邏輯電路。如果用74138,因為邏輯表達式是最小項之和的形式,因此一定要注意用摩根定律變成與非-與非式,因為這樣的結果才可以用74138的輸出接與非門實現。

4.數據選擇器以及搭建中規模組合邏輯電路

      數據選擇器就是在給定一組數據(D0--DK)之後,你想輸出誰,就給地址段一個對應的二進位數。比如我想在一個四選一的數據選擇器裡輸出D1的數據,那麼我的地址端A1 A0就要輸入「0 1」,注意這裡地址端的順序。如此,數據選擇器的輸出就明朗了:

      有趣的是,數據選擇器的輸出也是最小項之和的形式,因此也可以用於表示任意的邏輯表達式。當然這裡要注意的一點是,解碼器有N位地址端就最多能表示N變量的表達式,但是數據選擇器可以表示N+1位變量,因為有數據端Dk。舉個慄子:

這樣數據選擇器的接線就是下圖的樣子:

       至於八選一的數據選擇器,TTL的是用74153兩片接在一起出來的,CMOS的是CC4512直接八選一,具體情況大同小異,請讀者自行閱讀。

    Last but not least,以上所說的中規模組合邏輯電路的最開始一步都是畫真值表然後得到邏輯表達式,然後再去思考怎樣拼接電路的問題。

      組合邏輯電路是相當重要的一部分,請讀者一定要仔細複習,文中若有不當之處,煩請各位讀者批評指正,感謝各位讀者的閱讀、轉發與關注!

謝謝看官

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