沈阳工业大学数字电子技术第3章2

数字电子技术数字电子技术主讲人沈阳工业大学软件学院ShenyangUniversityofTechnology王德新第三章组合逻辑电路的分析与设计数字电子技术内容3.2组合电路分析3.3组合电路设计3.4组合逻辑电路中的竞争－冒险现象3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用3.1门的符号标准第三章组合逻辑电路的分析与设计3组合逻辑电路的分析与设计数字电子技术3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用根据集成度的大小集成电路可分为:小规模集成电路:SSI(SmallScaleIntegration)⑴⑵中规模集成电路MSI(MediumScaleIntegration)⑶大规模集成电路LSI(LargeScaleIntegration)⑷超大规模集成电路VLSI(VeryLargeScaleIntegration)数字电子技术3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用目前LSI及MSI产品主要有两大系列：TTL（Transistor–TransistorLogic）三级管-三级管逻辑系列⑴⑵MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）金属氧化物半导体逻辑系列3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用数字电子技术3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用国内外常用的TTL系列有SN54/74系列⑴3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用54系列为军用产品74系列为民用产品SN54/74系列分为四档SN54/74标准系列⑵SN54/74H高速系列⑶SN54S/74S(Schottky)肖特基系列⑷SN54LS/74LS(LowPower-Schottky)低功耗肖特基系列数字电子技术3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用74系列典型电路与非门的平均传输时间与平均功耗⑴3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用SN54/74系列⑵SN54/74H高速系列⑶SN54S/74S肖特基系列⑷SN54LS/74LS低功耗肖特基系列mWPnstdp10,10平均功耗mWPnstdp22,6平均功耗mWPnstdp19,3平均功耗mWPnstdp2,9平均功耗具有最佳的综合性能，是TTL集成电路的主流，应用最广的系列数字电子技术3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用MSI组合器件3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用从逻辑功能上来区分，电路的种类是无穷尽的，但有些组合逻辑电路模块经常地、大量地出现在各种应用场合中，于是便把这些电路模块做成了标准化的中规模集成电路，可以在大规模集成电路芯片设计中使用，用来组成更复杂的数字系统本节讨论常用MSI组合器件的工作原理及其应用，常用74LS系列产品为实例数字电子技术译码器13.5常用MSI组合逻辑器件及其应用3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用把代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码，实现译码操作的电路称为译码器。译码器是计算机中常用的一种多输出逻辑电路，它把输入代码转换成不同的输出代码，且输入代码字与输出代码字是一对一的映射。译码器输入编码字输出编码字使能输入映射译码器就是把一种代码转换为另一种代码的电路数字电子技术译码器13.5常用MSI组合逻辑器件及其应用译码器可分为变量译码器和显示译码器变量译码器有二进制译码器和非二进制译码器显示译码器按显示材料分为荧光、发光二极管译码器、液晶显示译码器；按显示内容分为文字、数字、符号译码器常用的译码器电路有二进制译码器和显示译码器等分类常用数字电子技术译码器13.5常用MSI组合逻辑器件及其应用二进制译码器最常用的译码器是二进制译码器，又称为n-2n译码器，其输入编码为n位二进制数，输出为2n个最小项，即输出编码为2n取1码。设二进制译码器的输入端为n个，则输出端为2n个，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1）。⑴二进制译码器可以译出输入变量的全部状态，故又称为变量译码器。数字电子技术2－4译码器①A0A1EN2–4译码器Y0Y1Y2Y3（a）框图（b）逻辑图ENA1A0Y3Y2Y1Y00dd00001000001101001011001001111000（c）真值表Yi=EN·mi013AAENY012AAENY011AAENY010AAENY数字电子技术3位二进制译码器②（a）真值表A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70000010100111001011101111000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001输入：3位二进制代码3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用输出：8个输出信号数字电子技术3位二进制译码器②（b）逻辑表达式3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用01270126012501240123012201210120AAAYAAAYAAAYAAAYAAAYAAAYAAAYAAAY&&&&&&&&111A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0（c）逻辑图3线-8线译码器3-8线译码器，3变量译码器数字电子技术74LS138集成译码器③3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用74LS138是一种常用的MSI器件，该芯片共有16条引线，其中6条输入线，8条输出线（Y0~Y7），1条电源线和1条地线。输入线A、B、C接收输入代码，G1、G2A和G2B三个使能输入端，输出线Y0~Y7与输入代码构成的最大项（即最小项之非）对应，输出低电平有效。数字电子技术74LS138集成译码器③3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用0Y1Y2Y3Y5Y4Y6Y7Y1GAG2BG2ABC6451231514131211109774LS138(b)逻辑符号iBAimGGGY221iBAiBAiiiBBAAmGGGmGGGYYYGGGGGG221221222211////////则有；；；由于逻辑功能表达，如改用外部信号之间的（见下表）时，，，且，当例当使能端均有效时，0/Y1A0B1C0//,1/55221CBAmGGGmYBAii真值表输入使能选择输出G12GCBA01234567YYYYYYYY×10×1010101010101010××××××00000101001110010111011111111111111111111111111011111101111110111111011111101111110111111011111101111111输入：自然二进制码输出：低电平有效BAGGG222数字电子技术译码器13.5常用MSI组合逻辑器件及其应用BCD译码器74LS7974LS49是常用的一种BCD码MSI器件，它的输入编码为4位的BCD码、输出为7位编码字。它的输出编码字是按照输入的BCD码编码字使对应的某些输出端为1，以驱动发光二极管（LED）或液晶显示器（LCD）显示一位十进制数。⑵下面是74LS49逻辑符号和1位七段十进制数显示器结构图数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵如，显示1则b段、c段点亮（接高电平）。74LS49逻辑符号和1位七段十进制数显示器结构图输入输出/BIA3A2A1A0abcdefg0dddd000000010000111111010001011000010010110110110011111100110100011001110101101101110110001111110111111000011000111111111001111001111010000110111011001100111100010001111101100101111110000111111111000000074LS49真值表数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵a的卡诺图A3A2A1A0000111100010×10101×11111××1010××3Aa02AA02AA12AA数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵b的卡诺图A3A2A1A0000111100011×10110×11111××1010××A3A2A1A0000111100011×10111×11111××1001××01012AAAAAb012AAAcc的卡诺图数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵d的卡诺图e的卡诺图A3A2A1A0000111100010×10101×01110××1011××A3A2A1A0000111100010×10100×01100××1011××012120102AAAAAAAAAd0102AAAAe数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵f的卡诺图g的卡诺图A3A2A1A0000111100011×10101×11100××1001××A3A2A1A0000111100001×10101×11110××1011××0212013AAAAAAAf1212013AAAAAAAg数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵121201302120130102012120102012010120212023AAAAAAAgAAAAAAAfAAAAeAAAAAAAAAdAAAcAAAAAbAAAAAAAa数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵abcdefgA3A2A1A01111&&&&&&&&&&&&&&&&逻辑图数字电子技术BCD译码器74LS793.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑵七段数码管显示字型数字电子技术译码器13.5常用MSI组合逻辑器件及其应用含有译码器的组合电路的分析与设计⑶含有译码器的组合电路的分析①例1试分析如图所示逻辑电路的功能76543210YYYYYYYY数字电子技术含有译码器组合电路的分析3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用①例176543210YYYYYYYY70~YY分别对应，则可得：70~mm1124712471247(1,2,4,7)FYYYYmmmmmmmm写成最小项表达式1FABCABCABCABC12数字电子技术含有译码器组合电路的分析3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用①真值表1FABCABCABCABC23ABCF1000001010011100101110111011010014电路的逻辑功能当A、B、C三变量中为1的个数为奇数时，输出1，否则为0，故图示电路为三变量判奇电路。数字电子技术含有译码器的组合电路的分析与设计3.5常用MSI组合逻辑器件及其应用⑶含有译码器的组合电路的设计②例2用译码器实现函数：)7,6,,41(3mF设输入为：x,y,z,采用74LS138实现。数字电子技术含有译码器的组合电路的设计②逻辑图如下图所示。yyy/ymmmmmmmmmF7641764176413///)7,6,,41(xyz＆+5VF≥1F141197可用负逻辑或门实现）或(///7641yyy/y0Y1Y2Y3Y5Y4Y6Y7Y1GAG2BG2ABC6451231514131211109774LS138数字电子技术含译码器的设计②例3设计一个一位全加器全加器真值表如下：AİBİCİSİCİ+10000000110010100110110010101011100111111)7,,,(mC/Y/Y/Y/Ymmmm)7,4,21,(mSi11i6533174274230Y1Y2Y3Y5Y4Y6Y7Y1GAG2BG2ABC