第十章 组合逻辑电路及其应用

第 １０ 章 组合逻辑电路及其应用
１０．３．１ 编码器
为了区分一系列不同的事物， 将其中的每个事物用一个二值代码表示， 这就是编码的含义。 在二值逻辑
电路中， 信号都是以高、 低电平的形式给出的。 因此， 编码器的逻辑功能就是把输入的每一个高、 低电平
信号编成一个对应的二进制代码。图 １０．３．１ 所示为 ８ 线—３ 线优先编码器 ＣＴ７４１４８ 的逻辑图
１０．２ 组合逻辑电路的分析
第 １０ 章 组合逻辑电路及其应用
１． 分析方法 逻辑电路的分析， 就是根据已知的逻辑电路图来分析电路的逻辑功能。 其分析步骤如下：
（１） 写出输出变量对应于输入变量的逻辑函数表达式。 由输入级向后递推， 写出每个门输出对应于输入的逻辑关系， 最后得出输出信号对应于输入信号的逻辑
及逻辑示意图。 图中
为输入端， 为选通输入端， 又称使能端。
为输出端。 为选通输出
端， 为扩展输出端。 它的真值表如表 １０．３．１ 所示。
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ＣＴ７４１４８ 的逻辑功能说明如下：
（１） 输入
为低电平 ０ 有效， 高电平 １ 无效。 其中 优先权最高， 次之， 其余依次类推，
从组合逻辑电路逻辑功能的特点不难看出， 由于其输出与电路的历史状态无关， 则电路中就不会包含存 储单元， 而且输入与输出之间没有反馈连线。 这是组合逻辑电路在结构上的共同点。 图 １０．１．１ 所示 为组合逻辑电路方框图。
图中 Ｘ１ 、 Ｘ２ 、 …、 Ｘｎ 表示输入逻辑变量， Ｙ１ 、 Ｙ１ 、 …、 Ｙｍ 表示输出逻辑变量。 它可用 如下的逻辑函数来描述：
可由输入
决定； 当 Ｘ＝ １ 时， 则表示本级编码器不再编码， 输出
１０．３．２ 译码器
译码是编码的逆过程。 译码器是将输入的二进制代码翻译成控制信号。 译码器输入为二进制代码， 输出是
一组与输入代码相对应的高低电平信号。
１． 二进制译码器
将输入二进制代码译成相应输出信号的电路， 称为二进制译码器。 图 １０．３．２ 所示为译码器 ＣＴ７４
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10.1 10.2 10.3 10.4
第 １０ 章 组合逻辑电路及其应用
10.1 组合逻辑电路的概述
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数字电路按逻辑功能划分可分成两大类： 一类是组合逻辑电路， 另一类是时序逻辑电路。在任一时刻， 输出信号只决定于该时刻各输入信号的组合， 而与该时刻以前的电路状态无关的电路称为组合逻辑电路。
级别最低。 也就是说， 当 ＝ ０ 时， 其余输入信号无论是 ０ 还是 １ 都不起作用， 电路只对 进行编码
， 输出
为反码， 其原码为 １１１。 又如， 当 ＝ １、 ＝ ０ 时， 则电路只对 进行编码
， 输出
原码为 １１０。 其余类推。
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（２） 选通输入端 的作用。 当 ＝ １ 时， 门 Ｇ１输出 ０， 所有输出与或非门都被封锁， 输出
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３ 线—８ 线译码器 ＣＴ７１３８ 有如下逻辑功能：
（１） 当
所有输出与非门被封锁， 译码器不工作， 输出
源自文库
都为高电平 １
。
（２） 当
所有输出与非门解除封锁， 译码器工作， 输出低电平有效。 这时，
译码器输出
由输入二进制代码决定， 根据图 １０．３．２（ａ）可写出ＣＴ７４１３８ 的输出逻辑函数
关系式， 并进行相应的化简。 （２） 根据输出逻辑函数表达式列出逻辑真值表。
将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入输出逻辑函数式， 求出相应的输出状态， 并 填入表中， 即得真值表。 （３） 根据真值表或输出函数表达式， 确定逻辑功能。
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１０．３ 常用组合逻辑功能器件
式为
由输出逻辑函数式可看出， 二进制译码器的输出将输入二进制代码的各种状态都译出来了。 因此， 二进制 译码器又称为全译码器。 由于输出低电平有效， 因此， 它的输出提供了输入变量全部最小项的反。
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２． 二—十进制译码器
将输入 ＢＣＤ 码的 １０ 个代码译成 １０ 个高、 低电平输出信号， 称为二—十进制译码器。由于它有
１３８ 的逻辑图及逻辑示意图。 由于它有 ３ 个输入端、 ８ 个输出端， 因此， 又称 ３线—８ 线译码器。 图中
Ａ２ 、 Ａ１ 、 Ａ０为二进制代码输入端；
为输出端， 低电平有效；
为使能端， 且
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由以上分析可得 ３ 线—８ 线译码器 ＣＴ７４１３８ 的功能表， 如表 １０．３．２ 所示
编码器不工作。 当 ＝ ０ 时， Ｇ１输出 １， 解除封锁， 允许编码器编码， 输出
由输入
决定。
（３） 选通输出端 的作用。 当输入
都为高电平 １，且
时， =0，允许下级编码器编码；
当 =1时， 禁止下级编码器工作。 因此， 用于扩展编码规模。
（４） 扩展输出端 的作用。 当 =0时， 表示本级编码器在编码， 输出
４ 个输入端、 １０ 个输出端， 所以， 又称为 ４ 线—１０ 线译码器。图 １０．３．３ 所示为 ４ 线—１０
线译码器 ＣＴ７４４２ 的逻辑示意图。 图中 Ａ３ 、 Ａ２ 、 Ａ１ 、 Ａ０为输入端，
为输出端， 低电
平有效， 其逻辑表达式为
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３． 显示译码器 数字系统中使用的是二进制数， 但在数字测量仪表和各种显示系统中， 为了便于表示测量和运算的结果 以及对系统的运行状况进行检测， 常需要将数字量用人们习惯的十进制字符直观地显示出来。 因此， 数字显 示电路是许多数字电路不可或缺的部分。 数字显示电路通常由译码器、 驱动器和数码显示器组成。 常用的显示器件有半导体数码管、 液晶数码管和荧光数码管等。 下面只介绍半导体数码管。 １） 半导体数码管 半导体数码管（或称 ＬＥＤ 数码管）的基本单元是 ＰＮ 结， 多个 ＰＮ 结可以按分段式封装 成半导体数码管， 其字形结构如图 １０．３．４（ｂ）所示。 发光二 极管的工作电压为 １．５ ～ ３ Ｖ， 工作电流为几毫安到十几毫安， 寿命 很长。 半导体数码管将十进制数码分成七段， 每段为一个发光二极管， 小数 点用另一个发光二极管显示， 其结构如图 １０．３．４（ ａ）所示， 选择不同字段发光， 可显示出不同的字形。 例如， 当 ａ， ｂ， ｃ， ｄ、 ｅ， ｆ， ｇ 七段全亮时， 显示出 ８； ｂ、 ｃ 段亮时， 显示出 １。
从输出量来看， 若组合逻辑电路只有一个输出量， 则称为单输出组合逻辑电路； 若组合逻辑电路有多个 输出量， 则称为多输出组合逻辑电路。 任何组合逻辑电路， 不管是简单的还是复杂的， 其电路结构均满足如 下特点： 由各种类型逻辑门电路组成， 电路的输入和输出之间没有反馈， 电路中不含存储单元。
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