数字电子技术基础PPT第4章 组合逻辑电路

Y A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D
A C D B A B C D A B C A B D C A B D C D A B C D A BCD
② 74LS04与74LS10都属于74LS系列芯片，因此噪声容限能够满足要求。
图中74LS04各输出引脚驱动的输入端数最大为4个，远小于74LS系列芯 片的20个扇出能力。
③ 74LS10输出驱动发光二极管 题目要求发光二极管电流ID=5 mA，二极管限流电阻R由下式计算： R=（VCC-VD-VOL）/ID=（5 V-1.6 V-0.5 V）/5 mA=580 Ω 可以实际取值560 Ω。
4.2.3 组合电路的延迟时间分析
组合电路中输入变量变化与其引起输出变量变化之间的时间差称为传输延迟，传
输延迟与电路复杂性、门电路的驱动能力、温度、芯片电压有关。
tPLH是门电路低电平到高电平的传输延迟时间， tPHL是高电平到低电平的传输延迟时间
平均传输延迟时间tPD：
tPD
tPLH
tPHL 2
D C
EB
FADAC GECBC
YFGACBCACBC
ABCABCAB CAB C
m （ 1， 4， 5， 6）
组合电路的最大延迟时间就是级数最 多路径上各级门最大延迟时间之和。
。第1级为非门74LS04，最大延迟时 间tPD=15 ns；第2、3级为与非门 74LS00，最大延迟时间tPD=15 ns， 因此该门电路的最大延迟时间为45 ns。
源电流如表4-7所示。
芯片
功能
74LS00 74LS02 74LS04 74LS08 74LS10 74LS32
2输入与非门 2输入或非门
非门 四3输入与门 三3输入与非门 四2输入或门
最大电源电流（mA）
ICCH
ICCL
1.6
4.4
3.2
5.4
2.4
6.6
4.8
8.8
1.2
3.3
6.2
9.8
最大平均电源电流 （mA） ICCmax 3 4.3 4.5 6.8 2.25 8
【例4-6】 试分析图4-8所示电路的最大电源电流与静态功耗。 74LS04的每个芯片的平均电源电流为ICCmax=4.5 mA，74LS10的为
ICCmax=2.25 mA。
所以该组合电路中的门电路部分的最大电源电流Ig为 Ig=1×（4.5 mA）+2×（2.25 mA）=4.5 mA +4.5 mA =9 mA 发光二极管部分的最大电流Id为4（5 mA）=20 mA。 最大电源电流为Imax= Ig+Id=9 mA+20 mA=29 mA 该电路的最大静态功耗为PDmax=Imax·VCC=29 mA×5 V=145 mW
AA A C AB BC A BC
A B C A B C A B C A B C A B C
m （ 0， 1， 2， 3， 4）
在输入A、B、C的波形上标记电平值，然后由真 值表则有图4-3（c）所示的输出Y的波形。
ABCY 0001 0011 0101 0111 1001 1010 1100 1110
0 1 1 1 1 1 1 1 11110
由真值表可以看出，74LS147的输出是低电平有效的BCD 码
图4-12所示电路是74LS147的典型应用电路， 该电路可以将0～9十个按键信号转换成低电平有效的BCD编码输出， 可以输出任何按键按下的信号Y。
当按键按下时，信号Y=1，否则信号Y=0。虽然按键0的信号未进入 74LS147，但是当按键0按下时，按键按下信号Y=1，同时编码输出1111， 这就相当于0的编码是1111。
每门功耗（mW） 10
说明 标准TTL
74H00
6
22
高速TTL
74L00
33
1
低功耗TTL
74LS00
9.5
2
低功耗肖特基TTL
74S00
3
19
肖特基TTL
74ALS00
3.5
1.3
先进低功耗肖特基 TTL
74AS00
3
8
先进肖特基TTL
74HC00
8
0.17
高速CMOS
表4-4显示的是74LS系列部分门电路的传输延迟时间。
3．8线-3线优先编码器74LS148 8线-3线优先编码器74LS148的符号如图4-13所示。真值表如表4-10所示。该编 码器的输入与输出都是低电平有效。
输入
输出
EI 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A1 A0 GS EO
1 ×××××××× 1 1 1 1 1
011111111 1 1 1 1 0 0 ××××××× 0 0 0 0 0 1 0 ×××××× 0 1 0 0 1 0 1 0 ××××× 0 1 1 0 1 0 0 1 0 ×××× 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 ××× 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 ×× 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0×0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1
Y m （ 1 ， 2 ， 3 ， 5 ， 7 ， 1， 1 1 ） 3
这是一个素数判别电路，当素数出现在电路输入端时，该电路输出Y=1。
4.2.2 组合电路的波形分析
【例4-3】 对于图4-4（a）所示电路图与图4-4（b）所示的输入波形，试画出该电路 的输出波形。
解：首先由电路图得到输出Y的函数式为： Y A （ B C ） A B A C A B A C （ A B ） （ A C）
芯片
74LS04 74LS00 74LS02 74LS08 74LS32
功能
非门 与非门 或非门 与门 或门
tPLH（ns）
典型
最大
9
15
9
15
10
15
8
15
14
22
tPHL（ns）
典型
最大
10
15
10
15
10
15
10
20
14
22
【例4-4】 试推 导图4-6所示组 合电路的传输延 迟时间。图中非 门为74LS04， 与非门为 74LS00。
0101
ym(0,1,2)
0110
1000
1010
由真值表可知，该电路是数值检测电路，如 果数值小于3，该电路输出1，否则输出0。
1100 1110
【例4-2】 试分析图4-3所示组合电路的逻辑功能。
解：首先按照从输入开始逐级写出各级逻辑函数式的分析方法，最后写出输出Y的 逻辑函数式：
YBC DB C D AB CA D
y1 f1 (a1 a2 L an )
y2 y3
f2 (a1 f3 (a1
a2 a2
L L
an ) an )
y4 f 4 (a1 a2 L an )
Y=F（A）
ymfm (a1,a2,an)
可以使用真值表、卡诺图、逻辑图或是逻辑函数式来描述组合电路。
4.2 组合电路分析 组合电路分析就是看懂组合电路，需要分析的内容包括： ① 研究组合电路的逻辑功能； ② 研究组合电路输入输出波形之间的关系，以及组合电路的电特性。
A3=8+9 A2=4+5+6+7 A1=2+3+6+7 A0=1+3+5+7+9
十进制数
0 1 2
4位编码输出（BCD） A3 A2 A1 A0
0000 0001 0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
当输入的十进制数中如果只有一个数字 具有高电平时，则输出对应数字的BCD 编码。
-1600
-400
-1
IOHmax（mA）
-0.4
-0.4
-4
IOLmax（mA）
16
8
4
2.0
3.33
4.9
4.95
2.9
1.62
0.8
1.67
0.1
0.05
0.7
1.62
1
1
-1
-1
-4
-0.51
4
0.51
（2）电源电流与功耗 不同系列、不同门电路的电源电流都是不同的，几种74LS系列门电路的最大电
2．十进制数-BCD优先编码器74LS147
十进制数-BCD优先编码器74LS147除具有上述编码器相同的功能外，还 具有优先编码功能，就是在同时输入多个数字时，只对最大数字进行编码。
输入
输出
1 2 3 4 5 6 7 8 9DCBA
1 1 1 1 1 1 1 1 11111 ×××××××× 0 0 1 1 0 ×××××××0 1 0 1 1 1 ××××××0 1 1 1 0 0 0 ×××××0 1 1 1 1 0 0 1 ××××0 1 1 1 1 1 0 1 0 ×××0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 ××0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 ×0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
4.3 组合电路部件
4.3.1 编码器
不同事物用不同的二进制码表示称为编码。对每一个输入信号都有一 个相对应二进制数码输出的器件称为编码器（Encoder），若编码器有2n 个输入，则应该有n个输出。
1．十进制数-BCD编码器 十进制数-BCD编码器又称为10线-4线编码器，其编码表如表4-8所示。 由真值表，逻辑函数式为：