四川大学数字逻辑课件chapter4-3(机械工业出版社)
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四川大学数字逻辑第4章教材
❖ M(=2N)个输入数据需 要N位二进制信号来选择 输出通道,称为N位选择 变量(地址信号)。
❖ 数据选择器是一个多输入 ,单输出的组合逻辑电路 。
2选1数字多路器
真值表
输入数据(2路)
0
1
Select
D0
D1
选择变量决定将某个输入端的数据送至输出端。
2选1数字多路器
输入数据
Y D0 A'D1A 选择变量
❖举例 N-2n译码器, eg: 3线-8线译码器 N-M译码器,M<2n, eg: 4线-10线译码器
译码器模型
2-4译码器
Y0=(G’B’A’)’=G+B+A Y1=(G’B’A)’=G+B+A’ Y2=(G’BA’)’=G+B’+A Y3=(G’BA)’=G+B’+A’
74XX139
74XX138
显示
A=∑(1,10) B=∑(11,12) C=∑(8) D=∑(1,10,13) E=∑(1,9,10,11,13,15) F=∑(1,8,9,13) G=∑(0,1,13)
A=w’z+x’yz’ B=xy’z’+x’yz C=wx’y’z’ D=xy’z+x’yz’+w’z E=x’y+z F=wx’y’+yz G=w’+xy’z
译码器的级联
3-8译码器扩展成4-16译码器
一个2-4译码器及四个3-8译 码器实现一个 5-32 译码器
3-8译码器扩展成4-16译码器
片选信号 =>使能
片1译码 片2译码
W x y z D0~D7 D8~D15
0 0 0 0 0000
❖ 数据选择器是一个多输入 ,单输出的组合逻辑电路 。
2选1数字多路器
真值表
输入数据(2路)
0
1
Select
D0
D1
选择变量决定将某个输入端的数据送至输出端。
2选1数字多路器
输入数据
Y D0 A'D1A 选择变量
❖举例 N-2n译码器, eg: 3线-8线译码器 N-M译码器,M<2n, eg: 4线-10线译码器
译码器模型
2-4译码器
Y0=(G’B’A’)’=G+B+A Y1=(G’B’A)’=G+B+A’ Y2=(G’BA’)’=G+B’+A Y3=(G’BA)’=G+B’+A’
74XX139
74XX138
显示
A=∑(1,10) B=∑(11,12) C=∑(8) D=∑(1,10,13) E=∑(1,9,10,11,13,15) F=∑(1,8,9,13) G=∑(0,1,13)
A=w’z+x’yz’ B=xy’z’+x’yz C=wx’y’z’ D=xy’z+x’yz’+w’z E=x’y+z F=wx’y’+yz G=w’+xy’z
译码器的级联
3-8译码器扩展成4-16译码器
一个2-4译码器及四个3-8译 码器实现一个 5-32 译码器
3-8译码器扩展成4-16译码器
片选信号 =>使能
片1译码 片2译码
W x y z D0~D7 D8~D15
0 0 0 0 0000
数字逻辑基础教学课件PPT
4. 各种表示方法间的相互转换
(1)逻辑函数式→真值表 举例:例1-6(P9) (2)逻辑函数式→逻辑图 举例:例1-7(P10) (3)逻辑图→逻辑函数式 方法:从输入到输出逐级求取。
举例:例1-8(P10)
(4)真值表→函数式
方法:将真值表中Y为 1 的输入变量相与,取 值为 1 用原变量表示,0 用反变量表示, 将这 些与项相加,就得到逻辑表达式。这样得到的 逻辑函数表达式是标准与-或逻辑式。
断开为0;灯为Y,灯亮为1,灭为0。
真值表
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
由“或”运算的真值表可知
“或”运算法则为:
有1出
0+0 = 0 1+0 = 1
1
0+1 = 1 1+1 = 1
全0为
0
⒊ 表达式
逻辑代数中“或”逻辑关系用“或”运算 描述。“或”运算又称逻辑加,其运算符为 “+”或“ ”。两变量的“或”运算可表示
0
卡诺图是一 种用图形描 述逻辑函数
的方法。
00 0 01 0 11 0
10 1
例:函数 F=AB + AC
ABC F
000 0
1 001 1 010 0
1 011 1
1 100 1
0
101 1 110 0
1 111 0
1.逻辑函数式
特点:
例:函数 F=AB + AC
(1)便于运算; (2)便于用逻辑图实现; (3)缺乏直观。
真值表
K
Y
0
1
1
0
由“非”运算的真值表可知 “非”运算法则为:
0 =1 1 =0
⒊ 表达式
“非”逻辑用“非”运算描述。“非”运 算又称求反运算,运算符为“-”或“¬”, “非”运算可表示为:
(1)逻辑函数式→真值表 举例:例1-6(P9) (2)逻辑函数式→逻辑图 举例:例1-7(P10) (3)逻辑图→逻辑函数式 方法:从输入到输出逐级求取。
举例:例1-8(P10)
(4)真值表→函数式
方法:将真值表中Y为 1 的输入变量相与,取 值为 1 用原变量表示,0 用反变量表示, 将这 些与项相加,就得到逻辑表达式。这样得到的 逻辑函数表达式是标准与-或逻辑式。
断开为0;灯为Y,灯亮为1,灭为0。
真值表
AB Y 00 0 01 1 10 1 11 1
由“或”运算的真值表可知
“或”运算法则为:
有1出
0+0 = 0 1+0 = 1
1
0+1 = 1 1+1 = 1
全0为
0
⒊ 表达式
逻辑代数中“或”逻辑关系用“或”运算 描述。“或”运算又称逻辑加,其运算符为 “+”或“ ”。两变量的“或”运算可表示
0
卡诺图是一 种用图形描 述逻辑函数
的方法。
00 0 01 0 11 0
10 1
例:函数 F=AB + AC
ABC F
000 0
1 001 1 010 0
1 011 1
1 100 1
0
101 1 110 0
1 111 0
1.逻辑函数式
特点:
例:函数 F=AB + AC
(1)便于运算; (2)便于用逻辑图实现; (3)缺乏直观。
真值表
K
Y
0
1
1
0
由“非”运算的真值表可知 “非”运算法则为:
0 =1 1 =0
⒊ 表达式
“非”逻辑用“非”运算描述。“非”运 算又称求反运算,运算符为“-”或“¬”, “非”运算可表示为:
数字逻辑与数字系统4-3ppt课件
特点:n位二进制符号可以表示2n种信息,称为2n线-n线编码器
6
湖南科技大学计算机科学与工程学院6
4.1.4 编码器(Encoder)
第四章数字组逻辑合与逻数字辑系电统路
二进制编码器
有一键盘输入电路,一共有8个按键,键按下时,对 应的输入信号为高电平。
VCC K0 K1
K7
I0
I1 编 Y2
键
码 Y1
n 个输
x0 x1
入端
二进制 译码器
数字逻辑与数字系统
y0 y1
2n个输
出端
1个使
xn-1
y n1
19
பைடு நூலகம்
湖南科技大学计算机科学与工程学院
优先编码器
第四章数字组逻辑合与逻数字辑系电统路
优先编码器—74LS148的应用
(1)单片使用,S 端应接地。 编码输出
悬空
Y EX Y2 Y1 Y0
S
74LS148
无编码时YS=0;
有编码时YS=1。
YS
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0
输入信号
20
Y1 I7 I6 I3 I4 I5 I2 I4 I5
Y0 I7 I5 I6 I7 I3 I4 I5 I6 I7 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
I7 I5 I6 I3 I4 I6 I1 I2 I4 I6
Y0 I7 I5 I6 I3 I4 I6 I1 I2 I4 I6
数字逻辑与数字系统
4L)A画出A逻,辑L电B路图A。B, LC ABC
LA
A1
AB
&
1
LB
B1 C
&
1
数字逻辑绪论
U盘
2021/1/28
4
1947年,第1个晶体管
威廉.肖克莱—晶体管之父 1956年获诺贝尔物理奖
2021/1/28
1960年, 贝尔实验室的 Dawon Kahng 和Jhon Atalla 发明了MOS场效应晶体管。
1963年,仙童半导体公司 的Frank Wanlass发明了 CMOS电路。
2021/1/28
12
约法三章
1、平时主要考查 到课情况和作业情况: 缺课一次扣6分; 缺交一次作业扣8分; B以上不扣分、C扣3分、D以下扣5分。
2、平时成绩低于60分者取消考试资格。
3、上课的时候不要吃东西(喝水除外)、玩手机和睡觉。
2021/1/28
13
绪论
自报家门 课程介绍 参考书目 约法三章
2021/1/28
1
课程介绍
一、何谓数字逻辑? 数字逻辑:数字电路逻辑设计;
是指应用数字电路进行数字系统逻辑设计。
in
数字电路 out
主要研究输出与输入信号之间的对应逻辑关系, 其分析的主要工具是逻辑代数, 故数字电路也称逻辑电路,或称数字逻辑电路。
2021/1/28
2.逻辑代数基础
3.门电路
单元 电路
14学时
5.触发器
4.组合逻辑电路
22学时
6.时序逻辑电路
典型通 用集成 电路
应用 7.存储器
电路
2021/1/28
10.脉冲波形 的产生与整形
16学时
11.模-数和数-模转换
8
课程介绍
五、数字电路的特点:
•电路的结构以二值数字逻辑为基础; •电子器件工作在开关状态,易于实现,便于集成化。 •保密性好,抗干扰能力强。
(精选)《数字逻辑》PPT课件
=(5.25)10
各数位的权是2的幂
二进制数只有0和1两个数码,它的每一位都可以用电子元件 来实现,且运算规则简单,相应的运算电路也容易实现。
运算 规则
加法规则:0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10
乘法规则:0·0=0, 0·1=0 ,1·0=0,1·1=1
13
3、八进制
数码为:0~7;基数是8。
零,则每组二进制数便是一位八进制数。(三位聚一位) 0 0 1 1 0 1 0 1 0 . 0 1 0 = (152.2)8
(2)八进制数转换为二进制数:将每位八进制数用3位二进
制数表示。(一位变三位)
(374.26)8 = 011 111 100 . 010 110
17
2、二进制数与十六进制数的相互转换
运算规律:逢八进一,即:7+1=10。
八进制数的权展开式:
如:(207.04)10= 2×82 +0×81+7×80+0×8-1+4 ×8-2 =(135.0625)10
4、十六进制
各数位的权是8的幂
数码为:0~9、A~F;基数是16。 运算规律:逢十六进一,即:F+1=10。 十六进制数的权展开式: 如:(D8.A)2= 13×161 +8×160+10 ×16-1=(216.625)10
8
本节小结 数字信号的数值相对于时间的变 化过程是跳变的、间断性的。对数 字信号进行传输、处理的电子线路 称为数字电路。模拟信号通过模数 转换后变成数字信号,即可用数字 电路进行传输、处理。
9
1. 2 数制与编码
1.2.1 数制 1.2.2 不同数制间的转换 1.2.3 二进制代码
退出
10
1.2.1 数制
各数位的权是2的幂
二进制数只有0和1两个数码,它的每一位都可以用电子元件 来实现,且运算规则简单,相应的运算电路也容易实现。
运算 规则
加法规则:0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10
乘法规则:0·0=0, 0·1=0 ,1·0=0,1·1=1
13
3、八进制
数码为:0~7;基数是8。
零,则每组二进制数便是一位八进制数。(三位聚一位) 0 0 1 1 0 1 0 1 0 . 0 1 0 = (152.2)8
(2)八进制数转换为二进制数:将每位八进制数用3位二进
制数表示。(一位变三位)
(374.26)8 = 011 111 100 . 010 110
17
2、二进制数与十六进制数的相互转换
运算规律:逢八进一,即:7+1=10。
八进制数的权展开式:
如:(207.04)10= 2×82 +0×81+7×80+0×8-1+4 ×8-2 =(135.0625)10
4、十六进制
各数位的权是8的幂
数码为:0~9、A~F;基数是16。 运算规律:逢十六进一,即:F+1=10。 十六进制数的权展开式: 如:(D8.A)2= 13×161 +8×160+10 ×16-1=(216.625)10
8
本节小结 数字信号的数值相对于时间的变 化过程是跳变的、间断性的。对数 字信号进行传输、处理的电子线路 称为数字电路。模拟信号通过模数 转换后变成数字信号,即可用数字 电路进行传输、处理。
9
1. 2 数制与编码
1.2.1 数制 1.2.2 不同数制间的转换 1.2.3 二进制代码
退出
10
1.2.1 数制
《数字逻辑基础》课件
《数字逻Hale Waihona Puke 基础》课件CONTENTS
• 数字逻辑概述 • 数字逻辑基础概念 • 组合逻辑电路 • 时序逻辑电路 • 数字逻辑电路的实现
01
数字逻辑概述
数字逻辑的定义
01
数字逻辑是研究数字电路和数字 系统设计的理论基础,它涉及到 逻辑代数、逻辑门电路、组合逻 辑和时序逻辑等方面的知识。
02
数字逻辑是计算机科学和电子工 程学科的重要分支,为数字系统 的设计和分析提供了基本的理论 和方法。
详细描述
布尔代数是逻辑代数的一个分支,它研究的是逻辑变量和逻辑运算的规律。布尔代数包括基本的逻辑 运算,如与、或、非等,以及一些复合运算,如异或、同或等。布尔代数在数字电路设计中有广泛应 用。
逻辑函数的表示方法
总结词
逻辑函数是指一种特定的函数,它将输 入的逻辑值映射到输出的逻辑值。
VS
详细描述
逻辑函数是指一种特定的函数,它将输入 的逻辑值映射到输出的逻辑值。在数字电 路中,逻辑函数通常用真值表、逻辑表达 式、波形图等形式来表示。理解逻辑函数 的表示方法对于数字电路设计和分析非常 重要。
数字逻辑电路的测试与验证
测试目的
确保电路功能正确、性能稳定。
测试方法
采用仿真测试和实际测试两种方法。
验证手段
逻辑仿真、时序仿真和布局布线仿真等。
谢谢您的聆听
THANKS
逻辑门电路
总结词
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路,它是数字电路的基本单 元。
详细描述
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路,它是数字电路的基本单 元。常见的逻辑门电路有与门、或门、非门等。这些门电路 可以实现基本的逻辑运算,并能够组合起来实现更复杂的逻 辑功能。
• 数字逻辑概述 • 数字逻辑基础概念 • 组合逻辑电路 • 时序逻辑电路 • 数字逻辑电路的实现
01
数字逻辑概述
数字逻辑的定义
01
数字逻辑是研究数字电路和数字 系统设计的理论基础,它涉及到 逻辑代数、逻辑门电路、组合逻 辑和时序逻辑等方面的知识。
02
数字逻辑是计算机科学和电子工 程学科的重要分支,为数字系统 的设计和分析提供了基本的理论 和方法。
详细描述
布尔代数是逻辑代数的一个分支,它研究的是逻辑变量和逻辑运算的规律。布尔代数包括基本的逻辑 运算,如与、或、非等,以及一些复合运算,如异或、同或等。布尔代数在数字电路设计中有广泛应 用。
逻辑函数的表示方法
总结词
逻辑函数是指一种特定的函数,它将输 入的逻辑值映射到输出的逻辑值。
VS
详细描述
逻辑函数是指一种特定的函数,它将输入 的逻辑值映射到输出的逻辑值。在数字电 路中,逻辑函数通常用真值表、逻辑表达 式、波形图等形式来表示。理解逻辑函数 的表示方法对于数字电路设计和分析非常 重要。
数字逻辑电路的测试与验证
测试目的
确保电路功能正确、性能稳定。
测试方法
采用仿真测试和实际测试两种方法。
验证手段
逻辑仿真、时序仿真和布局布线仿真等。
谢谢您的聆听
THANKS
逻辑门电路
总结词
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路,它是数字电路的基本单 元。
详细描述
逻辑门电路是实现逻辑运算的电路,它是数字电路的基本单 元。常见的逻辑门电路有与门、或门、非门等。这些门电路 可以实现基本的逻辑运算,并能够组合起来实现更复杂的逻 辑功能。
数字逻辑概论PPT课件
第二步:列出真值表
列出真值表
第三步:从真值表写出逻辑表达式(标准与或式) (最小项表达式)
取L为1时的A、B、 C与运算组合,然后进 行或运算。A为1时取A, A为0时取A,B、C类同。
L ABC ABC ABC ABC
AB AC BC
第四步:画出逻辑符号图
L AB AC BC 第五步:画出波形图
一、逻辑代数
•逻辑代数与普通代数: 与普通代数不同,逻辑代数中的变量只
有0和1两个可取值,它们分别用来表示完 全两个对立的逻辑状态。
二、自然界中三种基本逻辑关系
1、与逻辑关系:决定某一事物结果的所有
条件同时具备,结果才会发生。这一因果关系 称与逻辑关系
2、或逻辑关系:决定某一事物结果的诸条
例:已知某逻辑函数表达式为 L A B AB,试画出其逻辑图
A
1
&
B
1
≥1 L
A L
&
B
4. 波形图表示方法
用输入端在不同逻辑信号作用下所对应的输出信号的波形 图,表示电路的逻辑关系。
真值表
AB
A
L
1 00 1
00 01 10 11
1B
0
0L
1
11 0 0 010 1 t1 t2 t3 t4
件只要有一个条件具备,结果就会发生。这一 因果关系称或逻辑关系
3、非逻辑关系:决定某一事物结果的某一
条件具备,结果就不发生。这一因果关系称非 逻辑关系
1.与运算
只有当决定某一事件的条件全部具备时,这一事 件才会发生。这种因果关系称为与逻辑关系。
与逻辑举例
电路状态表
S1
S2
列出真值表
第三步:从真值表写出逻辑表达式(标准与或式) (最小项表达式)
取L为1时的A、B、 C与运算组合,然后进 行或运算。A为1时取A, A为0时取A,B、C类同。
L ABC ABC ABC ABC
AB AC BC
第四步:画出逻辑符号图
L AB AC BC 第五步:画出波形图
一、逻辑代数
•逻辑代数与普通代数: 与普通代数不同,逻辑代数中的变量只
有0和1两个可取值,它们分别用来表示完 全两个对立的逻辑状态。
二、自然界中三种基本逻辑关系
1、与逻辑关系:决定某一事物结果的所有
条件同时具备,结果才会发生。这一因果关系 称与逻辑关系
2、或逻辑关系:决定某一事物结果的诸条
例:已知某逻辑函数表达式为 L A B AB,试画出其逻辑图
A
1
&
B
1
≥1 L
A L
&
B
4. 波形图表示方法
用输入端在不同逻辑信号作用下所对应的输出信号的波形 图,表示电路的逻辑关系。
真值表
AB
A
L
1 00 1
00 01 10 11
1B
0
0L
1
11 0 0 010 1 t1 t2 t3 t4
件只要有一个条件具备,结果就会发生。这一 因果关系称或逻辑关系
3、非逻辑关系:决定某一事物结果的某一
条件具备,结果就不发生。这一因果关系称非 逻辑关系
1.与运算
只有当决定某一事件的条件全部具备时,这一事 件才会发生。这种因果关系称为与逻辑关系。
与逻辑举例
电路状态表
S1
S2
数字逻辑4-3
Sum of product
Product of sum
FA, B,C AC BC
FA, B,C A'C'B C
Same logic with different forms
Properties of neighbor cells
F m2 m6 A'B C' A B C BC'
Minimal product Get a minimal sum-product equation
Step 1 get minimal sum for inverse function Step 2 use DeMorgen’s theorem to get minimal product of the function
(n-i )variables! Sum all these products.
examples:
Minimal sum
F BC'A'C
F AC'B'C
examples:
Minimal sum
F B'D'A D B'D
Example:
Minimal sum
More examples of minimal sum
examples:
Minimal product
F' A'B B D'A'C'D
F A'B'B D''A'C'D' A B'B'DA C D'
Karnபைடு நூலகம்ugh map 2D Figure for truth table
四川大学 机械设计课程 PPT
2016/7/10
设计程序
设计任务
调
查 调查研究
决 策 阶
段 开发计划书
研
试验研究
究 设 计 阶
技术设计
段
试
样机试制、实验
制
阶
段
技术经济评价
生产设计
投
产
小批试制
销
售
阶
段
正式投产
销售服务
三、技术经济评价
技术评价:对工作性能、可靠性、使用维
护性等进行评价。
x(技术价值)
p(评定总分数) pma(x 满分总分数)
疲劳源;
第二阶段裂纹扩展发生断裂。
初始裂纹
疲劳区 (光滑) 粗糙区
表3.1应力相同、表面应力集中程度不同的试件在受载形式不同时 的疲劳断裂截面
29
2016/7/10
3.2疲劳曲线和极限应力图 σ
3.2.1疲劳曲线(σ-N曲线)
疲劳曲线
N — 应力循环次数
σrN
σrN — 疲劳极限(对应于N)
σr
N0 — 循环基数(一般规定为 107 ) σr —疲劳极限(对应于N0)
2016/7/10 4
2016/7/10 5
2016/7/10 6
2016/7/10 7
2016/7/10
2、从制造安装方面看: 任何机械设备都是由许多机械零部件
组成的。 机械零件:是机械制造过程中不可分拆的 最小单元
机器是由机械零件组成的整体,各个零件之间有紧密联系。 学习时应有整体的设计观念。
N
N0
有限寿命区
rN m N
常数
m r
N
19
2016/7/10
应力判别式:
课件:数字逻辑4-3
Dynamic hazard
Happened in the circuits which have more than two levels ! Different signal pass may have different time delay ! When input changed once, output may be changed several times !
Don’t-care term can be used for minimal cost design.
Minimal cost design
One hot code to binary code
y1 d3 d 2
y0 d3 d1
Minimal cost design
Temperature code to binary code
Logic operation for don’t-care cells
d d 1 d 1 0d 0 d d d
0 d d 1 d d d d d
If variables are more than 4 ?
F
5,7,13,15,16,20,25,29,31
V ,W , X ,Y ,Z
y2 d3 y2 d3'd1 y0 d3&esign
BCD8421 decoder
y0 d3'd 2'd1'd0' y4 d 2d1'd0' y9 d3d0
Logic operations of Karnaugh maps
Logic operations of Karnaugh maps
Static-1 hazard
Happened in AND-OR circuits Two inputs of OR-gate is complement and may be changed at the same time !
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i=2n-1
=∑miDi i=0
Multiplexer Expansions
Until now, we have examined single-bit data selected by a MUX. What if we want to select m-bit data/words? Æ Combine MUX blocks in parallel with common select and enable signals
z = 0x + 1x’ = x’
z = x1x0 + 0x0’ = x1x0
Homework
P179: 25.1, 26.2
X1X2
X3
00
0
1
1
1
01
11
10
1
1
1
D0=X2’ D1=X2’+X3
How to derive it only from function?
Implementing Boolean functions with Multiplexers
X2’
D0
2-1
D0=X2’
X3
≥1
D1 MUX
F
A
D1=X2’+X3
Select line chooses between Ai’s and Bi’s. The selected fourwire digital signal is sent to the Yi’s
Enable line turns MUX on and off (E=1 is on).
Example: Quad 4-to-1 MUX
Implementing Boolean functions with Multiplexers
When A=B=0, F=C When A=0, B=1, F=C When A=1, B=0, F=C When A=B=1, F=C’
ABC
F
000
0
001
1
010
0
011
1
100
0
101
1
110
We can construct OR, AND, and NOT gates using 2-to-1 MUXs. Thus, 2-to-1 MUX is a universal gate.
OR 1
NOT
AND
x1
z = x1+ x1’x0
= x1x0’ + x1x0 + x1’x0 = x1 + x0
Implementing Boolean functions with Multiplexers
F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6).
AB
C 00 01
11
10
0
1
11
1
1
D0
D1 4-1
D2 D3
MUX
F
BA
BA
When A=B=0, F=D0=C When A=0, B=1, F=D1=C When A=1, B=0, F=D2=C When A=B=1, F=D3=C’
Also know as the “selector” circuit, Selection is controlled by a particular set of inputs
lines whose output depends on the combination of the data input lines. For a 2n-to-1 multiplexer, there are 2n data input lines and n selection lines whose bit combination determines which input is selected.
Example: Construct a logic circuit that selects between 2 sets of 4-bit inputs (see next slide for solution).
Example: Quad 2-to-1 MUX
Uses four 2-to-1 MUXs with common select (S) and enable (E).
C=x,B=y,A=z D0=D3=D6=0 D1= D2= D4= D5= D7=1
Using an 4-to-1 multiplexer to realize the Boolean function F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)
F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)=x’y’z+x’yz’+xy’z’+xy’z+xyz
Exe. implement function using a 4-to-1 MUX F(X,Y,Z) = Σm(1,2,6,7) F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6).
Implementing Boolean functions with Multiplexers
•F(X,Y,Z) = X’Y’Z + X’YZ’ + XYZ’ + XYZ = Σm(1,2,6,7) •There are n=3 inputs, thus we need a 22-to-1 MUX •The first n-1 (=2) inputs serve as the selection lines
XY
Z 00 01
11
10
0
1
1
YXZ YXZ’
D0 D1 4-1
Y1 XZ1
D2 D3
MUX
F
BA
11
1
1
D00=XZY D11=XZY’ DD22==Y1’ DD33==XZ1
XZX YZ
F=X’Y’D0+X’YD1+XY’D2+XYD3
F=X’Z’D0+X’ZD1+XZ’D2+XZD3
….
Implementing Boolean functions with Multiplexers
CHAPTER 4 Combinational Logic Design –
Multiplexers (Sections 4.5)
Multiplexer
“Selects” binary information from one of many input lines and directs it to a single output line.
=∑i=2mn-1iDi
i=0
F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7) =x’y’z+x’yz’+xyபைடு நூலகம்z’+xy’z+xyz
C=x,B=y,A=z
D0=D3=D6=0 D1= D2= D4= D5= D7=1
Implementing Boolean functions with Multiplexers
Implementing Boolean functions with Multiplexers
E.g. Using an 8-to-1 multiplexer to realize the Boolean function F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)
Y= C’B’A’D0+ C’B’AD1+ C’BA’D2+C’BAD3+ CB’A’D4+ CB’AD5+ CBA’D6+ CBAD7
74LS153(P143)
Multiplexer Expansions
A32-to-1multiplexer using two 74xx150ICs
Multiplexer Expansions
A 32-to-1 multiplexer using four 8-to-1 multiplexers and a 2-to-4 decoder(P196)
Implementing Boolean functions with Multiplexers
F(x1,x2,x3)=x1’x2’+x1x2’+x1x3 = x1’x2’ x3 ’ + x1’x2’ x3 + x1x2’ x3 ’ + x1x2’ x3 + x1x2x3 =∑(0,1,4,5,7)
1
111
0
MUX implementation of F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6)
A
B
C
C
F
C
C’
Implementing Boolean functions with Multiplexers
E.g. Consider the following Boolean expression given in sum-of-product form: F(x1,x2,x3)=x1’x2’+x1x2’+x1x3 Derive a circuit for using only 2-to-1 multiplexers.
Multiplexer (cont.)
4-to-1 MUX
B A
Y=A’B’D0+A’BD1+AB’D2+ABD3
2n-1
=∑i=0miDi
AB
Y
00
D0
01
D1
10
D2
11
D3
74LS155
8-to-1 MUX
Y w
8-to-1 MUX
Y= C’B’A’D0+ C’B’AD1+ C’BA’D2+C’BAD3+ CB’A’D4+ CB’AD5+ CBA’D6+ CBAD7
=∑miDi i=0
Multiplexer Expansions
Until now, we have examined single-bit data selected by a MUX. What if we want to select m-bit data/words? Æ Combine MUX blocks in parallel with common select and enable signals
z = 0x + 1x’ = x’
z = x1x0 + 0x0’ = x1x0
Homework
P179: 25.1, 26.2
X1X2
X3
00
0
1
1
1
01
11
10
1
1
1
D0=X2’ D1=X2’+X3
How to derive it only from function?
Implementing Boolean functions with Multiplexers
X2’
D0
2-1
D0=X2’
X3
≥1
D1 MUX
F
A
D1=X2’+X3
Select line chooses between Ai’s and Bi’s. The selected fourwire digital signal is sent to the Yi’s
Enable line turns MUX on and off (E=1 is on).
Example: Quad 4-to-1 MUX
Implementing Boolean functions with Multiplexers
When A=B=0, F=C When A=0, B=1, F=C When A=1, B=0, F=C When A=B=1, F=C’
ABC
F
000
0
001
1
010
0
011
1
100
0
101
1
110
We can construct OR, AND, and NOT gates using 2-to-1 MUXs. Thus, 2-to-1 MUX is a universal gate.
OR 1
NOT
AND
x1
z = x1+ x1’x0
= x1x0’ + x1x0 + x1’x0 = x1 + x0
Implementing Boolean functions with Multiplexers
F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6).
AB
C 00 01
11
10
0
1
11
1
1
D0
D1 4-1
D2 D3
MUX
F
BA
BA
When A=B=0, F=D0=C When A=0, B=1, F=D1=C When A=1, B=0, F=D2=C When A=B=1, F=D3=C’
Also know as the “selector” circuit, Selection is controlled by a particular set of inputs
lines whose output depends on the combination of the data input lines. For a 2n-to-1 multiplexer, there are 2n data input lines and n selection lines whose bit combination determines which input is selected.
Example: Construct a logic circuit that selects between 2 sets of 4-bit inputs (see next slide for solution).
Example: Quad 2-to-1 MUX
Uses four 2-to-1 MUXs with common select (S) and enable (E).
C=x,B=y,A=z D0=D3=D6=0 D1= D2= D4= D5= D7=1
Using an 4-to-1 multiplexer to realize the Boolean function F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)
F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)=x’y’z+x’yz’+xy’z’+xy’z+xyz
Exe. implement function using a 4-to-1 MUX F(X,Y,Z) = Σm(1,2,6,7) F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6).
Implementing Boolean functions with Multiplexers
•F(X,Y,Z) = X’Y’Z + X’YZ’ + XYZ’ + XYZ = Σm(1,2,6,7) •There are n=3 inputs, thus we need a 22-to-1 MUX •The first n-1 (=2) inputs serve as the selection lines
XY
Z 00 01
11
10
0
1
1
YXZ YXZ’
D0 D1 4-1
Y1 XZ1
D2 D3
MUX
F
BA
11
1
1
D00=XZY D11=XZY’ DD22==Y1’ DD33==XZ1
XZX YZ
F=X’Y’D0+X’YD1+XY’D2+XYD3
F=X’Z’D0+X’ZD1+XZ’D2+XZD3
….
Implementing Boolean functions with Multiplexers
CHAPTER 4 Combinational Logic Design –
Multiplexers (Sections 4.5)
Multiplexer
“Selects” binary information from one of many input lines and directs it to a single output line.
=∑i=2mn-1iDi
i=0
F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7) =x’y’z+x’yz’+xyபைடு நூலகம்z’+xy’z+xyz
C=x,B=y,A=z
D0=D3=D6=0 D1= D2= D4= D5= D7=1
Implementing Boolean functions with Multiplexers
Implementing Boolean functions with Multiplexers
E.g. Using an 8-to-1 multiplexer to realize the Boolean function F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)
Y= C’B’A’D0+ C’B’AD1+ C’BA’D2+C’BAD3+ CB’A’D4+ CB’AD5+ CBA’D6+ CBAD7
74LS153(P143)
Multiplexer Expansions
A32-to-1multiplexer using two 74xx150ICs
Multiplexer Expansions
A 32-to-1 multiplexer using four 8-to-1 multiplexers and a 2-to-4 decoder(P196)
Implementing Boolean functions with Multiplexers
F(x1,x2,x3)=x1’x2’+x1x2’+x1x3 = x1’x2’ x3 ’ + x1’x2’ x3 + x1x2’ x3 ’ + x1x2’ x3 + x1x2x3 =∑(0,1,4,5,7)
1
111
0
MUX implementation of F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6)
A
B
C
C
F
C
C’
Implementing Boolean functions with Multiplexers
E.g. Consider the following Boolean expression given in sum-of-product form: F(x1,x2,x3)=x1’x2’+x1x2’+x1x3 Derive a circuit for using only 2-to-1 multiplexers.
Multiplexer (cont.)
4-to-1 MUX
B A
Y=A’B’D0+A’BD1+AB’D2+ABD3
2n-1
=∑i=0miDi
AB
Y
00
D0
01
D1
10
D2
11
D3
74LS155
8-to-1 MUX
Y w
8-to-1 MUX
Y= C’B’A’D0+ C’B’AD1+ C’BA’D2+C’BAD3+ CB’A’D4+ CB’AD5+ CBA’D6+ CBAD7