组合逻辑电路在实际中的应用

组合逻辑电路在实际中的应用

摘要：组合逻辑电路是数字系统中数字电路的一个主要组成部分之一, 功能繁多, 使用非常广泛, 可以直接用小规模、中规模或大规模集成电路实现任何一个组合逻辑函数。本来主要介绍组合逻辑电路在实际中的几个应用。

关键词：组合逻辑电路；数学运算；数据选择器

Combinational logic circuit in the actual application

Abstract: In combinational logic circuit is a digital system is a major component of the digital circuit, one of the functions of use is very broad, can be directly with small, medium size or large scale integrated circuit to realize any combinational logic function. Was mainly introduced several of combinational logic circuit in actual application.

Key words:Combinational logic circuit; Mathematics; Data selector

组合逻辑电路是指在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与电路以前状态无关，而与其他时间的状态无关。组合逻辑电路是一种现时输出只决定于现时输入而与电路的过去状态无关的电路组合逻辑电路。

组合逻辑电路是数字系统中数字电路的一个主要组成部分之一, 功能繁多, 使用非常广泛, 可以直接用小规模、中规模或大规模集成电路实现任何一个组合逻辑函数。用门电路实现组合逻辑电路, 可以归结为这样几种应用方向：计算机和数字系统中的编码器、译码器、代码转换与校验电路、数据选择与数据分配器、加法器、数值比较器等。控制系统中的各种控制电路。如报警电路、门铃电路、数字系统中的逻辑控制电路、自控系统中的种种控制电路。信号产生电路。由门电路可以组成脉冲振荡电路, 压控振荡等。由门电路的反馈线相连接, 产生触发器这种新型器件, 成为时序电路的基本器件。在模拟系统, 将门电路接入反馈电阻, 可以使它由开关状态转换为线性状态, 组成线性放大器。

1 组合逻辑器的数学运算

在数字系统中算术运算都是利用加法进行的，因此加法器是数字系统中最基本的运算单元。组合逻辑器可以在很多方面使用，如计算机和数字系统中的编码器、译码器、代码转换与校验电路、数据选择与数据分配器、加法器、数值比较器等，由于二进制运算可以用逻辑运算来表示，因此可以用逻辑设计的方法来设计运算电路。加法在数字系统中分为全加和半加，所以加法器也分为全加器和半加器。

⑴半加器设计

半加器不考虑低位向本位的进位，因此它有两个输入端和两个输出端。设加数（输入端）为A、B ；和为S ；向高位的进位为Ci+1。

函数的逻辑表达式为： S=AB+AB ； Ci+1=AB

⑵全加器的设计

由于全加器考虑低位向高位的进位，所以它有三个输入端和两个输出端。设输入变量为（加数）A、B、 Ci-1，输出变量为 S、 Ci+1函数的逻辑表达式为：

S=ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1=ABCi-1

Ci+1=ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1+ABCi-1 =（AB）Ci-1+AB

因为加法器是数字系统中最基本的逻辑器件，所以它的应用很广。它可用于二进制的减法运算、乘法运算，BCD码的加、减法，码组变换，数码比较等。

用全加器构成二进制减法器。

以四位二进制为例。（减法可转换为加补运算）

设两组四位二进制分别为X3X2X1X0和Y3Y2Y1Y0，把Y3Y2Y1Y0先进行求补然后再进行加法运算。

⑶无反变量输入的逻辑函数

对于一个与或函数式中的与项, 把宁的原变量叫做头因子, 它的反变量叫做尾因子。把头因子中的任何变量放入尾因子中, 与项不变。这就可以将一个反变量变成多个变量相与非, 由此得到无反变量输入的逻辑函数。例如, AB C DE= ABACDE= AB BEDE= AB ABCDE= AB ABCADE= AB ABCABDE这个方法民做头因子替代尾因子法, 可以实现无反变量的逻辑函数的化简。

例如, 把F= ACBD+ BCAC+ CDAB化简为无反变量输入的函数, 利用头因子替代尾因子法, 将上式直接化简为：

F= ACAABD+ BCABD+ CDABD。

⑷编码器和译码器

指定二进制代码代表特定的信号的过程就叫编码。把某一组二进制代码的特定含义译出的过程叫译码。

例如：设计一译码电路把8421BCD码的0、1、2、...、9译出来.四位二进制有十六种状态，而实际只需要十种，因此其余项作无关项考虑。所以它的逻辑电路图为（用与门和与非门实现）集成译码器的工作原理与其它译码器一样，但它有它的特点。其特点为：输入采用缓冲级;(减轻信号负载)；输出为反码;低电平有效(减轻输出功率)；增加了使能端.(便于扩展功能)；常用的典型的集成译码器是三------八译码器。它的逻辑符号注：其中E0E1E2为使能端，只有当E1、E2为0时E0为1时此译码器才工作。

2 数据选择器

数据选择器是从多路输人数据中选择某一路数据送到输出端利用数据选择器可以得到其它功能的逻辑电路,以74LS153双4选1数据选择器为例, 阐述数据选择器在组合逻辑电路中的

应用.74LS153 数据选择器的内部原理逻辑图如图1 所示。

其中C

0 ,C

1

,C

2

,C

3

为数据输人端, A , B 为选择控制端,S选通使能端, Y 为输出端.从逻

辑原理图分析知, 当使能端S = l 时, 数据选择器不工作, 当使能端S = O时, 数据选择器工作。 ( 图中只选择k = l 时的电路),74LS153 数据选择器的管脚示意图如图2 所示.

3 TTL集成电路应用

⑴输入端的扩展

当输入端的变量数目多于一个门的输入端数目时, 可以采用与扩展门, 与或扩展门。若无现或扩展门, 可利用OC 门线予以解决多输入端的问题。

⑵变拉电流负载不灌电流负载

当与非门所提供的拉电流满足不了负载的需要时, 可以采用变换电路解决问题, 让与非门只承担灌电流负载, 让变换电路承担所需要的拉电流负戴。如图3 所示, 将图( a) 变换为图( b) 。