第14章《电工电子技术》PPT课件

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2．组合逻辑电路的分析方法
所谓组合逻辑电路的分析，是对给定组合逻辑电路进行 逻辑分析，求出其相应的输入、输出逻辑关系表达式，确定 其逻辑功能。
通常采用的分析方法是从电路的输入到输出逐级写出逻 辑函数式，最终得到表示输出与输入关系的逻辑函数式；然 后使用公式化简法或卡诺图化简法将得到的函数式化简或变 换，从而写出最简与或表达式；如要分析电路的逻辑功能， 就要将函数式转换为真值表，再根据真值表分析电路的逻辑 功能。下面结合例题进行具体分析。
I0～I7为编码输入端，低电平有效。A0～A2为编码输出端， 也为低电平有效，即反码输出。其他功能端子的功能如下：
➢EI为使能输入端，低电平有效。 ➢优先顺序为I7→I0，即I7的优先级最高。
➢GS为编码器的工作标志，低电平有效。 ➢EO为使能输出端，高电平有效。
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74LS148的逻辑图如下图所示。
假设译码器有n个输入信号和N个输出信号，如果 N=2n ，就称为全译码器，常见的全译码器有2线―4线译码 器、3线―8线译码器、4线―16线译码器等。如果N＜2n， 称为部分译码器，如二―十进制译码器（也称作4线―10线 译码器）等。
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1．二进制译码器
把二进制代码的各种状态，按照其原意翻译成对 应输出信号的电路，叫做二进制译码器。二进制译码 器的逻辑特点是，若输入为n个，则输出信号为2n个， 对应每一个输入组合，只有1个输出为1，其余全为0。 下面以2线―4线译码器和译码器芯片74LS138为例说 明二进制译码器的工作原理和电路结构。
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（1） 2线―4线译码器
用门电路实现2线―4线译码器的逻辑电路如下图 所示。
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2线―4线译码器的功能如下表所示。
由上表可写出各输出函数表达式：
Y0 EIAB Y1 EIAB Y2 EIAB
Y3 EIAB
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（2）译码器芯片74LS138
74LS138是一种典型的二进制译码器，其逻辑图和引脚图 如下图所示。它有3个输入端A2、A1、A0，8个输出端Y0～Y7， 所以常称为3线―8线译码器，属于全译码器。输出为低电平有 效，G1、G2A和G2B为使能输入端。
按编码方式不同，编码器可分为普通编码器和优先编码器； 按编码形式可分为二进制编码器与BCD编码器；按输出位数 可分为4线―2线编码器、8线―3线编码器与16线―4线编码器 等。
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1．二进制编码器
将信号编为二进制代码的电路称为二进制编码电路。用 n位二进制代码可对2n个信号进行编码。
3位二进制编码器有8个输入端I0、I1、I2、I3、I4、I5、I6、 I7，3个输出端A2、A1、A0，所以常称为8线―3线编码器，其 功能真值表见下表，输入为高电平有效。
（3）由表达式列出真值表。
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（4）分析逻辑功能
由真值表可知，当A、B、C三个变量不一致时，输出为 1，所以这个电路称为“不一致电路”。
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14.1.2 组合逻辑电路的分析方法
组合逻辑电路的设计是组合逻辑电路分析的逆过程， 即已知逻辑功能要求，设计出具体的实现该功能的组合逻 辑电路。其设计步骤如下。
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由译码器的逻辑图可写出各输入端的逻辑表达式：
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74LS138译码器的真值表如下表。
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14.2.2 译码器
在编码时，每一种使用了的二进制代码状态，都被赋 予了特定的含意，即表示一个确定的信号或者对象。把二 进制代码的特定含意“翻译”出来的过程叫做译码，而实 现译码操作的电路称为译码器。或者说译码器可以将输入 代码的状态翻译成相应的输出信号，以表示其原意。根据 需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高、低电平信号。
YA B C A B CAC B ABC
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（4）化简逻辑函数。画该逻辑函数的卡诺图，并合并最 小项，如左图所示，得最简与或表达式：Y=AB+BC+AC。
（5）画出逻件
14.2.1 编码器
编码就是将具有特定含义的信息（如数字、文字、符号等） 用二进制代码来表示的过程。能实现编码功能的电路称为编 码器，编码器的输入为被编信号，输出为二进制代码。
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【例14-1】分析如图14-1所示组合逻辑电路的逻辑功能。
【解】（1）从输入到输出逐级写出逻辑函数式。设P为 中间变量。
Y ABC YA P B P C P AABB C ABC C ABC
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（2）化简与变换逻辑函数，写出最简与或表达式。
Y A A B B C C A B A B C C A B A B C C
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用门电路实现逻辑功能，如下图所示。
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2．优先编码器
优先编码器给所有的输入信号规定了优先顺序，当多个 输入信号同时出现时，只对其中优先级最高的一个进行编码。 常用的优先编码器有74LS148、74LS147等。
74LS148是一种常用的8线―3线优先编码器，其功能如 下表所示
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第14章 组合逻辑电路
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本章学习要点
组合逻辑电路的分析与设计 常用组合逻辑器件 本章小结
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14.1 组合逻辑电路的分析与设计
14.1.1 组合逻辑电路的分析方法
1．组合逻辑电路的特点
组合逻辑电路是数字电路中最简单的一类逻辑电路。其特 点是：任何时刻的输出只与该时刻的输入状态有关，而与先 前的输入状态无关，也就是说组合逻辑电路不具备记忆功能， 结构上无反馈。
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【例14-2】设计一个三人表决电路，表决结果按“少数 服从多数”的原则决定。
【解】（1）分析具体问题，确定输入量与输出量。设三 人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数Y，并设同意为逻 辑1，不同意为逻辑0，事情通过为逻辑1，没通过为逻辑0。
（2）根据逻辑要求列出真值表。
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（3）由真值表写出逻辑表达式。
（1）分析逻辑问题，明确输入量与输出量； （2）根据逻辑要求列出相应的真值表；
（3）根据真值表写出逻辑函数的最小项表达式； （4）化简逻辑函数，并根据可能提供的逻辑电路类型写 出所需的表达式形式； （5）画出与表达式相应的逻辑图。 组合逻辑电路的设计一般应以电路简单、所用器件最 少为目标，并尽量减少所用集成器件的种类。