设异或门的两个怎么输入X端为X和Y,输出为Z时,当X接1时,输出为

第2章 组合逻辑电路分析与设计 2-1 圖2-5是两个CMOS逻辑门的内部结构图试说出逻辑门的名称,并写出输出函数表达式画出其逻辑符号。 解 图2-5(a)电路实现与门功能输出函数表达式为F=AB,其逻辑符号如图2-1(a)所示图2-5(b)电路实现A和的或非运算,输出函数表达式为逻辑符号如图2-1(b)所示,其中怎麼输入X信号B所接怎么输入X端的小圆圈表示取非操作。 2-2 74S00驱动74S00: 。所以74S00的扇出系数NO=10。 7410驱动7410:。所以7410的扇出系数NO=10。 74S00驱动7410:。所以74S00鈳以驱动12个7410的怎么输入X端。 7410驱动74S00:,所以7410可以驱动8个74S00的怎么输入X端。 2-3 图2-7中的逻辑门均为TTL门试问图中电路能否实现,的功能?偠求说明理由 解 图2-7(a)需要确定在与非门输出信号驱动下,三极管能否实现非门功能 当与非门输出低电平(约0.3V)时,由于三极管的(三极管的导通电压)所以三极管截止,集电极电阻()上的压降为0F1输出高电平(+5V)。 当与非门输出高电平(约3.6V)时三极管导通,VBE=0.7V基极电流为 三极管的基极饱和电流为(设三极管饱和输出电压VCES=0.2V) 由于IB>IBS,三极管饱和F1输出低电平(0.2V)。 综上所述三极管实现非门功能。整个电路是一个与非-非结构实现与运算。 图2-7(b)所示电路中当与非门输出高电平(3.6V)时,三极管导通导通后的三极管的VBE基本上被钳制在0.7V,把与非门输出电平也下拉到0.7V多余的高电平由逻辑门内部的输出电路负担,逻辑门输出电流过大不仅造成逻辑门输出電平错误,而且容易损坏器件所以,该电路结构是不正确的 图2-7(c)所示电路是两个集电极开路与非门的输出信号采用“线与”连接嘚结构。该电路存在的问题是缺少集电极开路门输出端必须的上拉电阻和上拉电源。所以该电路不能实现。 2-4 试用OC与非门实现逻辑函數假定不允许反变量怎么输入X。 解 用OC与非门及其线与功能实现的逻辑函数形式为“与非-与”通过卡诺图化简求取最简“与非-与”表达式时,应该圈0先写出最简或与式,然后变换成“与非-与”形式电路如图2-8所示。 2-5 某组合逻辑电路如图2-9(a)所示 写出输出函數F的表达式; 列出真值表; 对应图2-9(b)所示怎么输入X波形画出输出信号F的波形; 用图2-9(c)所示与或非门实现函数F(允许反变量怎么輸入X)。 解 (1)图2-9(a)中的两个三态门分时操作当控制怎么输入X变量E=0时,三态与门工作输出信号;当E=1时,三态非门工作输出。综匼上述情况输出函数为。 (2)输出函数F的真值表如表2-4所示 (3)输出信号的波形如图2-10(a)所示。 (4)用与或非门实现逻辑函数时需要先将函数化简为最简与或非式,采用卡诺图圈0化简(a)中求得的函数F得到最简或与式为,经变换后得到最简与或非式为用图2-9(c)所示与或非门实现该表达式时,应正确处理多余的逻辑门和多余的怎么输入X端实现函数F的电路如图2-10(b)所示。 2-6 写出图2-11所示电路嘚输出函数表达式说明该电路的逻辑功能和每个怎么输入X变量和输出变量的含义。 解 由逻辑门构成的组合逻辑电路的输出函数表达式容噫求得只要按照信号传输路径,从怎么输入X端写到输出端即可 该电路是一个带使能端的四选一数据选择器(MUX),使能端低电平有效選择怎么输入X端(地址怎么输入X端)是A1A0,数据怎么输入X端是X0~X3Y是数据输出端。当时MUX无效,输出信号Y总是0;当时Y输出A1A0选中的Xi。 2-7 列表說明图2-12所示电路中当S3S2S1S0作为控制信号时,F与A、B的逻辑关系 解 首先写出函数F的表达式 该电路是在S3S2S1S0控制下的函数发生器,在不同的S3S2S1S0取值下F是A、B不同的逻辑函数,可以实现常量0、1输出;单变量输出(原变量或反变量形式);与、与非、或、或非、异或、同或等逻辑功能具體逻辑功能如表2-5所示。函数发生器是计算机CPU的基本功能是CPU中算术逻辑单元(ALU)的重要组成部分。 2-8 译码器74154构成的逻辑

由真值表可知:电路构成全加器怎么输入XA、B、C为加数、被加数和低位的进位,Y1为“和”Y2为“进位”。 [题4.4] 图P4.4是对十进制数9求补的集成电路CC14561的逻辑图写出当COMP=1、Z=0、和COMP=0、Z=0时,Y1~Y4的逻辑式列出真值表。 [解] (1)COMP=1、Z=0时TG1、TG3、TG5导通,TG2、TG4、TG6关断 , 11 0 01 5 01 0 11 7 11 0010 COMP=0、Z=0的真值表从略 [题4.5] 用与非门设计四变量的多数表决电路。当怎么输叺X变量A、B、C、D有3个或3个以上为1时输出为1怎么输入X为其他状态时输出为0。 [解] 题4.5的真值表如表A4.5所示逻辑图如图A4.5(b)所示。 由表4.5可写输出逻辑函數式 填卡诺图如图A4.5(a)所示合并最小项,得最简与—或式 [题4.6] 有一水箱由大、小两台泵ML和MS供水如图P4.6所示。水箱中设置了3个水位检测元件A、B、C水面低于检测元件时,检测元件给出高电平;水面高于检测元件时检测元件给出低电平。现要求当水位超过C点时水泵停止工作;水位低于C点而高于B点时MS单独工作;水位低于B点而高于A点时ML单独工作;水位低于A点时ML和MS同时工作试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路,要求电路尽量简单

第 14 讲 课时授课计划 课 程 内 容 带着問题学习 什么是时序逻辑电路它与组合电路有哪些区别?时序电路有哪些特点 时序电路有哪些类型?分类的依据是什么 如何对同步時序电路进行描述?将采用哪些描述工具 时序逻辑电路的定义 若逻辑电路在任何时刻产生的稳定输出信号(即时输出)不仅与电路该时刻的怎么输入X信号(即时怎么输入X)有关,还与电路过去的怎么输入X信号(怎么输入X历史)有关则称为时序逻辑电路。 注: 即时怎么输叺X+怎么输入X历史=怎么输入X时序(怎么输入X变量取值按时间顺序的排列) 任一时刻电路的输出与到该时刻为止的怎么输入X时序有关 任一时刻電路的输出与该时刻的怎么输入X和电路的状态有关 时序电路的结构特点 电路由组合电路和存储电路组成,具有对过去怎么输入X进行记忆嘚功能; 电路中包含反馈通过反馈使电路功能与“时序”相关; 电路的输出由电路当时的怎么输入X和状态(过去的怎么输入X)共同决定。 时序电路的描述方法 逻辑函数表达式 输出函数表达式 激励函数表达式 次态函数表达式 状态表(状态转换表) 状态图(状态转换图) 时间圖(时序图、波形图) 注:(关于次态) 次态并不是时序逻辑中的实际状况而是状态变量将要变成的但还没有变成的电路状态。一旦完荿了变化则次态转化为新的现态,同时还要产生新的次态 状态图 例1 分析如图所示的同步时序逻辑电路。 解: 该电路由两个J-K触发器和一個异或门组成电路的怎么输入X为x,电路的状态(即触发器状态)用y2、y1表示电路的状态变量就是电路的输出,因此它属于Moore型电路的特例。其分析过程如下??? 1.写出输出函数表达式和激励函数表达式??? 该电路的输出即为状态,故只需写出激励函数表达式由逻辑电路图可知,各触發器的激励函数表达式为?????????????????? J1 = K1 = 1 ; J2 = K2 = x⊕y1??? 2.列出电路次态真值表??? 次态真值表的填写方法是首先依次列出电路怎么输入X和现态的所有取值组合;然后根据激励函数表达式,填写出每一组怎么输入X和现态取值下各激励函数的相应函数值;最后根据表中的现态和激励函数值以及相应触发器的功能表填出每一组怎么输入X和现态取值下的次态。该电路的次态真值表如下表所示 尽管状态表和状态图已描述了该同步时序电路的邏辑功能,但在时序逻辑电路分析过程中通 常利用时间图对电路的工作过程作更深入地描述时间图反映了时序电路在某一给定初始状态丅,对典型怎么输入X序列的响应这种描述虽然有其局限性,但由于能较形象、生动地体现时序电路的工作过程并可和实验观察的波形楿比较,因此是描述时序电路工作特性的一种常用方式 作一个电路的时间图时,一般先假设电路初始状态并拟定一典型怎么输入X序列;然后作出状态和输出响应序列;最后根据响应序列画出波形图。 设本题所示电路的初始状态为y2y1=00,怎么输入Xx为电平信号典型怎么输入X序列為 ,则根据状态表或状态图可作出电路的状态响应序列如下: 根据状态响应序列可作出时间图。由于现态和次态是针对具体时钟脉冲的莋用而言的前一个时钟脉冲的次态即为后一个时钟脉冲的现态,所以时间图中可以将现态和次态共用一个波形表示。 例3 分析下图所示電路 解:根据电路图写出驱动方程、输出方程和状态方程: 画状态转换图: 小结(回答先前的问题) 时序电路定义、结构、特点 时序电蕗的分类 同步时序电路的描述方法(状态表、状态图、时间图是不同于组合电路的方法) 同步时序电路的分析方法(给定电路,待求功能) 分析的关键:找出反映电路状态变化的状态表或状态图 Digital Logic Circuit 第14讲 同步时序电路分析 Anhui University of Technology 安徽工业大学计算机学院 内容: 时序电路概述 同步时序邏辑电路的分析方法 目的与要求: 1.掌握时序电路的概念、电路构成与组合电路的区别、分类 2.掌握同步时序电路的分析方法(通过举例说明) 3.了解异步时序逻辑电路的分析方法 重点与难点: 1. 同步时序电路的分析方法 2. 从状态方程填状态转换真值表的方法。 3. 基本概念正确掌握:时序电路、同步、异步、现态、次态驱动方程、状态方程、状态转换真值表、状态图、时序图、自启动 课堂讨论: 现态和次态的时间分割点 复习(提问): 1. 触发器的逻辑功能的表示方法有哪些?相互转换 2. JK 触发器和D 触发器的特性方程 时序电路的结构 时序电路的一般结构 由于時序逻辑电路的输出不仅取决于当时的怎么输入X,而且还

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