组合逻辑电路导论

数字信号由数字系统处理,该数字系统可以用各种逻辑门构建。这些逻辑电路由各种逻辑栅极组成,通过将它们连接在某些组合中,以便产生所需的输出。逻辑电路主要分为两种类型,顺序逻辑电路和组合逻辑电路。本文简要了解组合逻辑电路。亚博彩票下载

组合逻辑电路

组合逻辑电路是由逻辑输入组合的当前状态决定输出的电路。组合逻辑是指将两个或多个逻辑门组合起来,形成一个所需的函数,在给定的时间内,输出只依赖于输入。

逻辑门是组合电路的基本构件。利用逻辑门的组合可以实现更复杂的组合电路,如多路复用器和多路解复用器、比较器、加法器和减法器等。

一种由输入变量、逻辑门和输出变量组成的组合电路。逻辑门接受输入,并根据逻辑门的功能类型产生输出信号。
在这个过程中,通过转换输入处给出的二进制信息来获得所需的输出数据。下图是由n个输入变量和m个输出变量组成的广义组合逻辑电路的原理图。

组合框图

在上图中,有n个输入变量,因此在输入处将有2n种可能的位数组合。通过输入变量的布尔表达式,可以表示每个输出。因此,上述广义组合逻辑电路的结果可以用m布尔表达式表示。

在上图中,电路接受二进制变量,并根据门的逻辑组合产生输出。

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组合逻辑电路的设计步骤

可以按照以下步骤设计组合电路。

  1. 识别和确定可用输入变量和所需输出变量的数量。
  2. 表示每个输入和输出变量的符号(字母表)。
  3. 表示输入和输出变量的关系。
  4. 构建真值表,表明输入和输出变量之间的关系。
  5. 在输入变量中获取每个输出变量的布尔表达式。
  6. 最小化各种输出变量的布尔表达式。
  7. 通过实现最小化布尔表达式获取逻辑图。

为了最大限度地减少布尔表达式,可以使用各种简化技术,以便它们减少门的数量,因此实现成本较少。这些技术包括布尔代数定理和身份,Karnaugh地图(K-MAPS),Quinne-McCluskey表格等用于组合电路的硬件实现,以下指南主要是优选的。

  • 电路的实现应该是这样的,它应该有最小数目的门,有最小数目的输入。
  • 门之间的互连数应该最小,传播时间应该最短。
  • 门的驱动能力应该总是有一个限制。

这是设计用于小型电路的组合电路的简单,有效和传统的方法。如果电路更复杂,所需的栅极数量越多,它们也需要更多的电线。因此,设计这种电路可能不太可靠且耗时。

为了克服这些问题,大多数组合电路都可用于集成电路(IC),其广泛用于数字系统的设计。取决于门的集成能力,这些IC分为小型,中,大型和非常大的刻度IC。

为了执行特定的数字功能,例如添加,多路复用,解复用,编码,解码,比较等,大多数中等规模集成(MSI)IC用于数字系统。

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组合逻辑电路的例子

陈述:设计一个有三个输入变量的组合逻辑电路,当一个或两个输入变量是逻辑1而不是三个输入变量都是逻辑1时,它将产生逻辑1输出。

解决方案:按照上面列出的要点根据给定的语句设计逻辑图。在给定的语句中,存在三个输入变量和一个输出变量。作为第二步,将输入变量与字母符号分配为A,B,C并输出为Y.接下来,可以通过构造下面给出的真实表来制表输入和输出变量之间的关系。

真值表

现在,通过使用K-MAP简化获得用于获取输出Y的上述真实表的简化布尔表达式

3.

通过执行上面的布尔方程,我们得到如下的逻辑图

逻辑电路

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组合逻辑电路的分类

组合电路用于各种应用,包括计算器,数字测量技术,计算机,数字处理,机器自动控制,工业加工,数字通信等。

不同类型的组合逻辑电路用于不同的应用。根据所用逻辑电路的功能,组合逻辑电路主要分为算术逻辑电路、数据传输电路和代码转换电路三种类型。

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算术与逻辑电路

算术运算是大多数计算机和计算器的主要功能之一。这些操作由逻辑门或仅仅组合组合电路来执行,该电路组合了几个逻辑门以执行所需的功能。组合电路的这些算术功能包括添加,减法,乘法等。

用于这些操作的一些组合电路是半加法器,全加法器,半减法器,全减值器,加法器 - 减法器,比较器,PLD(可编程逻辑器件)等。

数据传输电路

最常用的组合电路是多路复用器和解路复用器。多路复用逻辑电路接受多个数据输入,并一次将其中一个通过输出。这些用于数据选择,并行到串联转换,数字系统中的数据路由应用。

解复用电路执行与多路复用电路相反的操作。它接受单个输入并将其分发给多个输出。这些用于分配器以及串并联转换器应用。

其他基本数据传输电路包括编码器和解码器。解码器逻辑电路将N位二进制输入代码转换为2N输出线。每个输出线仅被激活仅为输入的可能组合之一。

这些用于数据解复用,数字到模拟转换器和数字显示应用。编码器数字电路将主动输入信号转换为编码输出信号作为解码器的反向操作。这些用于位压缩应用程序。

代码转换电路

在某些应用中,需要将两个不同编码系统的数字块连接起来。因此,在这些电路之间使用转换电路来转换信息。其中一些转换器是二进制到灰码,灰色到二进制,BCD到多余3码,多余3到BCD码和七段码转换电路。

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