電子人必備基礎(chǔ)知識(shí)：數(shù)字電路之組合邏輯電路

作為電子人，關(guān)于數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí)是大家必須要掌握的，對(duì)學(xué)習(xí)PCB設(shè)計(jì)的電子人來(lái)說(shuō)，同樣也是如此。今天，小編主要來(lái)和大家介紹數(shù)字電路中的組合邏輯電路。

關(guān)于組合邏輯電路

用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。

數(shù)字電路根據(jù)邏輯功能的不同特點(diǎn)，可以分成兩大類，一類叫組合邏輯電路（簡(jiǎn)稱組合電路），另一類叫做時(shí)序邏輯電路（簡(jiǎn)稱時(shí)序電路）。組合邏輯電路在邏輯功能上的特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出僅僅取決于該時(shí)刻的輸入，與電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。

組合邏輯電路的邏輯函數(shù)如下：

Li=f（A1，A2，A3……An） （i=1，2，3…m）

其中，A1~An為輸入變量，Li為輸出變量。

組合邏輯電路分析

分析步驟：

（1） 根據(jù)邏輯電路圖，寫(xiě)出輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式；

（2） 根據(jù)邏輯表達(dá)式，列出真值表；

（3） 由真值表或表達(dá)式分析電路功能。

常用組合邏輯電路

常用組合邏輯電路包括：算術(shù)運(yùn)算電路、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)值比較器等。

1、算術(shù)運(yùn)算電路

a、半加器與全加器

兩個(gè)數(shù)A、B相加，只求本位之和，暫不管低位送來(lái)的進(jìn)位數(shù)，稱之為“半加”，完成半加功能的邏輯電路叫半加器。兩數(shù)相加，不僅考慮本位之和，而且也考慮低位來(lái)的進(jìn)位數(shù)，稱為“全加”，實(shí)現(xiàn)這一功能的邏輯電路叫全加器。

b、加法器

實(shí)現(xiàn)多位二進(jìn)制數(shù)相加的電路稱為加法器。根據(jù)進(jìn)位方式不同，有串行進(jìn)位加法器和超前進(jìn)位加法器兩種。

2、編碼器

用代碼表示特定信號(hào)的過(guò)程叫編碼；實(shí)現(xiàn)編碼功能的邏輯電路叫編碼器。編碼器的輸入是被編碼的信號(hào)，輸出是與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的一組二進(jìn)制代碼。編碼器包括普通編碼器和優(yōu)先編碼器。

3、譯碼器

把二進(jìn)制代碼按照愿意轉(zhuǎn)換相應(yīng)輸出信號(hào)的過(guò)程叫譯碼。完成譯碼功能的邏輯電路叫譯碼器。譯碼器的n個(gè)輸入，m個(gè)輸出應(yīng)滿足2n≥m。譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二—十進(jìn)制譯碼器、數(shù)字顯示譯碼器等類型。

4、數(shù)據(jù)選擇器

數(shù)據(jù)選擇器（data selector） 根據(jù)給定的輸入地址代碼，從一組輸入信號(hào)中選出指定的一個(gè)送至輸出端的組合邏輯電路。有時(shí)也把它叫做多路選擇器或多路調(diào)制器（multiplexer）。

5、數(shù)據(jù)分配器

能夠?qū)?個(gè)輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)需要傳送到m個(gè)輸出端的任何一個(gè)輸出端的電路，叫做數(shù)據(jù)分配器，又稱為多路分配器，其邏輯功能正好與數(shù)據(jù)選擇器相反。

6、數(shù)值比較器

在數(shù)字電路中，經(jīng)常需要對(duì)兩個(gè)位數(shù)相同的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行比較，以判斷它們的相對(duì)大小或者是否相等，用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能的邏輯電路就成為數(shù)值比較器。

組合邏輯電路設(shè)計(jì)

一般步驟：

（1） 由實(shí)際邏輯問(wèn)題列出真值表；

（2） 由真值表寫(xiě)出邏輯表達(dá)式；

（3） 化簡(jiǎn)、變換輸出邏輯表達(dá)式；

（4） 畫(huà)出邏輯圖。

例：試用與非門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)三變量表決電路，表決規(guī)則為少數(shù)服從多數(shù)。

解： （1） 列真值表

設(shè)： 由A、B、C表示三個(gè)輸入變量，F(xiàn)表示表決結(jié)果。并設(shè)A、B、C為1表示贊成，為0表示反對(duì)；F為1表示表決通過(guò)，為0 表示不通過(guò)。

（2） 化簡(jiǎn)、求最簡(jiǎn)函數(shù)表達(dá)式

（3） 畫(huà)出電路圖

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