深入淺出邏輯組合電路(2)

2021-10-05 17:14:00 字數 2523 閱讀 8933

通常討論邏輯電路時,只從抽象的邏輯角度進行描述,不考慮實際電路中必然存在的信

號傳輸時延和訊號電平變化時刻對邏輯功能的影響。邏輯門的傳輸時延以及多個輸入訊號變

化時刻不同步,可能會引起短暫的輸出差錯(俗稱毛刺),這種現象稱為邏輯電路的冒險現

象(簡稱險象)。險象的持續時間雖然短暫,危害卻不可忽視,尤其在驅動時序電路時,險象可能造成嚴重後果。

1.冒險現象的**

舉個例子

寫出圖所示電路的輸出訊號表示式,求出 acd=111 時的函式值。 設邏輯門的傳輸時延為 tpd,畫出波形圖,並判斷電路是否存在險象。

解題思路

分析圖所示電路

按照先寫邏輯函式表示式-列出真值表的步驟一步一步來

觀察左邊,當1比0數量多的時候,f的值才為1,正所謂少數服從多數,三人表決電路如是而已。

冒險現象的消除

7483 是具有先行進製功能的 4 位二進位制全加器,

先行進製設計改變了加法器的進製產生方式,使電路的

工作速度大幅提高,輸入/輸出端之間的最大時延僅為 4級門時延,7483的慣用邏輯符號如圖4-41所示。74283 與 7483 的邏輯功能完全相同,只是晶元管腳排列不同

如圖所示:

4 位以內二進位制數的加法運算用一片 7483 實現。例如,兩個 3 位二進位制數相加,只要 將兩個加數分別置於 a2a1a0和 b2b1b0,並將 a3、b3和 c0置 0,結果在 s3s2s1s0上輸出

超過四位的解決辦法

採用級聯擴充套件7483級聯實現兩個 7 位二進位制數相加的電路圖,注意高位晶元 7483(h)a3、b3置 0,兩 個 7 位二進位制數之和不超過 8 位,因此,結果由圖中 s7~s0輸出。注意,該電路兩個模組內部的進製是先行進製,而級聯模組之間的進製則是序列進製。

7483應用

4位全加器7483實現1位8421碼加法器

解題思路:

兩個 1 位十進位制數相加,和的取值範圍是 0~ 18,將該範圍內數值的二進位制數和 8421 碼列於表 4-21,以便尋找將二進位制結果轉換為 8421 碼的規律。 當數值在 10 以上時,應該用 2 位 8421 碼,個位用 d8d4d2d1表示,考慮到十位數僅為 0 或 1,8421 碼 為前3位為0,只有最低位是變數,表中用dc表示。 比較表中的二進位制數和 bcd 碼可以發現,當 n10≤9時,二進位制數與8421碼相同;當n10≥10時, 8421 碼比相應的二進位制數大 6。 判斷 n10≥10 的電路就用表中的 dc,當 c4=1、 或者 s3=1 且 s2和 s1中至少有乙個為 1 時,dc=1。 據此寫出表示式

當 dc=1 時,將(0110)2與 bcd 碼相加的輸出值 再相加,就可以實現輸出值的修正。完整的1位8421 碼加法器電路如圖 4-44 所示。

4 位二進位制數比較器 7485

7485 是採用並行比較結構(類似先行進製,以提 高比較速度)的 4 位二進位制數比較器,邏輯符號如圖 4-45 所示。a3~a0和 b3~b0是參加比較的兩個 4 位 二進位制數,a3和 b3分別是兩數的高位。ab 是級聯輸入端,兩個二進位制數相等時,比較結果由級聯輸入決定。晶元的級聯擴充套件時,級聯輸入端連線低 位晶元的比較輸出端。7485 的功能表如表 4-22 所示, 與真值表羅列輸入變數和輸出變數的取值不同,功能 表注重表示不同輸入條件下晶元的功能,是描述晶元邏輯功能最重要的手段。

7485的級聯擴充套件

7485 的三個級聯輸入端用於連線低位晶元的三個比較輸出端,實現比較位數的擴充套件。 圖 4-46 是用兩片 7485 級聯實現的兩個 7 位二進位制數比較器,參與比較的兩個 7 位二進位制數 是 a7~a1和 b7~b1,比較結果由***高位晶元輸出***。兩片 7485 中,高位晶元 7485(h)的兩 個最高位 a3和 b3置為相等(都置為 0,也可以都置為 1),低位晶元 7485(l)的級聯輸入 端「a=b」置 1,其餘兩個端子置 0,以確保當兩個 7 位二進位制數相等時,比較結果由***低位晶元的級聯輸入訊號決定***,輸出 a=b 的結果。

分析圖所示電路,已知輸入訊號 b3b2b1b0是 5421 碼。

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