電子人必備基礎知識：數字電路之組合邏輯電路

關于組合邏輯電路

用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路稱為數字電路，或數字系統。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數字邏輯電路。

數字電路根據邏輯功能的不同特點，可以分成兩大類，一類叫組合邏輯電路（簡稱組合電路），另一類叫做時序邏輯電路（簡稱時序電路）。組合邏輯電路在邏輯功能上的特點是任意時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態無關。

組合邏輯電路的邏輯函數如下：

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） 根據邏輯電路圖，寫出輸出邏輯函數表達式；

（2） 根據邏輯表達式，列出真值表；

（3） 由真值表或表達式分析電路功能。

常用組合邏輯電路

常用組合邏輯電路包括：算術運算電路、編碼器、譯碼器、數據選擇器、數據分配器、數值比較器等。

1、算術運算電路

a、半加器與全加器

兩個數A、B相加，只求本位之和，暫不管低位送來的進位數，稱之為“半加”，完成半加功能的邏輯電路叫半加器。兩數相加，不僅考慮本位之和，而且也考慮低位來的進位數，稱為“全加”，實現這一功能的邏輯電路叫全加器。

b、加法器

實現多位二進制數相加的電路稱為加法器。根據進位方式不同，有串行進位加法器和超前進位加法器兩種。

2、編碼器

用代碼表示特定信號的過程叫編碼；實現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，輸出是與輸入信號對應的一組二進制代碼。編碼器包括普通編碼器和優先編碼器。

3、譯碼器

把二進制代碼按照愿意轉換相應輸出信號的過程叫譯碼。完成譯碼功能的邏輯電路叫譯碼器。譯碼器的n個輸入，m個輸出應滿足2n≥m。譯碼器有二進制譯碼器、二—十進制譯碼器、數字顯示譯碼器等類型。

4、數據選擇器

數據選擇器（data selector） 根據給定的輸入地址代碼，從一組輸入信號中選出指定的一個送至輸出端的組合邏輯電路。有時也把它叫做多路選擇器或多路調制器（multiplexer）。

5、數據分配器

能夠將1個輸入數據，根據需要傳送到m個輸出端的任何一個輸出端的電路，叫做數據分配器，又稱為多路分配器，其邏輯功能正好與數據選擇器相反。

6、數值比較器

在數字電路中，經常需要對兩個位數相同的二進制數進行比較，以判斷它們的相對大小或者是否相等，用來實現這一功能的邏輯電路就成為數值比較器。

組合邏輯電路設計

一般步驟:

（1） 由實際邏輯問題列出真值表；

（2） 由真值表寫出邏輯表達式；

（3） 化簡、變換輸出邏輯表達式；

（4） 畫出邏輯圖。

例：試用與非門設計一個三變量表決電路，表決規則為少數服從多數。

解: （1） 列真值表

設: 由A、B、C表示三個輸入變量，F表示表決結果。并設A、B、C為1表示贊成，為0表示反對；F為1表示表決通過，為0 表示不通過。

（2） 化簡、求最簡函數表達式

（3） 畫出電路圖