《数字电路与逻辑设计b第3章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电路与逻辑设计b第3章.ppt（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1,3.26基于MSI的组合电路设计,例3.2.5 试用一片7485 和若干门电路实现两个5 位二进制数A4A3A2A1A0 和B4B3B2B1B0的比较。,2,例：用一片7485实现两个5位二进制数A4A3A2A1A0和B4B3B2B1B0的比较。,解：关键在最低位的比较,3,两个5位二进制数A4A3A2A1A0和B4B3B2B1B0的比较,(AB)i=A0,(AB)i=B0,(A=B)i=A0 B0,4,例3.2.6 设计一个CPU 的算术逻辑单元电路（ALU），实现两个16 位二进制数的基本算术和逻辑运算，运算控制端为F1 和 F0，当F1F0 等于00、01、10 和11 时，分别实现
2、逻辑与、逻辑或、算术加法和算术减法运算。,5,6,7,8,当相加结果 S3 S2 S1 S0 为1010时，应进行修正。,解：分析：当小数部分大于4时，整数部分应加1，即,A3A2A1A0,1,CO S3 S2 S1 S0,例 已知BCD码(A3A2A1A0.a3a2a1a0)8421BCD，试用中规模器件和部分门电路设计一个电路将该数四舍五入。,9,选择芯片：7485 和74283。7485实现小数部分与4的比较，74283实现整数部分加1和修正（加6）功能。,需要设计一个“修正”电路F,F=1时表示需要修正,F=0时表示不需要修正。函数F输出1必须满足两个条件：(1)a3a2a1a04;(
3、2)A3A2A1A0=1001;若F1表示条件1，F2表示条件2，则F=F1F2。,10,函数F2真值表,F2=A3A0,11,12,3.3 竞争和冒险,1.竞争,(1)由于连线和集成门有一定的延迟时间，致使同一输入信号经过不同路径到达输出端有先有后（1个或1个以上输入信号变化）；,(2)多个输入信号同时变化，由于变化的快慢不同，致使多个输入信号到达输出端有先有后（2个或2个以上输入信号变化）。,3.3.1 竞争和冒险的概念,13,对于A信号变量而言，它在不同路径上传输，传输到达输出或门的输入端的时间不一样，而这种现象就称为变量的竞争。,冒险：由于竞争的存在，使数字电路输出出现非预期信号的现象
4、。,14,图 3.3.2 冒险的产生,A(d),B=C=1 时,1,1,A,A,A,1,可看出冒险发生在输入信号动态变化的瞬间。,15,按短暂尖峰极性,(a)1型冒险,冒险的分类,(b)0型冒险,16,按产生的原因分为逻辑冒险和功能冒险。,逻辑冒险：由于输入信号经过的路径不同而引起的冒险；,功能冒险：由于若干个信号同时变化，变化的快慢不同而引起的冒险。,17,例1：用代数法判断是否存在逻辑冒险：,解：A是具有竞争条件的变量。,3.3.2 逻辑冒险,判断方法：代数法和卡诺图法,18,例3：判断F=(A+C)(B+C)是否存在逻辑冒险。,解：当A=B=0时，F=CC，在C发生跳变时，可能出现“1”
5、型冒险。,例2：用代数法判断电路是否存在逻辑冒险现象。,解：A和C是具有竞争条件的变量。,变量C不存在冒险现象。,19,判断方法：,1.观察表达式是否某个变量同时以原、反变量的形式存在。2.若有则将其余变量取固定值，是否能得到F=A+A或F=AA的形式，若有，则可能存在逻辑冒险。,结论：与或表达式得到“0”型冒险；或与表达式得到“1”型冒险。,20,2）卡诺图法,例：判断F=AC+BC是否存在逻辑冒险？,结论：取值在两个相切卡诺圈变化时，逻辑冒险可能发生。,21,判断方法：只要有两个存在部分相切，且相切部分没有被另外的卡诺圈包围，则可能存在冒险。冒险发生在其中一个卡诺圈中的最小项对应的取值变为
6、另一卡诺圈中任一最小项对应取值的时刻。,22,在 AC=00 时，或,在 ABD=111 时，,在 BCD=011 时，或,存在0型逻辑冒险。,23,2 功能冒险,例：判断F=AC+BC是否存在功能冒险？,111110（C先于A变化）010 对应的输出函数值为111。,111011（A先于C变化）010 对应的输出函数值为101，出现了“0”型冒险。,24,1.输入变量变化前后，函数值相同；,2.有p（2）个变量同时变化；,3.不变的（n-p）个输入变量组成的乘积项所对应的卡诺圈中，有“1”也有“0”。,则电路中存在功能冒险。,判断方法:,25,1.F(1,0,1)=F(1,1,0)；,2.B
7、和C 2个变量同时变化；,3.A对应的卡诺圈中有“0”也有“1”。,所以，电路中存在功能冒险。,26,例：分析下图所示组合电路，当输入信号ABCD从0100变化到1101、从0111变化到1110以及从1001变化到1011时，是否由冒险现象发生。,解：该组合逻辑电路的逻辑函数表达式为：F=CD+BD+AC,27,F=CD+BD+AC,（1）01001101,可能存在0型功能冒险,不存在逻辑冒险,（2）01111110,不存在功能冒险,可能存在0型逻辑冒险,（3）10011011,可能存在0型逻辑冒险,不存在功能冒险。,28,4.3.4 冒险的消除方法,1）增加多余项，可消除逻辑冒险,例3：F=AC+BC+AC，试用增加多余项的方法消除逻辑冒险。,F=AC+BC+AC+AB,在卡诺圈内部取值变化，不会存在逻辑冒险，因此可以用增加多余卡诺圈的方法，消除逻辑冒险。,29,30,2）加滤波电容（对输出波形边沿要求不高的情况下运用),图 4.3.5 加电容消除冒险,31,其中，F和F*分别表示组合电路加取样脉冲之前、之后的输出。,3）加取样脉冲,32,33,34,解：,由图可知，存在相切的卡诺圈，该电路可能存在0型逻辑冒险。,取样脉冲加在74138的使能端上，如下图所示：,F=m2m3m5m7=m2+m3+m5+m7,35,36,作业题,3.173.203.22,
