双击逻辑转换仪,再点击,则真值表转换到最简表达式,得
到电路的最简表达式,如图5-14中最下面一行所示。
图5-14 最简表达式
4.用逻辑转换仪得到用与非门构成的电路 双击逻辑转换仪,再点击与非门构成的电路,如图5-15所示。
,则表达式转换到与非门,得到用
图5-15 用与非门构成的电路
5.3组合逻辑电路的分析和设计
组合逻辑电路由逻辑门组成,它的输出仅仅由输入逻辑变量来决定,而与这之前的历史状态没有关系。对于给定的组合逻辑电路,推导出输出的逻辑变量和输入的逻辑变量之间的关系的方法是:根据组合逻辑电路写出输出变量与输入逻辑变量的逻辑表达式,并将表达式转换为最简的逻辑表达式,列出真值表后就可以直观地判断该组合逻辑电路的功能。下面将对组合逻辑电路中常用的逻辑器件进行分析和应用。
5.3.1基本逻辑门电路功能测试
通过基本逻辑门电路功能测试使大家掌握常用的基本的逻辑门的功能;熟悉
Multisim9的数字逻辑功能的现实方法以及单刀双掷开关的应用。
1.测试三输入与非门的逻辑功能:用逻辑开关信号作为输入,电压表显示输出信号,测试电路如图5-16所示。
图5-16 与非门逻辑功能测试
5V电源和地分别作为逻辑门输入的高低电平,通过单刀双掷开关选择输入电平,开关向上,表示输入高电平,开关向下,表示输入低电平,测试结果如表5-1所示。
表5-1 三输入与非门74LS10测试结果 A 0 0 0 0 B 0 0 1 1 C 0 1 0 1 输出 1 1 1 1 A 1 1 1 1 B 0 0 1 1 C 0 1 0 1 输出 1 1 1 0 2.测试二输入异或门的逻辑功能如图5-17所示,测试结果如表5-2所示。
图5-17异或门逻辑功能测试 表5-2 异或门74LS86测试结果
A 0 0 B 0 1 输出 0 1 A 1 1 B 0 1 输出 1 0 3.测试两输入与或非门的逻辑功能如图5-18,测试结果如表5-3所示。
图5-18或非门的逻辑功能测试 表5-3或非门74LS02测试结果
A 0 0 5.3.2半加器分析
半加器是一种常用的组合逻辑部件,能进行加数和被加数相加,并根据求和结果给出该位的进位信号。通过对半加器不同组成电路的分析,掌握半加器的电路逻辑功能;熟悉逻辑转换仪的使用。半加器通常用与非门如图5-19,或者由异或门和与门如图5-20组成逻辑电路。下面对图示的半加器进行功能分析。
B 0 1 输出 1 0 A 1 1 B 0 1 输出 0 0
图5-19 由与非门组成的半加器
图5-20 由异或门和与门组成的半加器
用逻辑转换仪分别列出S、C端的真值表,如图5-21、5-22、5-23和5-24所示。
图5-21 S端的真值表
图5-22 C端的真值表
图5-23 S端的真值表
图5-24 C端的真值表
由逻辑转换仪的真值表可知,两种形式的电路所测的值相同,即所实现的功能相同,符合半加器功能。 5.3.3译码器及其应用
常见的MSI(中规模集成电路)译码器有二进制译码器和二—十进制译码器。MSI译码器74LS138是3—8译码器,其逻辑符号如图5-25中的器件U2所示。U2中A、B、C是地址输入端,G1、G2A、G2B是使能端,Y0~Y7是输出端,且输出低电平有效。输入变量的每一种取值组合只能使某一个输出有效。用集成74LS138的译码器组成路基函数发生器,实现函数F?CBA?CBA?CBA?CBA。通过对组合逻辑电路的设计掌握用集成电路设计的方法;熟悉字信号发生器的使用。
1.将三个使能端按允许译码的条件进行处理,即G1接+5V,G2A和G2B接地,于是各输出端的逻辑表达式为:
Y0?CBA,Y1?CBA,Y2?CBA,Y3?CBA, Y4?CBA,Y5?CBA,Y2?CBA,Y2?CBA
2.将输入变量C、B、A与译码器的输入相对应,利用摩根定律进行变换,可得到
F?CBA?CBA?CBA?CBA
F?CBA?CBA?CBA?CBA F?Y0?Y2?Y4?Y7
可见,3—8译码器再加一个与非门,即可实现题目所指定的组合逻辑函数。