A 组合逻辑电路的分析和设计方法

A.a 组合逻辑电路的特点及描述

<1>逻辑电路分类
根据逻辑功能的不同，可把数字电路分为组合逻辑电路（Combinational Logic Circuit）和时序逻辑电路（Sequential Logic Circuit）两大类。
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<2>组合逻辑电路的特点
功能上——任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。（入变出即变）

电路结构上——只有逻辑门组成，不包含记忆元件，输出和输入之间无反馈。

<3>逻辑功能的描述

A.b 组合逻辑电路的分析

<1>基本概念
分析：已知电路形式，找出输入、输出的逻辑关系（电路功能）
目的：求出逻辑功能或证明给定的逻辑功能正确与否

设计：已知输入、输出的逻辑关系（电路功能），完成电路形式。
目的：实现最简化的某种逻辑功能电路。

<2>组合逻辑电路的一般分析方法
Step1:从输入到输出逐级写出逻辑函数式，最后得到输入变量表示的输出逻辑函数式子；
Step2:用公式法或卡诺图化简逻辑函数式
Step3:列出真值表
Step4:分析描述电路的逻辑功能
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A.c 组合逻辑电路的门级电路设计

<1>基本概念
所谓设计：即根据给出的实际逻辑问题，求出实现这个逻辑功能的最简逻辑电路
所谓最简：是指所用器件最少，器件种类最少，而且器件之间的连线也最少。

<2>一般设计步骤
1 进行逻辑抽象：

分析事件的因果关系，确定输入和输出变量
定义逻辑状态（0或1）的含义
根据给定的因果关系列出真值表

2 写出逻辑函数式
3 选定器件的类型
4 将逻辑函数化简或交换成适当形式
5 画出逻辑电路图
（九）【数电】（组合逻辑电路）组合逻辑电路的分析和设计方法

（九）【数电】（组合逻辑电路）组合逻辑电路的分析和设计方法

A.d 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象

<1>竞争-冒险现象及成因
成因：当两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变时（一个从1变为0，一个从0变为1），由于存在时刻上的差异，使两个信号在 $\Delta t$ 的极短时间内同时为高电平或低电平，从而产生尖峰脉冲，不符合门电路稳态下的逻辑功能，产生内部噪声。
（九）【数电】（组合逻辑电路）组合逻辑电路的分析和设计方法
左边：某时刻A还没变为低电平，B已经变为高电平，这一时刻输出为高电平
右边：某时刻A已经变为低电平，B依然是低电平，此时输出低电平
<2>基本概念
竞争——门电路两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变（一个从1变为0，一个从0变为1）的现象叫竞争。
竞争-冒险——在竞争中不一定产生尖峰脉冲。由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象叫做竞争-冒险。
<3>检查竞争-冒险现象的一般方法
1 可通过逻辑函数式判断组合逻辑电路中是否有竞争-冒险存在。只要输出端的逻辑函数在一定条件下能化简为 $Y=A\cdot\overline{A}$ 或 $Y=A+\overline{A}$ 的形式，则可判定为存在竞争-冒险（此方法适用于任何瞬间只可能有一个输入变量改变状态的情款。）
2 用计算机辅助分析
3 在实验检查
<4>消除竞争-冒险现象的一般方法
1 接入滤波电容
尖峰脉冲一般都很窄（几十ns以内），只要在输出端并接一个很小的滤波电容Cf(TTL)电路中通常为几十~几百皮法），就足以将尖峰脉冲的幅度削弱至门电路的阈值电压以下。
（九）【数电】（组合逻辑电路）组合逻辑电路的分析和设计方法
优点：简单易行
缺点：增加了输出电压波形的上升和下降时间，使波形变坏。

2 引入选通脉冲p

优点：简单，不需增加电路元件
缺点：正常的输出信号也将变成脉冲信号，宽度和选通脉冲相同，且此选通脉冲必须与输入信号同步。