组合逻辑电路中,有两个方面的问题是我们十分关注:第一个是对于给定的组合电路,确定其逻辑功能,即组合电路的分析;第二个是对于给定的逻辑功能要求,在电路上如何实现它,即组合电路的设计。要解决这两方面的问题必须把门电路和逻辑代数的知识紧密地联系起来。
4.2.1组合逻辑电路一般分析方法
分析组合逻辑电路的目的,就是针对给定的组合电路利用门电路和逻辑代数知识,确定电路的逻辑功能。也是我们了解和掌握组合电路模块逻辑功能的主要手段。组合电路的分析步骤大致如下:
1.根据给定的逻辑电路图,写出各输出端的逻辑表达式;
2.对各逻辑表达式进行化简与变换;
3.列出真值表;
4.逻辑功能的评述。
在分析的过程中,完成第二步即通过对输出表达式的化简与变换,若逻辑功能已明朗,则可通过表达式进行逻辑功能的评述;一般情况下,必须分析真值表中输出和输入之间取值关系,才能准确判断电路的逻辑功能。
4.2.2 组合电路分析举例
下面举例说明组合电路的分析方法。
例4.2.1 试分析确定图4.2.1所示组合电路的逻辑功能。
解 1.根据给定的逻辑电路图,写出输出逻辑表达式。根据组成电路各逻辑门的功能,从输入到输出逐级写出各逻辑门的逻辑门函数表达式。
(4.2.1)
输出函数表达式为
(4.2.2)
2.输出表达式(4.2.2)已经是最简表达式,不需要化简和变换,并且由表达式可直接判断电路的逻辑功能,因为表达式(4.2.2)和异或逻辑运算的逻辑表达式完全一致,故可确定图4.2.1表示的组合电路实现了异或逻辑功能。
例4.2.2 试分析确定图4.2.2所示组合电路的逻辑功能。
解 1.根据给定的逻辑电路图,写出输出逻辑表达式。
(4.2.3)
(4.2.4)
2.对输出表达式进行化简和变换。
运用代数化简法,式(4.2.4)可化简如下:
3.由表达式(4.2.5)可列出真值表如表4.2.1所示
4.逻辑功能的评述。
根据真值表,分析输出、输入之间的取值关系可知,仅当输入量A、B、C取值都为0或都为1时,输出Y的值为1,其他情况输出Y均为0。或者说三个输入量取值一致时输出才为1,三个输入量取值不一致时输出为0。所以该电路具有检查输入信号是否一致的逻辑功能,一旦输出为0,则表明输入不一致。这种电路通常被称为不一致电路。在一些可靠性要求较高的系统中,往往采用几套设备同时工作,一旦运行结果不一致,不一致电路便发报警信号。