体验组合逻辑电路

标签:组合逻辑
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       组合逻辑电路是无记忆数字逻辑电路,其任何时刻的输出仅取决于其输入的组合。

 

       与顺序逻辑电路不同,顺序逻辑电路的输出取决于它们的当前输入和先前的输出状态,从而给它们提供某种形式的存储器。组合逻辑电路的输出仅由其当前输入状态的逻辑功能(在任何给定的瞬间)确定为逻辑“ 0”或逻辑“ 1”。

 

       结果是组合逻辑电路没有反馈,并且施加到其输入的信号的任何变化都会立即对输出产生影响。换句话说,在组合逻辑电路中,输出始终取决于其输入的组合。因此,组合电路是无记忆的。

 

       因此,如果其输入条件之一从0-1或1-0改变状态,则默认情况下,组合逻辑电路的结果输出也将在其设计中具有“无内存”,“时序”或“反馈回路”。

 

       组合逻辑

 

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       组合逻辑电路由“组合”或连接在一起以产生更复杂的开关电路的基本逻辑“与非”门,“或非”门组成。这些逻辑门是组合逻辑电路的基础。组合电路的一个示例是解码器,该解码器将其输入处存在的二进制代码数据转换为许多不同的输出线,一次输出一条等效的十进制代码。

 

       组合逻辑电路可以是非常简单的或非常复杂和任何组合电路可以只用来实现NAND和NOR门,因为这些被归类为“通用”栅极。

 

       指定组合逻辑电路功能的三种主要方法是:

 

       1.布尔代数  –形成代数表达式,显示每个输入变量True或False的逻辑电路的操作,结果为逻辑“ 1”输出。

 

       2.真值表  –真值表通过提供简明列表来定义逻辑门的功能,该简明列表以表格的形式显示门可能遇到的输入变量的每种可能组合的所有输出状态。

 

       3.逻辑图  –这是逻辑电路的图形表示,显示实现逻辑电路的每个单独逻辑门的接线和连接,由特定的图形符号表示。

 

       所有这三种逻辑电路表示如下。

 

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       由于组合逻辑电路仅由单独的逻辑门组成,因此它们也可以被视为“决策制定电路”,而组合逻辑就是将逻辑门组合在一起以处理两个或多个信号,以便根据以下条件产生至少一个输出信号:每个逻辑门的逻辑功能。共同组合电路从个别逻辑门执行期望的应用包括由 多路复用器,解复用器,编码器,解码器,全和半加器等

 

       组合逻辑的分类

 

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       组合逻辑最常见的用途之一是在多路复用器和多路分解器类型的电路中。此处,多个输入或输出连接到公共信号线,逻辑门用于解码地址以选择单个数据输入或输出开关。

 

       一个多路复用器由两个独立的组件组成,一个逻辑解码器和一些固态开关,但是在我们更详细地讨论多路复用器,解码器和解复用器之前,我们首先需要了解这些设备在设计中如何使用这些“固态开关” 。

 

       固态开关

 

       由晶体管组成的标准TTL逻辑设备只能在一个方向上传递信号电流,这只能使其成为“单向”设备,并且对传统的机电开关或继电器的模仿效果很差。但是,一些由FET组成的CMOS开关器件可充当近乎完美的“双向”开关,因此非常适合用作固态开关。

 

       固态开关具有各种不同的类型和额定值,并且使用固态开关有许多不同的应用程序。对于开关应用,它们基本上可以细分为3个不同的主要组,在此组合逻辑部分中,我们将仅关注模拟类型的开关,但原理对于包括数字在内的所有类型都是相同的。

 

       固态开关应用

 

       模拟开关–用于数据交换和通信,视频和音频信号交换,仪表和过程控制电路等。

 

       数字交换机–高速数据传输,交换和信号路由,以太网,LAN,USB和串行传输等。

 

       电源开关–电源和常规“备用电源”开关应用,较大电压和电流的开关等。

 

       模拟双向开关

 

       模拟或“模拟”开关是用于在其处于“ ON”状态时切换数据或信号电流并在其处于“ OFF”状态时阻止它们的类型。通常,“ ON”和“ OFF”状态之间的快速切换由施加到开关的控制栅极的数字信号控制。理想的模拟开关在“ ON”(或闭合)时为零电阻,而在“ OFF”(或断开)时为无限电阻,且R ON值小于1Ω的开关通常可用。

 

       固态模拟开关

 

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       通过将N沟道MOSFET与P沟道MOSFET并联,可以使信号沿任一方向通过,从而使其成为“双向”开关,并且可以确定N沟道还是P沟道器件承载更多的信号电流。取决于输入电压与输出电压之比。两个MOSFET通过两个内部同相和反相放大器切换为“ ON”或“ OFF”。

 

       接触类型

 

       就像机械开关一样,模拟开关有多种形式或触点类型,具体取决于它们提供的“极”和“掷”数量。因此,诸如“ SPST”(单刀单掷)和“ SPDT”(单刀双掷)之类的术语也适用于具有“先断后合”和“先断后合”的固态模拟开关可用的配置。

 

       模拟开关类型

 

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       各个模拟开关可以组合到标准IC封装中,以形成具有SPST(单刀单掷)和SPDT(单刀双掷)以及多通道多路复用器的多种开关配置的设备。

 

       单个IC封装中最常见,最简单的模拟开关是74HC4066,它在单个封装中具有4个独立的双向“ ON / OFF”开关,但是CMOS模拟开关使用最广泛的变体是“ Multi-双向开关”,也称为“多路复用器”和“解复用器” IC,这些将在下一个教程中进行讨论。

 

       组合逻辑总结

 

       总而言之,组合逻辑电路由输入,两个或更多基本逻辑门和输出组成。逻辑门的组合方式使输出状态完全取决于输入状态。组合逻辑电路具有“无存储器”,“时序”或“反馈回路”,操作是瞬时的。组合逻辑电路执行由布尔表达式或真值表逻辑分配的操作。

 

       常见的组合逻辑电路的示例包括:半加法器,全加法器,多路复用器,多路解复用器,编码器和解码器。

 
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解复用器(DEMUX)数字解码器

解复用器也是一种组合逻辑电路,旨在将一条公共输入线切换到几条独立输出线之一。数据分发器(通常简称为多路分解器或简称为“ Demux”)与我们在上一教程中看到的多路复用器完全相反。多路分解器采用一条输入数据线,然后一次将其切换到多条独立输出线中的任何一条。

组合逻辑——优先编码器

优先编码器一次获取所有数据输入,然后在其输出处将其转换为等效的二进制代码。与选择一个单独的数据输入线然后将数据发送到单个输出线或开关的多路复用器不同,数字编码器(通常称为二进制编码器)一次获取所有数据输入,然后将它们转换为单个编码输出。因此,可以说二进制编码器是一种多输入组合逻辑电路,它将输入端的逻辑电平“ 1”数据转换成输出端的等效二进制代码。

用于解码二进制代码的二进制解码器

二进制解码器是由单独的逻辑门构成的另一种组合逻辑电路,与编码器完全相反。名称“解码器”是指将编码信息从一种格式转换或解码为另一种格式,因此二进制解码器使用2 n个输出将“ n”个二进制输入信号转换为等效代码。二进制解码器是另一种类型的数字逻辑设备,根据数据输入线的数量,其输入的2位,3位或4位代码,因此具有一组2位或更多位的解码器将定义为具有n位代码,因此将有可能表示2 n个可能的值。

体验组合逻辑电路

组合逻辑电路是无记忆数字逻辑电路,其任何时刻的输出仅取决于其输入的组合。与顺序逻辑电路不同,顺序逻辑电路的输出取决于它们的当前输入和先前的输出状态,从而给它们提供某种形式的存储器。组合逻辑电路的输出仅由其当前输入状态的逻辑功能(在任何给定的瞬间)确定为逻辑“ 0”或逻辑“ 1”。