数电快速入门（四）（组合逻辑电路的分析以及设计的介绍）

回顾：本系列（三）中我们主要讲到了卡诺图化简法。

2 组合逻辑电路

组合逻辑电路是由各种逻辑门构成的，其逻辑功能可以由一组逻辑函数来确定。

需要注意的是：组合逻辑电路输出的值只与当前时刻输入信号有关，与该时刻之前输入的信号无关。

2.1  组合逻辑电路的分析

定义：组合逻辑电路的分析就是确定组合电路的实现函数，并从中导出逻辑函数或者真值表来描述该电路的逻辑功能。

分析一般步骤：

（1）根据所给的逻辑电路图，写出逻辑函数表达式。（小技巧：从电路的输入端开始写起，然后逐级写出各级门电路的输出函数，直到输出端）

（2）根据已写出的输出逻辑函数表达式，列出该电路的真值表

（3）由真值表或逻辑函数表达式分析电路功能

分析步骤可简化为以下流程：

逻辑电路------逻辑函数表达式------真值表------分析逻辑电路功能

2.1.1 实例

 解析：

（1）首先根据上文步骤一给该逻辑电路分级，写出每一层表达式（如图中P1为第一层，P2、P3、P4为第二层，最后输出端为第三层得出解析中（1））

（2）然后根据化简后最后逻辑表达式(式子中的*为点乘)写出了真值表

（3）最后分析逻辑功能，发现当ABC全等于1或0时，逻辑函数才会等于1，所以该逻辑电路为"一致电路"

根据步骤很快的就能分析出结果。

2.2 组合逻辑函数的设计

组合逻辑函数的设计和分析有所不同，分析是你先获得的是逻辑电路，然后通过分析获得该电路的逻辑功能；而设计是刚好相反是步骤，是告诉你需要满足的功能（一般来说真值表可直接写出来），然后设计逻辑电路。

分析：逻辑电路------逻辑功能

设计：逻辑功能------逻辑电路

2.2.1 实例

设计一个“逻辑不一致电路”。要求四个输入变量取值不一致时，输出为1；取值一致时输出为0.

解析：

（1）先根据逻辑功能描述写出真值表，如下图所示（将四个输入变量设置为A、B、C、D，F为逻辑函数的取值）：

A	B	C	D	F
0	0	0	0	0
0	0	0	1	1
0	0	1	0	1
0	0	1	1	1
0	1	0	0	1
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	1	1	1
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1
1	0	1	1	1
1	1	0	0	1
1	1	0	1	1
1	1	1	0	1
1	1	1	1	0

（2）由真值表写出函数逻辑表达式

（*为点乘）

（3）由函数逻辑表达式画出逻辑电路

根据实例2.1.1电路图的连线形式和本系列前面的门电路符号画出即可。

2.3 组合逻辑函数中的冒险（了解）

前面讨论的组合逻辑函数电路都是在理想情况中进行的，没有考虑电路中的连线及逻辑门的延迟时间，也没有考虑到电路中信号变化的过渡时间（瞬态工作状态）。实际中这些影响很大，当考虑到这些因素的时候，在信号变化的瞬间可能会出现错误的输出，这种现象称为冒险现象。

根据产生条件不同，可分为静态冒险和动态冒险。

静态冒险：是指输入变化前后，稳态输出保持不变，但在变化瞬间会产生毛刺，如0-1-0（静态1冒险）、1-0-1（静态0冒险）。

动态冒险：是指输入变化前后，稳态输出发生改变，且在输入变化过程中会，输出出现短暂的反复现象，如：0-1-0-1,1-0-1-0.（动态冒险一般由电路前级静态冒险引起，一般来说前级静态冒险消除，则动态冒险消除）

2.3.1 实例

 如上图（a）所示，该电路逻辑表达式为，因此不管A是1或0，稳态输出总是1，如上图（b）所示，当A变化为1-0时（第一条虚线处），从理论上应该瞬间就从0到1，但是由于非门产生延迟，导致的变化发生滞后，这样当两个输入都为0的情况下，F有短暂的输出0（该窄波即为“毛刺”），所以变成1-0-1的静态0冒险。