数字逻辑与数字集成电路-第2章1.ppt

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1、第2章组合逻辑电路CombinationalLogicCircuit2.1引言2.2门电路2.3常用的中规模组合逻辑电路2.4运算器与ALU2.5组合逻辑电路中的竞争与冒险问题2.1组合逻辑引言组合逻辑的概念组合逻辑函数的输出状态取决于所有输入的状态“逻辑组合”。如与非、与或逻辑等。组合逻辑电路的特点：1）电路的输出只是和输入的当前状态有关，和过去的状态无关。2）区别于时序电路：和过去的状态有关。组合逻辑：电路的输出只是和当前状态有关，和过去的状态无关。abcabc理想情况：门电路没有延迟t0t1t2t3

2、组合逻辑：电路的输出只是和当前状态有关，和过去的状态无关。abcabc实际情况：门电路存在延迟组合逻辑：电路的输出只是和当前状态有关，和过去的状态无关。abcabc实际情况：门电路存在延迟前沿延迟与后沿延迟不相等典型的组合逻辑电路（1）门电路（Gates）（2）译码电路（Decoders）编码电路（Encoders）（3）数据选择电路（Multiplexer）（多路开关）或数据选择器（DataSelector）（4）加法器（Adders）算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnits)（5）奇偶校

3、验电路参考讲义：第3章前三节，第4章集成电路的分类按功能分：数字电路、线性电路（模拟电路）两大类数字电路：从门电路到微处理器、存储器等多种按半导体制造工艺：双极型(TTL,LTTL,STTL,LSTTL,ECL…)MOS(PMOS,NMOS,CMOS,BiCMOS…)目前最常用的工艺:CMOS（互补金属氧化物半导体）按封装（外形）分：双列直插、表面封装、BGA(BallGridArray)速度功耗集成度TTL(晶体管晶体管逻辑）快大低MOS（金属氧化物半导体）慢小高两大类工艺技术的特点：集成电路发展历史“

4、集成电路”(IC)是相对“分立原件”而言的，是所有以半导体工艺将电路集成到一块芯片的器件总称。半导体制造工艺的发展带动了集成电路的更新换代。VLSI时代存储器件制造工艺带动了整个微处理器的更新换代。摩尔定律：每18个月集成度翻一翻。集成电路内部的连线宽度是主要的指标:0.8m,0.35m,0.25m,0.18m,0.13m…….集成电路发展历史（续）（1）SmallScaleIC（SSI）小规模IC1965年规模：10个门/片电路以下主要产品：门电路触发器（FlipFlop）集成电路发展历史（续

5、）（2）MediumScaleIC（MSI）中规模IC1970年规模：10－100个门/片主要产品：逻辑功能部件4位ALU（8位寄存器）集成电路发展历史（续）（3）LargeScaleIC（LSI）大规模IC1976年规模：100－1000个门/片主要产品：规模更大的功能部件存储器，8位CPU集成电路发展历史（续）（4）VerylargeScaleIC（VLSI）超大规模IC80年代初规模：1000个门以上多个子系统集成集成电路发展历史（续）（5）UltralargeScaleIC（ULSI）甚大规模IC

6、（微处理器等）每隔18个月，集成度翻一翻价格1/2品种多性能高2.2门(Gate)电路构成数字逻辑电路的基本元件门电路的逻辑功能典型与非门电路结构与非门电路的外特性与级连集电极开路（OC）与非门三态门实际的与非门器件1714874LS002输入4与非门1714874LS308输入与非门与非门（NAND——NOT-AND）功能：实现用“0”封锁电路，其中C为控制端PCFABFC与或非门（AND-OR-INVERT）实现“与或非”逻辑+ABFCD与或非门应用(一）实现封锁+ABFCDEE=1F=0实现封锁与或

7、非门应用（二）数据选择当S＝1时，A被选中F+ACS当S＝0时，C被选中关于门电路的几点说明先”与”后”非”和先”非”后”或”等价先”或”后”非”和先”非”后”与”等价PCFPCF+PCFPCF+正逻辑与负逻辑在逻辑电路中，常把电平的高、低和逻辑0、1联系起来，若H=1,L=0,称正逻辑；若H=0,L=1,称负逻辑。在本课程中，一律采用正逻辑。S输出信号输入信号R10正逻辑01负逻辑正逻辑与负逻辑ABFLLHLLHHHHHHLABF001001111110ABF110110000001功能表正逻辑负逻辑2

8、.2门电路门电路的逻辑结构典型TTL与非门电路工作原理与非门电路的外特性与级连集电极开路(OC)与非门三态门最简单的二值逻辑——开关S输出信号输入信号R10正逻辑开关打开，V0＝“H”开关闭合，V0＝“L”晶体管的工作状态cbe+-+-截止状态Vb<0.7v,Ib=0,Ic=0,cbe饱和状态Ic<Ib,Vb=0.7v,Vc=0.3v,cbe放大状态Vb=0.7v,Ic=Ib双极型三极管的输入特性iB0Von=0.7V