《数字电子技术基础》教案第三课时章节或第三章组合逻辑电路课题名称①概述②算术运算电路③信号变换电路教学内容④数值比较器③组合逻辑电路中的竞争冒险③组合逻辑电路应用举例①了解组合逻辑电路的定义②掌握组合逻辑电路的分析③掌握组合逻辑电路的设计教学目标④熟悉逻辑函数式的最佳化问题③熟悉中规模组合逻辑电路（译码器、编码器、全加器、数据选择器和数值比较器）的原理、功能和应用③了解组合逻辑电路的瞬态现象一一竞争冒险教学要点：①组合逻辑电路的分析与设计②中规模组合逻辑电路（译码器、编码器、全加器、数据选择器和数值比较器）教学要点的原理、功能和应用及难点教学难点：①组合逻辑电路的瞬态现象--竞争冒险②逻辑函数式的最佳化问题复习要点本章是在第一章数字逻辑代数基础学完之后进行的在学习本章之前要复习逻辑或题目函数的化简方法（包括公式法和卡诺图法），熟悉逻辑函数式的最佳化教学难点的解决方法：理论教学时配合图解法仔细讲解教学方法与主要教学方法说明：教学手段可制作PPT形象说明说明教学手段、教具的使用：运用多媒体教学
《数字电子技术基础》教案 第三 章 课时章节或 课题名称 第三章 组合逻辑电路 教学内容 ①概述 ②算术运算电路 ③信号变换电路 ④数值比较器 ⑤组合逻辑电路中的竞争冒险 ⑥组合逻辑电路应用举例 教学目标 ①了解组合逻辑电路的定义 ②掌握组合逻辑电路的分析 ③掌握组合逻辑电路的设计 ④熟悉逻辑函数式的最佳化问题 ⑤熟悉中规模组合逻辑电路(译码器、编码器、全加器、数据选择器和数值比较 器)的原理、功能和应用 ⑥了解组合逻辑电路的瞬态现象-竞争冒险 教学要点 及难点 教学要点： ①组合逻辑电路的分析与设计 ②中规模组合逻辑电路(译码器、编码器、全加器、数据选择器和数值比较器) 的原理、功能和应用 教学难点： ①组合逻辑电路的瞬态现象-竞争冒险 ②逻辑函数式的最佳化问题 复习要点 或题目 本章是在第一章数字逻辑代数基础学完之后进行的.在学习本章之前,要复习逻辑 函数的化简方法(包括公式法和卡诺图法),熟悉逻辑函数式的最佳化 教学方法与 教学手段 说明 教学难点的解决方法： 理论教学时配合图解法仔细讲解 主要教学方法说明： 可制作 PPT 形象说明 教学手段、教具的使用： 运用多媒体教学
《数字电子技术基础》教案第三教学时间安排①概述②算术运算电路2学时③信号变换电路教学时间④数值比较器4学时安排组合逻辑电路中的竞争冒险6学时③组合逻辑电路应用举例其他（提问、讨论等）时间安排：每2学时大概安排5一10分钟时间预习：第一章数字逻辑代数基础，复习逻辑函数的化简方法（包括公式法和卡诺法），熟悉逻辑函数式的最佳化作业布置思考题：P281.1—1.5（预习、思练习：P29房1.6—1.18考题、练参考资料：习、参考资①《数字电子技术常见题型解析及模拟题》王公望主编料等）西北电子工业出版社王淑娟付主编②《数字电子技术常见题型解析及模拟题》蔡惟铮主编国防工业出版社
《数字电子技术基础》教案 第三 章 教学时间 安排 教学时间安排 ①概述 ②算术运算电路 2 学时 ③信号变换电路 ④数值比较器 4 学时 ⑤组合逻辑电路中的竞争冒险 ⑥组合逻辑电路应用举例 6 学时 其他（提问、讨论等）时间安排： 每 2 学时大概安排 5—10 分钟时间 作业布置 （预习、思 考题、练 习、参考资 料等） 预习：第一章数字逻辑代数基础，复习逻辑函数的化简方法(包括公式法和卡诺 法),熟悉逻辑函数式的最佳化 思考题：P28 1.1—1.5 练习：P29 1.6—1.18 参考资料： ①《数字电子技术常见题型解析及模拟题》 王公望 主编 西北电子工业出版社 ②《数字电子技术常见题型解析及模拟题》 蔡惟铮 主编 王淑娟 付主编 国防工业出版社
《数字电子技术基础》教案第三第三章组合逻辑电路本章提要：本章既介绍算术运算电路、信号变换电路、数字比较器等常用组合逻辑电路的工作原理和使用方法，又介绍CMOS、LSTTL集成芯片在工程设计中的应用。通过本章的学习，应达到以下要求：1、掌握半加器、全加器、常用算术/逻辑运算单元等运算电路集成芯片的工作原理和使用方法；2、掌握典型的译码器、编码器、数据选择器、数据分配器等信号变换电路集成芯片的工作原理和使用方法：3、了解数值比较器的工作原理和扩展方法：了解组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。会进行基本组合逻辑电路的应用设计。3.1概述数字电路按逻辑功能和电路结构的不同特点来划分可分为两类：组合逻辑电路、时序逻辑电路。在任何时刻，输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路以前的状态无关的逻辑电路称为组合逻辑电路。下面介绍组合逻辑电路的分析和设计方法。组合逻辑电路的特点是：(1)输出与输入之间没有反馈延时通路(2)电路中没有记忆元件组合逻辑电路的表示方法除函数表达式外，还可以由真值表、卡诺图、逻辑电路图来表达，实际上由一种表示方法可推出另一种表示方法。3.1.1组合逻辑电路的分析组合逻辑电路分析的主要任务是根据其逻辑电路图确定逻辑功能。一般可采用下列步骤分析：①写出逻辑图输出端的逻辑表达式②化简和变换逻辑表达式③列出真值表④根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定电路的逻辑功能，并可附加简单说明。下面举例说明组合逻辑电路的分析方法。例3.1试分析图3.1所示逻辑电路的逻辑功能，要求写出表达式，列出真值表。解：（1）从给出的逻辑图，由输入向输出的电路关系，写出各逻辑门的输出表达式：T=AB,T,=AAB,T,=BAB,F=AABBAB（2）进行逻辑变换和化简：AB图3.1F- AABBAB=AAB+BAB= A(A + B)+ B(A + B)=AB+AB（3）写出真值表如表3.1所示。（4）由表达式和真值表可知：图3.1所示逻辑电路实现的逻辑功能是“异或“运算
《数字电子技术基础》教案 第三 章 第三章 组合逻辑电路 本章提要： 本章既介绍算术运算电路、信号变换电路、数字比较器等常用组合逻辑电路的工作原理和使用方法，又介绍 CMOS、 LSTTL 集成芯片在工程设计中的应用。 通过本章的学习，应达到以下要求： 1、掌握半加器、全加器、常用算术/逻辑运算单元等运算电路集成芯片的工作原理和使用方法； 2、掌握典型的译码器、编码器、数据选择器、数据分配器等信号变换电路集成芯片的工作原理和使用方法； 3、了解数值比较器的工作原理和扩展方法；了解组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。会进行基本组合逻辑电路的应 用设计。 3.1 概述 数字电路按逻辑功能和电路结构的不同特点来划分可分为两类：组合逻辑电路、时序逻辑电路。 在任何时刻，输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路以前的状态无关的逻辑电路 称为组合逻辑电路。下面介绍组合逻辑电路的分析和设计方法。 组合逻辑电路的特点是： (1)输出与输入之间没有反馈延时通路 (2)电路中没有记忆元件 组合逻辑电路的表示方法除函数表达式外，还可以由真值表、卡诺图、逻辑电路图来表达，实际 上由一种表示方法可推出另一种表示方法。 3.1.1 组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路分析的主要任务是根据其逻辑电路图确定逻辑功能。一般可采用下列步骤分析：①写出逻 辑图输出端的逻辑表达式②化简和变换逻辑表达式③列出真值表④根据真值表和逻辑表达式对逻辑电 路进行分析，最后确定电路的逻辑功能，并可附加简单说明。 下面举例说明组合逻辑电路的分析方法。 例 3.1 试分析图 3.1 所示逻辑电路的逻辑功能，要求写出表达式，列出真值表。 解：（1）从给出的逻辑图，由输入向输出的电路关系，写出各逻辑门的输出表达式： T1 = AB , T2 = AAB , T3 = BAB , F = AABBAB （2）进行逻辑变换和化简： F = AABBAB AB AB A A B B A B AAB BAB = + = + + + = + ( ) ( ) （3）写出真值表如表 3.1 所示。 （4）由表达式和真值表可知：图 3.1 所示逻辑电路实现的逻辑功能是“异或“运算
《数字电子技术基础》教案第三表3.1例3.1的真值表BCA0000111011103.1.2组合逻辑电路的设计组合逻辑电路设计的任务是根据给定的逻辑问题（课题），设计出能实现其逻辑功能的组合逻辑电路，最后画出实现逻辑功能的电路图，当逻辑门设计组合逻辑电路时，要求使用的芯片最少、连接线最少。实际上，组合逻辑电路的设计与分析过程是相反的工作。用小规模集成电路设计组合逻辑电路般步骤如下：①分析设计任务，确定输入变量、输出变量，找到输出与输入之间的因果关系，列出真值表。②由真值表写出逻辑表达式。③化简、变换逻辑表达式，并画出逻辑图。这样逻辑电路原理设计的工作任务就完成了，实际设计工作还包括集成电路芯片的选择，电路板工艺设计，安装、调试等内容。例3.2设计一个用来判别一位十进制数的8421BCD码是否大于5的电路。如果输入值大于或等于5时，电路输出为1；当输入小于5时，电路输出为0。注意：一位十进制数在数字电路中用四位二进制数表示。十进制数X与四位二进制数ABCD的关系是X=8A+4B+2C+D，该电路用于实现十进制数的四舍五入运算。第一步：根据题意列出真值表。由于8421BCD码每一位数都是由四位二进制数组成，且其有效编码为0000～1001，而1010～1111是不可能出现的，故在真值表中当做任意项d来处理。其真值表如表3.4所示。表3.4例3.4的真值表输入对应的8421BCD码输出十进制数EABcD0000001000112000103001114010005001116011007011118000019001111001I0010111111120110013110111411001151111第二步：根据真值表写出其最小项表达式。F=m(5,6,7,8,9)+d(10,11,12,13,14,15)由于图3.5所示的卡诺图不难化简得到最简“与一或“表达式，并写出其与非的表达式分别为：
《数字电子技术基础》教案 第三 章 表 3.1 例 3.1 的真值表 A B C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 3.1.2 组合逻辑电路的设计 组合逻辑电路设计的任务是根据给定的逻辑问题（课题），设计出能实现其逻辑功能的组合逻辑电 路，最后画出实现逻辑功能的电路图，当逻辑门设计组合逻辑电路时，要求使用的芯片最少、连接线最 少。实际上，组合逻辑电路的设计与分析过程是一个相反的工作。用小规模集成电路设计组合逻辑电路 一般步骤如下：①分析设计任务，确定输入变量、输出变量，找到输出与输入之间的因果关系，列出真 值表。②由真值表写出逻辑表达式。③化简、变换逻辑表达式，并画出逻辑图。这样逻辑电路原理设计 的工作任务就完成了，实际设计工作还包括集成电路芯片的选择，电路板工艺设计，安装、调试等内容。 例 3.2 设计一个用来判别一位十进制数的 8421BCD 码是否大于 5 的电路。如果输入值大于或等于 5 时，电路输出为 1；当输入小于 5 时，电路输出为 0。注意：一位十进制数在数字电路中用四位二进 制数表示。十进制数 X 与四位二进制数 ABCD 的关系是 X=8A+4B+2C+D，该电路用于实现十进制数的四 舍五入运算。 第一步：根据题意列出真值表。 由于 8421BCD 码每一位数都是由四位二进制数组成，且其有效编码为 0000～1001，而 1010～1111 是不可能出现的，故在真值表中当做任意项 d 来处理。其真值表如表 3.4 所示。 表 3.4 例 3.4 的真值表 十进制数 输入对应的 8421BCD 码 输出 A B C D E 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 1 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 1 10 1 0 1 0 0 11 1 0 1 1 1 12 1 1 0 0 0 13 1 1 0 1 1 14 1 1 1 0 0 15 1 1 1 1 1 第二步：根据真值表写出其最小项表达式。 F =m(5,6,7,8,9) +d(10,11,12,13,14,15) 由于图 3.5 所示的卡诺图不难化简得到最简“与一或“表达式，并写出其与非的表达式分别为：
《数字电子技术基础》教案第三F=A+BD+BCF=A+BD+BC= A.BD.BC第三步：根据简化的与非表达式画出如图3.6所示的逻辑电路图。CDA1300ol1&10LdD-图3.5例3.4的卡诺图图3.6例3.4的逻辑图3.1.3组合逻辑电路设计中应注意的问题上面介绍的是组合逻辑电路的一般设计方法，实际遇到的问题往往比较复杂。下面对设计过程常见的问题进行讨论。1.输入端的限制问题（扇入问题）（1）多余输入端的处理（如图2.48，图2.49所示的处理方法）（2）电路提供的输入端少于实际需要的输入端。当集成电路的输入端少于实际电路需要的输入端数时，比输入有多余端的处理措施复杂得多，通常采用分组的方法进行解决。2.扇出问题在我们设计电路时，最终电路可能存在一个门电路的输出带的负载非常多，可能超过器件的带负载能力，由于负载一般为同系列的门电路，故这类问题通常叫做扇出问题。解决这种问题通过可通过两种方法：一种是采用扇出系数大的门作为输出（选择器件手册中称为带缓冲的门），这种门的扇出可达20个，是可以满足要求的。另一种方法是采用分组的方法增加驱动能力。3.2算术运算电路数字系统的基本任务之一是进行算术运算。因为加、减、乘、除均可以利用加法来实现，所以加法器便成为数字系统中基本的运算单位。3.2.1半加器电路半加器是只考虑两个加数本身相加，而不考虑来自低位进位的逻辑电路。设计一位二进制半加器，输入变量有两个，分别为加数A和被加数B：输出也有两个，分别为和数S和进位C。列真值表如表3.5所示。表3.5半加器的真值表ABsC0000001100110111由真值表写逻辑表达式：S=AB+ABC=AB画出逻辑图如图3.7所示，它是由异或门和与门组成的，也可以用与非门实现
《数字电子技术基础》教案 第三 章 A BD BC F A BD BC F A BD BC = • • = + + = + + 第三步：根据简化的与非表达式画出如图 3.6 所示的逻辑电路图。 3.1.3 组合逻辑电路设计中应注意的问题 上面介绍的是组合逻辑电路的一般设计方法，实际遇到的问题往往比较复杂。下面对设计过程常 见的问题进行讨论。 1.输入端的限制问题（扇入问题） （1）多余输入端的处理（如图 2.48，图 2.49 所示的处理方法） （2）电路提供的输入端少于实际需要的输入端。 当集成电路的输入端少于实际电路需要的输入端数时，比输入有多余端的处理措施复杂得多，通 常采用分组的方法进行解决。 2.扇出问题 在我们设计电路时，最终电路可能存在一个门电路的输出带的负载非常多，可能超过器件的带负 载能力，由于负载一般为同系列的门电路，故这类问题通常叫做扇出问题。 解决这种问题通过可通过两种方法：一种是采用扇出系数大的门作为输出（选择器件手册中称为 带缓冲的门），这种门的扇出可达 20 个，是可以满足要求的。另一种方法是采用分组的方法增加驱动 能力。 3.2 算术运算电路 数字系统的基本任务之一是进行算术运算。因为加、减、乘、除均可以利用加法来实现，所以加 法器便成为数字系统中基本的运算单位。 3.2.1 半加器电路 半加器是只考虑两个加数本身相加，而不考虑来自低位进位的逻辑电路。 设计一位二进制半加器，输入变量有两个，分别为加数 A 和被加数 B；输出也有两个，分别为和 数 S 和进位 C。列真值表如表 3.5 所示。 表 3.5 半加器的真值表 A B S C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 由真值表写逻辑表达式: = = + C AB S AB AB 画出逻辑图如图 3.7 所示，它是由异或门和与门组成的，也可以用与非门实现