组合逻辑电路的设计方法

组合逻辑电路的设计：是根据给定的实际逻辑问题，求出实现其逻辑功能的最简单的逻辑电路。

一、组合逻辑电路的设计方法

组合逻辑电路的设计可以按以下步骤进行：

1、分析设计要求，设置输入和输出变量

2、列真值表

3、写出逻辑表达式，并化简

4、画逻辑电路图

二、组合逻辑电路的设计方法的例示：有一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感3种类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中2种或2种以上类型的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号。试设计一个产生报警控制信号的电路。

解：令A，B，C分别代表烟感，温感和紫外光感三种火灾探测器发出的控制信号，用1表示发生火灾，用0表示无火灾；令Y代表报警控制信号，用1表示发出火灾报警控制信号，用0表示不发出火灾报警控制信号。

根据以上分析可以列出如表所示的真值表。

由表可以写出逻辑表达式为：

如果作以下变换：Y=AB+AC+BC，则可利用一个与或非门加一个非门实现，其逻辑电路图如图所示：

三、组合逻辑电路的分析：根据给定的逻辑电路图，求出电路的逻辑功能。

组合逻辑电路分析的主要步骤如下：

（1） 用逻辑图写表达式：可以从输入到输出逐级推导，写出电路输出端的逻辑表达式。

（2） 化简表达式：在需要时，用分式化简法或者卡诺图化简法将逻辑表达式化为最简式。

（3） 列真值表：将输入信号所有可能的取值组合代入化简后的逻辑表达式中进行计算，列出真值表。

（4） 描述逻辑功能：根据逻辑表达式和真值表，对电路进行分析，最后确定电路的功能。

一、什么是组合逻辑电路？

在数字电路中,根据逻辑功能的不同,我们可以将数字电路分成两大类,一类叫做组合逻辑电路、另一类叫做时序逻辑电路。本次主要讲解组合逻辑电路的原理、应用和Verilog实现。

组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。

我们从图中可以看出,左侧的X是表示它的输入变量,右侧的Y是表示它的输出变量,对于这种电路,它的输出Y仅仅与当时的相应输入X有关系,而与之前的输入X是没有关系的,像这种电路,我们就称它为组合逻辑电路。

二、如何分析组合逻辑电路？

了解了什么是组合逻辑电路之后， 我们应该如何去分析电路？如果有了电路图，我们用什么方法可以快速准确知道它所实现的逻辑功能？

上图给出了组合逻辑电路的分析方法和流程，具体每一步如何实现，不记得的同学可以复习数电基础，温习一下公式化简、卡诺图化简、真值表等内容。

三、如何设计组合逻辑电路？

由上面我们可以知道，分析组合逻辑电路是根据给定的组合电路逻辑图,分析出其逻辑功能。那么设计组合逻辑电路是分析组合逻辑电路的逆过程,我们要根据给定的逻辑功能要求,设计出一个能实现这种功能的最简逻辑电路。

首先要根据逻辑功能建立真值表，通过真值表写出逻辑函数表达式，再进行表达式化简，再根据化简后的函数表达式画出逻辑电路图。

四、竞争与冒险

1、竞争冒险的产生

当一个逻辑门的两个输入端的信号同时向相反方向变化时，从变化开始到达稳定状态所需的时间不同，称为竞争。

逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲（又称过渡干扰脉冲）的现象，称为冒险。