4.2 MSI组合逻辑电路
MSI具有以下 优点,（ MSI与 SSI实现电路相比较）
1）结构简单，体积小。 2）功耗低；
3）可靠性高； 4）成本低；
5）有利于设计和维修。
随着半导体技术的发展,在一个半导体芯片上集成的电子元件数目越来越多,并按集成的电子元件数目的多少划分为,
SSI,10门以下 /片,每片含 100个元件以下。
MSI,13 ~ 99个门 /片，每片含 1000 ~ 10000个元件，每片少于 256位。
基于上述原因，使得 MSI电路在逻辑设计中的应用日益广泛，而 SSI的设计只是在大规模集成电路难于实现的逻辑功能或经济上不合算时，才采用 SSI电路来设计。
通常，人们把 MSI称为 逻辑部件 （或者称为 功能模块 ）。其原因在于 MSI能完成一些独立的逻辑功能。
对于 MSI,要求掌握好以下二点,
（ 1） IC的功能；
（ 2） IC的设计方法。
一?编码器将有特定含义的输入信号编成不同代码输出的组合逻辑电路，称为 编码器 。
主要介绍的内容有：
编码器译码器数据选择器比较器加法器奇偶校验器
1?二进制编码器 （ P73）
I0 ~ I7,输入信号 ;
A?B?C：输出信号 。 ——称为 8/3编码器。
2）根据真值表可写出
A?B?C的表达式,
1）列真值表由真值表可知,输入信号为 8位,它应有
28=256个状态,但实际上则只用 8种状态,其余的
248个状态为 约束项,
利用约束项进行化简就可获得 A?B?C的最简
“与 -或”式。
2?优先编码器
8/3优先编码器,典型芯片 74148。 （ P74）
根据以上分析，我们可知普通二进制编码器具有一个 缺点,八个输入信号 不允许同时出现二个以上的,1”，如出现二个以上的输入信号，电路就会 出错 。为克服这个缺点，
下面介绍优先编码器。
74148除 YEN端外各输入端、输出端都是 低电平有效。
8/3线优先编码器 74148功能表分析,74148的功能
① EN=1，编码器 禁止工作 。
② EN=0，编码器 工作 。
→ 表示没有请求信号。
→ 表示输出无效。
→ 表示输出有效。
强调：
① YEN=0,YEX=1?（ 不工作 ）输出无效。
② YEN=1,YEX=0?正常编码，输出取决于
I0~I7所对应的编码。
有两种情况，可以用 YEN和
YEX的不同状态加以区分。
3?74148的功能扩展 （必须掌握的内容）
图 4.2.3 8/3线扩展为 16/4线优先编码器
(1)管脚分析输入,I0 ~ I7 (1),I8 ~ I15 (2)
EN(2)作为总的 16/4的 EN输入使能端,低电平有效。
输出,
（ 2）列真值表 （功能表）
(3) 工作原理
（表示没有请求信号）
的输出由对应的的输入所对应的编码所决定。
例如：
(1)片正常进行编码的输出由对应的的输入所对应的编码所决定。
(2)片没有请求信号。
例：
4,二 –十进制优先编码器
(典型芯片为 74147)
(1)管脚
(2)功能表强调,
是对有效输入线的下标进行 8421BCD编码,并以反码输出。二 –十进制编码器中每一个十进制数字独立编码，
无需扩展编码位数。
因此，它没有扩展功能的使能端。
二?译码器译码器的 用途,
译码器是编码器的逆过程,它是将二进制码或
BCD码译成控制电平。而实现这种功能的电路就称为 译码器 。
用途 1,a ~ g电平（控制电平），点亮显示器 。
用途 2:在计算机中作为地址译码器 (指高位 )。
用途 3:作为数据分配器
1?2/4译码器
(1)分析
A1?A0:输入端 (地址端 );
EN:输入使能端,低电平有效 ;
Y3~Y0:输出端,低电平有效。
典型芯片为 74139是双 2/4线译码器。
(芯片工作 )
2? 3/8线译码器 （典型芯片 74138）
A2~A0:三个地址输入端。
使能端的作用：
① 扩展地址输入端（即：功能扩展）；
② 设计数据分配器。
Y0~Y7,八个输出端，低电平有效。
E1?E2A?E2B,使能端。
它们之间的关系：
(芯片不工作 )
(芯片不工作 )
(芯片工作 )
3?应用
（ 1）功能扩展
① 用两个 2/4译码器扩展为 3/8译码器。
强调,
2/4译码器和 3/8译码器均设有使能端。使能端它不仅可以控制译码器是否工作，还可以作为 逻辑扩展 和 功能扩展 之用。
扩展方法,利用 2/4线译码器的使能端。
分析它的工作原理,
② 用两个 3/8译码器扩展为 4/16译码器扩展方法,利用使能端。
1） A3= 0 时,I片 工作,II片 禁止 。
2） A3= 1 时,I片 禁止,II片 工作 。
功能表：
4/16方框图：
(2) 数据分配器讨论,D接使能端
1)当 D=0时,译码器工作,按 AB地址 Y0~Y3分别输出 0。
2）当 D= 1时，译码器不工作,Y0~Y3全为,1”，
可以看成按地址将数据,1”分配至数据输出端。
3?实现逻辑函数例如,用 2/4线译码器实现逻辑函数。
二进制译码器是一种完全的最小项译码器，每个译码器输出端 Yi= mi。因此，一个函数可用一个译码器加一个与非门实现。
例 2:实现三输出函数
F2利用反函数实现,即,
F3利用反函数实现,即,
例 3:电路如图所示,试写出 F1?F2的最小项表达式。
例 4:已知,F(A,B,C,D)=A C D+ACD,用一片
74138 译码器和少量的门实现它的逻辑函数。
4?二 –十进制译码器 （ 典型芯片,7442）
A3~A0：输入 8421BCD码由于 7442芯片是 8421BCD
码译码器，所以它没有使能端。
当 A3~A0=1010~1111时，
（伪码）
Y0 ~ Y9,输出全为,1”。
表 4.2.7 二 –十进制译码器 7442的功能表
5?数字显示译码器 (7段显示译码器 )
(1)半导体数码管 (C–391E共阴极 )
优点,工作电压低?体积小?寿命长?可靠性高。
缺点,工作电流比较大，每一段的工作电流在 10mA
左右。
半导体数码管根据二极管的连接不同分为共阴?
共阳两种。如下图所示：
液晶显示器：用于计算器?电子手表?电子词典等。
(2) BCD — 七段显示译码器 (典型芯片 7448)
A3～ A0,8421BCD输入端。 Ya～
Yg：七段输出端。
简化符号下面给出 7448的 0～ 15十六个字符显示,
图 4.2.15 0～ 15十六个字符显示表 4.2.3 7448功能表讨论,
设置这个状态的目的是为了能把不希望显示的零熄灭掉。
例如：电子钟图 4.2.18 有灭零控制的 8位数码显示系统整数部分高位接
,0”,低位,1”。
小数部分高位接
,1”，低位,0”。
图 4.2.17 用 7448驱动 BS201A的连接方法
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 8- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,C,\ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e n g X i n \ M y D e s i g n,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
RBI
LT
B I / R B O
0
1
a
b
c
d
e
f
g
7 44 8
2
A 3
a
b
c
d
e
f
g
v
cc
BS 201A
A
A
A
A
1
0
1
2
3
1KΩ×
7
(3)动态显示 (补充内容 )
工作原理,
作业,4.10,4.11,4.12
MSI具有以下 优点,（ MSI与 SSI实现电路相比较）
1）结构简单，体积小。 2）功耗低；
3）可靠性高； 4）成本低；
5）有利于设计和维修。
随着半导体技术的发展,在一个半导体芯片上集成的电子元件数目越来越多,并按集成的电子元件数目的多少划分为,
SSI,10门以下 /片,每片含 100个元件以下。
MSI,13 ~ 99个门 /片，每片含 1000 ~ 10000个元件，每片少于 256位。
基于上述原因，使得 MSI电路在逻辑设计中的应用日益广泛，而 SSI的设计只是在大规模集成电路难于实现的逻辑功能或经济上不合算时，才采用 SSI电路来设计。
通常，人们把 MSI称为 逻辑部件 （或者称为 功能模块 ）。其原因在于 MSI能完成一些独立的逻辑功能。
对于 MSI,要求掌握好以下二点,
（ 1） IC的功能；
（ 2） IC的设计方法。
一?编码器将有特定含义的输入信号编成不同代码输出的组合逻辑电路，称为 编码器 。
主要介绍的内容有：
编码器译码器数据选择器比较器加法器奇偶校验器
1?二进制编码器 （ P73）
I0 ~ I7,输入信号 ;
A?B?C：输出信号 。 ——称为 8/3编码器。
2）根据真值表可写出
A?B?C的表达式,
1）列真值表由真值表可知,输入信号为 8位,它应有
28=256个状态,但实际上则只用 8种状态,其余的
248个状态为 约束项,
利用约束项进行化简就可获得 A?B?C的最简
“与 -或”式。
2?优先编码器
8/3优先编码器,典型芯片 74148。 （ P74）
根据以上分析，我们可知普通二进制编码器具有一个 缺点,八个输入信号 不允许同时出现二个以上的,1”，如出现二个以上的输入信号，电路就会 出错 。为克服这个缺点，
下面介绍优先编码器。
74148除 YEN端外各输入端、输出端都是 低电平有效。
8/3线优先编码器 74148功能表分析,74148的功能
① EN=1，编码器 禁止工作 。
② EN=0，编码器 工作 。
→ 表示没有请求信号。
→ 表示输出无效。
→ 表示输出有效。
强调：
① YEN=0,YEX=1?（ 不工作 ）输出无效。
② YEN=1,YEX=0?正常编码，输出取决于
I0~I7所对应的编码。
有两种情况，可以用 YEN和
YEX的不同状态加以区分。
3?74148的功能扩展 （必须掌握的内容）
图 4.2.3 8/3线扩展为 16/4线优先编码器
(1)管脚分析输入,I0 ~ I7 (1),I8 ~ I15 (2)
EN(2)作为总的 16/4的 EN输入使能端,低电平有效。
输出,
（ 2）列真值表 （功能表）
(3) 工作原理
（表示没有请求信号）
的输出由对应的的输入所对应的编码所决定。
例如：
(1)片正常进行编码的输出由对应的的输入所对应的编码所决定。
(2)片没有请求信号。
例：
4,二 –十进制优先编码器
(典型芯片为 74147)
(1)管脚
(2)功能表强调,
是对有效输入线的下标进行 8421BCD编码,并以反码输出。二 –十进制编码器中每一个十进制数字独立编码，
无需扩展编码位数。
因此，它没有扩展功能的使能端。
二?译码器译码器的 用途,
译码器是编码器的逆过程,它是将二进制码或
BCD码译成控制电平。而实现这种功能的电路就称为 译码器 。
用途 1,a ~ g电平（控制电平），点亮显示器 。
用途 2:在计算机中作为地址译码器 (指高位 )。
用途 3:作为数据分配器
1?2/4译码器
(1)分析
A1?A0:输入端 (地址端 );
EN:输入使能端,低电平有效 ;
Y3~Y0:输出端,低电平有效。
典型芯片为 74139是双 2/4线译码器。
(芯片工作 )
2? 3/8线译码器 （典型芯片 74138）
A2~A0:三个地址输入端。
使能端的作用：
① 扩展地址输入端（即：功能扩展）；
② 设计数据分配器。
Y0~Y7,八个输出端，低电平有效。
E1?E2A?E2B,使能端。
它们之间的关系：
(芯片不工作 )
(芯片不工作 )
(芯片工作 )
3?应用
（ 1）功能扩展
① 用两个 2/4译码器扩展为 3/8译码器。
强调,
2/4译码器和 3/8译码器均设有使能端。使能端它不仅可以控制译码器是否工作，还可以作为 逻辑扩展 和 功能扩展 之用。
扩展方法,利用 2/4线译码器的使能端。
分析它的工作原理,
② 用两个 3/8译码器扩展为 4/16译码器扩展方法,利用使能端。
1） A3= 0 时,I片 工作,II片 禁止 。
2） A3= 1 时,I片 禁止,II片 工作 。
功能表：
4/16方框图：
(2) 数据分配器讨论,D接使能端
1)当 D=0时,译码器工作,按 AB地址 Y0~Y3分别输出 0。
2）当 D= 1时，译码器不工作,Y0~Y3全为,1”，
可以看成按地址将数据,1”分配至数据输出端。
3?实现逻辑函数例如,用 2/4线译码器实现逻辑函数。
二进制译码器是一种完全的最小项译码器，每个译码器输出端 Yi= mi。因此，一个函数可用一个译码器加一个与非门实现。
例 2:实现三输出函数
F2利用反函数实现,即,
F3利用反函数实现,即,
例 3:电路如图所示,试写出 F1?F2的最小项表达式。
例 4:已知,F(A,B,C,D)=A C D+ACD,用一片
74138 译码器和少量的门实现它的逻辑函数。
4?二 –十进制译码器 （ 典型芯片,7442）
A3~A0：输入 8421BCD码由于 7442芯片是 8421BCD
码译码器，所以它没有使能端。
当 A3~A0=1010~1111时，
（伪码）
Y0 ~ Y9,输出全为,1”。
表 4.2.7 二 –十进制译码器 7442的功能表
5?数字显示译码器 (7段显示译码器 )
(1)半导体数码管 (C–391E共阴极 )
优点,工作电压低?体积小?寿命长?可靠性高。
缺点,工作电流比较大，每一段的工作电流在 10mA
左右。
半导体数码管根据二极管的连接不同分为共阴?
共阳两种。如下图所示：
液晶显示器：用于计算器?电子手表?电子词典等。
(2) BCD — 七段显示译码器 (典型芯片 7448)
A3～ A0,8421BCD输入端。 Ya～
Yg：七段输出端。
简化符号下面给出 7448的 0～ 15十六个字符显示,
图 4.2.15 0～ 15十六个字符显示表 4.2.3 7448功能表讨论,
设置这个状态的目的是为了能把不希望显示的零熄灭掉。
例如：电子钟图 4.2.18 有灭零控制的 8位数码显示系统整数部分高位接
,0”,低位,1”。
小数部分高位接
,1”，低位,0”。
图 4.2.17 用 7448驱动 BS201A的连接方法
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,1 8- F e b - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,C,\ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e n g X i n \ M y D e s i g n,d d bD r a w n B y:
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
A
A
A
RBI
LT
B I / R B O
0
1
a
b
c
d
e
f
g
7 44 8
2
A 3
a
b
c
d
e
f
g
v
cc
BS 201A
A
A
A
A
1
0
1
2
3
1KΩ×
7
(3)动态显示 (补充内容 )
工作原理,
作业,4.10,4.11,4.12
