【文章內(nèi)容簡介】 ........................................................... 21 三輸入與非門版圖 ........................................................................................... 22 四輸入與非門版圖 ........................................................................................... 23 三八譯碼器 版圖 .............................................................................................. 23 第 5 章 結(jié)論與展望 ................................................................................ 25 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 26 致 謝 ..................................................................................................... 27 1 序 言 近年來，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用一直向著廣度和深度擴展，數(shù)字化的浪潮幾乎席卷了電子技術(shù)應(yīng)用的一切領(lǐng)域 。在數(shù)字集成電路方面更是迅猛發(fā)展，從中小規(guī)模電路到現(xiàn)在的超大規(guī)模電路，甚至特大規(guī)模電路，最突出的表現(xiàn)是特征尺寸不斷減小，集成度不斷提高。 在數(shù)字系統(tǒng)中，能將二進(jìn)制代碼翻譯成所表示信息的電路稱為譯碼器。譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號輸出。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號等。不同的功能可選用不同種類的譯碼器。而常用的譯碼器有二進(jìn)制譯碼器，二 — 十進(jìn) 制譯碼器和顯示譯碼器。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。前者又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。變量譯碼器（又稱二進(jìn)制譯碼器），用以表示輸入變量的狀態(tài)，如 2線－ 4 線、 3 線－ 8線和 4線－ 16 線譯碼器。若有 n個輸入變量，則有 2n個不同的組合狀態(tài)，就有 2n 個輸出端供其使用。而每一個輸出所代表的函數(shù)對應(yīng)于 n個輸入變量的最小項。 本文通過對三八譯碼器的工作原理、邏輯功能的分析，了解到譯碼器的基本知識，然后對構(gòu)成三八譯碼器的反相器、三輸入與非門和四輸入與非門進(jìn)行了逐個設(shè)計，利用 Candence 軟件繪制了它們 的電路圖，從而深化對三八譯碼器的認(rèn)識理解和對Candence 軟件的使用。將以上三種門電路組合成三八譯碼器并畫出它的 Candence 電路圖并進(jìn)行仿真。最后利用 Candence 軟件對三八譯碼器及其門電路進(jìn)行版圖設(shè)計，完成此次畢業(yè)設(shè)計。 2 第 1 章 譯碼器的基本知識 譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進(jìn)制代碼譯成對應(yīng)的輸出高、低電平信號或另外一個代碼。因此，譯碼是編碼的反操作。常用的譯碼器電路有二進(jìn)制譯碼器、二 — 十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器三類。下面將介紹各類譯碼器的功能和特點。 二進(jìn)制譯碼器 二進(jìn)制譯碼器的輸入是一組二進(jìn)制代碼，輸出是一組與輸入代碼一一對應(yīng)的高、低電平信號。 定義 二進(jìn)制譯碼器 :能將 n個輸入變量變換成 2n個輸出函數(shù)，且輸出函數(shù)與輸入變量構(gòu)成的最小項具有對應(yīng)關(guān)系的一種多輸出組合邏輯電路。 特點 n 個輸入端、 2n個輸出端和一個 (或多個 )使能輸入端。 ，對應(yīng)每一組輸入代碼，僅一個輸出端為有效電平，其余輸出端為無效電平 (與有效電平相反 )。 (稱為高電平譯碼 )，也可以是低電平 (稱為低電平譯 碼 )。 典型芯片 常見的 MSI 二進(jìn)制譯碼器有 24線 (2 輸入 4輸出 )譯碼器、 38線 (3 輸入 8輸出 )譯碼器和 416線 (4 輸入 16 輸出 )譯碼器等。圖 (a)、 (b)所示分別是 T4138 型 38線譯碼器的管腳排列圖和邏輯符號。 3 (a) (b) 圖 T4138 譯碼器的管腳排列圖和邏輯符 其中： A A A0為 輸入端； Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7為 輸出端； S1,S2,S3為 使能端，作用是禁止或選通譯碼器 表 T4138 譯碼器真值表 輸入 輸出 S1 S2+S3 A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 由真值表可知，當(dāng) s1=1,s2+s3=0 時，無論 A A1和 A0取何值，輸出 Y0 、 ? 、 Y7中有且僅有一個為 0(低電平有效 )，其余都是 1。 二 十進(jìn)制譯碼器 二 十進(jìn)制譯碼器的功能 :將 4位 BCD碼的 10組代碼翻譯成 10個十進(jìn)制數(shù)字符號對應(yīng)的輸出信號 。 4 例如，常用芯片 T331 是一個將 8421 碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)字的譯碼器，其輸入 A3～A0為 8421 碼，輸出 Y0～ Y9分別代表十進(jìn)制數(shù)字 0～ 9。該譯碼器的輸出為低電平有效。其次，對于 8421 碼中不允許出現(xiàn)的 6 個非法碼 (1010～ 1111)，譯碼器輸出端 Y0～ Y9均無低電平信號產(chǎn)生，即譯碼器對這 6 個非法碼拒絕翻譯。這種譯碼器的優(yōu)點是當(dāng)輸入端出現(xiàn)非法碼時，電路不會產(chǎn)生錯誤譯碼。 數(shù)字顯示譯碼器 數(shù)字顯示譯碼器是不同于上述譯碼器的另一種譯碼器。在數(shù)字系統(tǒng)中，通常需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取處理結(jié)果，另一方面用以監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)工作情況。 因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。 數(shù)字顯示譯碼器是驅(qū)動顯示器件 (如熒光數(shù)碼管、液晶數(shù)碼管等 )的核心部件，它可以將輸入代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字，并在數(shù)碼管上顯示出來。 常用的數(shù)碼管由七段或八段構(gòu)成字形 ，與其相對應(yīng)的有七段數(shù)字顯示譯碼器和八段數(shù)字顯示譯碼器。例如，中規(guī)模集成電路 74LS47，是一種常用的七段顯示譯碼器，該電路的輸出為低電平有效，即輸出為 0時，對應(yīng)字段點亮；輸出為 1時對應(yīng)字段熄滅。該譯碼器能夠驅(qū)動七段顯示器顯示 0～ 15 共 16 個數(shù)字的字形。輸入 A A A1和 A0接收 4 位二進(jìn)制碼，輸出 Qa、 Qb、 Qc、 Qd、 Qe、 Qf和 Qg分別驅(qū)動七段顯示器的 a、b、 c、 d、 e、 f 和 g 段。（ 74LS47 邏輯圖和真值表可參見教材中有關(guān)部分。） 七段譯碼顯示原理圖如圖 (a)所示，圖 (b)給出了七段顯 示筆畫與 0～ 15共 16 個數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系。 圖 七段譯碼顯示原理及筆畫與數(shù)字關(guān)系 5 第 2 章 38 譯碼器的電路原理 工作原理 38譯碼器工作原理如下：當(dāng)一個選通端（ G1）為高電平，另兩個選通端 (G2A)和(G2B)）為低電平時，可將地址端（ A、 B、 C）的二進(jìn)制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯 出。 圖 38 譯碼器內(nèi)部電路 表 38 譯碼器的功能表 輸 入 輸 出 S1 2S + 3S A2 A1 A0 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 6 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 無論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到 38 譯碼器的八個輸出管腳，任何時刻要么全為高電平 1,芯片處于不工作狀態(tài) 。要么只有一個為低電平 0，其余 7個輸出管腳全為高電平 1。如果出現(xiàn)兩個輸出管腳在同一個時間為 0的情況，說明該芯片已經(jīng)損壞。當(dāng)附加控制門的輸出為高電平（ S＝ 1）時 ,在同一個時間又是這三個變量的全部最小項的譯碼輸出，所以也把這種譯碼器叫做最小項譯碼器。 38 譯碼器有三個附加的控制端、和。當(dāng)、時，輸出為高電平（ S＝ 1），譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平，如表 1所示。這三個控制端也叫做“片選”輸入端，利用片選的作用可以將多篇連接起來以擴展譯碼器的功能。 帶控制輸入端的譯碼器又是一個完整的數(shù)據(jù)分配器。電路中如果把作為“數(shù)據(jù)”輸入端（在同 一個時間），而將作為“地址”輸入