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P1

实验内容

实验一

  • 利用基本逻辑门设计一个 3 输入多数表决器。

整体方案设计

输入输出引脚
  • XYZ:三个输入项,链接三个“表决”数据
  • F:输出项,得到表决数是否大于等于2,即占多数

原理图和电路图

  • 原理图
  • image-20231003233920798

  • 电路图

  • image-20231003230025320

仿真测试

代表性输入输出
  • \(X=1 \ Y=0 \ Z=0\)
  • image-20231003234039787
  • \(X=1 \ Y=1 \ Z=0\)
  • image-20231003234048182
真值表
  • image-20231003230226095

错误现象及分析

  • 在完成实验的过程中,没有遇到任何错误。

实验二 CMOS 晶体管构建两输入或门

  • 利用 CMOS 晶体管构建两输入或门,并验证其功能。

整体方案设计

输入输出引脚
  • XY:两个输入
  • F:或结果输出

原理图和电路图

  • 原理图
  • image-20231003234950003
  • 电路图
  • image-20231003234728996

仿真测试

代表性输入输出
  • \(X=0 \ Y=0\)
  • image-20231003234830815
  • \(X=1 \ Y=0\)
  • image-20231003234846089
真值表
  • image-20231003234802960

错误现象及分析

  • 在完成实验的过程中,没有遇到任何错误。

实验三 2-1MUX-hazard

  • 利用基本逻辑门和 CMOS 晶体管实现多路选择器。

整体方案设计

输入输出引脚
  • D0,D1:两个输入端
  • S:控制端,用于从D1,D2中选择作为结果

原理图和电路图

  • 原理图
  • image-20231004000330303
  • 电路图
  • image-20231003235503230

仿真测试

冒险检测
  • S从1变化为0时可能产生临时的错误结果
  • image-20231004000053156
  • image-20231004000105850
  • image-20231004000146734
  • 出现异常
  • image-20231004000211301
真值表
  • image-20231003235645132

错误现象及分析

  • 在完成实验的过程中,没有遇到任何错误。

实验四 2-1MUX-hazard-2

  • 使用传输门实现选择器

整体方案设计

输入输出引脚
  • D0,D1:两个输入端
  • S:控制端,用于从D1,D2中选择作为结果

原理图和电路图

  • 原理图
  • image-20231004001045927
  • 电路图
  • image-20231004000730229

仿真测试

代表性输入输出
  • \(D0=1 \ D2=0 \ S=0\)
  • image-20231004000924328
  • \(D0=0 \ D2=1 \ S=1\)
  • image-20231004000937001
真值表
  • image-20231004000809284

错误现象及分析

  • 在完成实验的过程中,没有遇到任何错误。

实验五 4-1MUX-hazard

整体方案设计

输入输出引脚
  • D(D0~D3):四位输入
  • S(S0~S1):两位控制信号,用于选择输入作为结果

原理图和电路图

  • 原理图
  • image-20231004002410957
  • 电路图
  • image-20231004002625072

仿真测试

代表性输入输出
  • \(D=0001 \ S=00\)
  • image-20231004002115545
  • \(D=0100 \ S=01\)
  • image-20231004002201309
真值表
  • S为00时选择D3;s为01时选择D1;s为10时选择D2;s为11时选择D0;
  • 由于输入过多,真值表不再赘述。

错误现象及分析

  • 在完成实验的过程中,没有遇到任何错误。

思考题

将实验中设计的或门作为子电路应用到 2-1MUX-hazard 电路中

  • 电路图
  • image-20231003235341389
  • 对实验二中的或门进行打包
  • image-20231003235357499

修改现有电路设计实现 4 位 4 选 1 多路选择器

  • 电路图
  • image-20231012225749764

设计并实现 4 位二进制数的奇偶校验位生成电路

  • 分析:通过对4位每一位进行异或操作,即可得到奇偶校验码
  • 引脚
  • X(X0~X3):4位输入
  • F:奇偶校验码结果
  • 电路图
  • image-20231004003231912
  • 真值表
  • image-20231004003200596