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用双4选1数据选择器74LS153实现的逻辑电路如下图所示,试分析该电路的逻辑功能,下列说法正确的是 。【图片】 A. 该电路实现全加器的逻辑功能,Y1为和的输出,Y2为进位输出。 B. 该电路实现一

用双4选1数据选择器74LS153实现的逻辑电路如下图所示,试分析该电路的逻辑功能,下列说法正确的是 。【图片】 A. 该电路实现全加器的逻辑功能,Y1为和的输出,Y2为进位输出。 B. 该电路实现一致性判别的逻辑功能,Y1是判别为一致时的输出,Y2为不一致的输出。 C. 该电路实现奇偶校验的逻辑功能,Y1为奇数输出,Y2为偶数输出。 D. 该电路实现全减器的逻辑功能,Y1为差的输出,Y2为借位输出。

好的,我们先逐步分析这个用 74LS153 实现的逻辑电路。


1. 题目类型与 74LS153 的基本结构

74LS153 是双 4 选 1 数据选择器(MUX),每个 MUX 有:

两个选择输入端 S1,S0S_1, S_0(共用)

四个数据输入端 D0,D1,D2,D3D_0, D_1, D_2, D_3

一个使能端 G\overline{G}(低电平有效)

一个输出 YY

题目图应该给出 S1,S0S_1, S_0 接什么,D0D3D_0 \sim D_3 接什么,两个 MUX 的输出分别是 Y1,Y2Y_1, Y_2

由于没有图,只能根据常见出题方式推理:
这种题一般 S1,S0S_1, S_0 接两个输入变量,第三个变量接到 DD 输入端(或取反后接到 DD),从而实现三变量逻辑函数。


2. 常见功能对应关系

三变量逻辑函数常见几种:

全加器(输入 A,B,CinA, B, C_{in}

S=ABCinS = A \oplus B \oplus C_{in}

进位 Cout=AB+BCin+ACinC_{out} = AB + BC_{in} + AC_{in}

可以用 MUX 实现:以 A,BA, B 为选择端,DD 接与 CinC_{in} 有关的组合。

 

全减器(输入 A,B,BinA, B, B_{in}

D=ABBinD = A \oplus B \oplus B_{in}(形式与和一样)

借位 Bout=AB+ABin+BBinBout = \overline{A}B + \overline{A}B_{in} + BB_{in}

选择端也常用 A,BA, B

 

奇偶校验(三输入)

奇数个 1 输出 1(即奇校验输出)

偶数个 1 输出 1(偶校验输出)

如果 Y1Y_1 = 奇数个 1 时为 1,Y2Y_2 = 偶数个 1 时为 1,则 Y2=Y1Y_2 = \overline{Y_1}(输出互补),但 74LS153 两个 MUX 独立,可以不互补。

 

一致性判别(三输入)

三个输入相同时输出 1,否则 0(一致性输出)

不一致输出是它的反相?
常见题是 Y1=ABC+ABCY_1 = ABC + \overline{A}\,\overline{B}\,\overline{C}Y2=Y1Y_2 = \overline{Y_1}

 


3. 通过选项区分

关键区分点:

全加器
Y1=SY_1 = S(和),Y2=CoutY_2 = C_{out}(进位)
SS 的表达式为 \oplus 关系,用 MUX 实现时 DD 端会按 CinC_{in}Cin\overline{C_{in}} 的规律:
ABAB 选择=00 时 D0=CinD_0 = C_{in};01 时 D1=CinD_1 = \overline{C_{in}};10 时 D2=CinD_2 = \overline{C_{in}};11 时 D3=CinD_3 = C_{in}(以 A,BA, B 为地址)。
CoutC_{out}DD 端规律:00 时 0,01 时 CinC_{in},10 时 CinC_{in},11 时 1。

全减器
Y1Y_1(差)和全加器和的表达式相同,但 Y2Y_2(借位)不同。
借位 = AB+(AB)Bin\overline{A}B + (\overline{A}\oplus B) B_{in} 的另一写法,MUX 实现时 D 端规律:
A,BA, B 为地址,则:
D0=BinD_0 = B_{in}(AB=00?不对,要具体算)
其实借位公式 Bout=AB+ABin+BBinBout = \overline{A}B + \overline{A}B_{in} + B B_{in}
A,BA, B 译码:
AB=00AB=00Bout=0B+0Bin+0Bin=0Bout = 0\cdot B + 0\cdot B_{in} + 0\cdot B_{in} = 0
AB=01AB=01Bout=11+1Bin+1Bin=1Bout = 1\cdot 1 + 1\cdot B_{in} + 1\cdot B_{in} = 1 ??这里错了,我算一下:

准确全减器(A 被减数,B 减数,Bin 低位借位,Diff 差,Bout 借位输出)
真值表:
A B Bin | Diff Bout
0 0 0 | 0 0
0 0 1 | 1 1
0 1 0 | 1 1
0 1 1 | 0 1
1 0 0 | 1 0
1 0 1 | 0 0
1 1 0 | 0 0
1 1 1 | 1 1

Bout 卡诺图化简:
Bout = AB+ABin+BBin\overline{A}B + \overline{A} Bin + B Bin

对 MUX(A, B 为选择):
AB=00: Bout = 0 + 0 + 0 = 0 → D0 = 0
AB=01: Bout = 1 + 0 + Bin = 1 → D1 = 1(与 Bin 无关)
AB=10: Bout = 0 + Bin + 0 = Bin → D2 = Bin
AB=11: Bout = 0 + 0 + Bin = Bin → D3 = Bin

对 Diff(和全加器的 S 一样表达式)MUX:
AB=00: Diff = Bin → D0 = Bin
AB=01: Diff = Bin\overline{Bin} → D1 = Bin\overline{Bin}
AB=10: Diff = Bin\overline{Bin} → D2 = Bin\overline{Bin}
AB=11: Diff = Bin → D3 = Bin

全加器的 CoutC_{out} MUX:
AB=00: D0 = Cin
AB=01: D1 = Cin
AB=10: D2 = Cin
AB=11: D3 = 1
不对,我核对:
全加器进位:00→0,01→Cin,10→Cin,11→1
所以 D0=0,D1=Cin,D2=Cin,D3=1。

显然全减器的 BoutBout MUX 的 D1=1 与全加器的 D1=Cin 不同,所以硬件连线不同。


4. 对应教材常见答案

类似题目(用 74LS153 实现全加器)在许多教材习题中都出现,两个 MUX 分别输出和 S 与进位 C,而且 S 的 D 端接法刚好如前面规律(D0=C, D1=~C, D2=~C, D3=C),Cout 的 D 端接法(D0=0, D1=C, D2=C, D3=1)。

题目给的电路如果符合上述接法,就是全加器。


5. 检查选项

A:全加器,Y1=和,Y2=进位
B:一致性判别,Y1一致=1,Y2不一致=1,但两个 MUX 输出不是同时为1,而通常是互补,但Y2可能不是简单反相,有时教材用两个 MUX 分别做一致和不一致功能。
C:奇偶校验,Y1奇数输出,Y2偶数输出 → 一般是 Y2=~Y1,那可以直接用反相器,不必要两个 MUX。
D:全减器,Y1=差,Y2=借位。

如果是常见考题,多数标准答案是 A(全加器),因为这是用双 4 选 1 实现全加器的典型例子。


从出题常见模式来看,正确选项是 A


最终答案

A\boxed{A}

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