74LS181是一款很常见的的算数逻辑单元,拥有16种算数功能和16种逻辑运算功能。它采用DIP-24/SOIC-24封装,一次能进行4位二进制数与4位二进制数的运算。
该ALU最早出现于1970年,是N8260 ALU的后继型号。它的内部等效逻辑图如下所示:
A、B端分别为二进制运算数输入
F为运算结果输出
S为功能选择输入,M为算数运算/逻辑运算切换输入
Cn+4为进位输入,C0为进位输入
A=B端口为比较信号输出
另外两个(17、15脚)需配合74LS182组成快速进位链,一般用不到,忽略即可
值得注意的是,首先,A=B端口为开漏输出,单独使用需加上拉电阻。开漏的好处是多片74181一起做比较时,能通过线与,使得所有片都得到A=B有效输出时,整体才有效。
另外,它的进位输入、进位输出(C0、Cn+4)都是反码,与输入输出的码相反。当运算数输入输出为正码时,进位为反码;反之,进位为正码。
根据逻辑图,进行了仿真:
为了实现或非门,采用了mos管并联设计。为了实现与非门,采用mos管串联设计。详细请见电路图。
本设计最终进行了实物验证,暂时未发现任何逻辑错误。本设计实物最终用于全分立4位晶体管CPU的制作,并成功通电运行:
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