數(shù)字電路的設(shè)計包括兩個階段：由邏輯功能的文字描述到某種形式的邏輯描述之間的變換和各種邏輯描述之間的變換。
1.由真值表、邏輯方程到門級實(shí)現(xiàn)
圖1 一種組合電路的設(shè)計過程
例1 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（alu）的設(shè)計。
算術(shù)邏輯運(yùn)算單元是許多數(shù)字系統(tǒng)的主要部件，其框圖如下：
圖2 1位alu
alu的功能表如下：
表21 alu的功能表
2.功能分析和函數(shù)分解
例2 設(shè)計如下圖所示的并行補(bǔ)碼變換器。
變換器的輸入是原碼
s是符號位
b = b3b2b1b0為數(shù)值位
輸出為相應(yīng)的補(bǔ)碼
f = f3f2f1f0
圖3 并行補(bǔ)碼變換器
例3 設(shè)計如下圖所示的二進(jìn)制加/減運(yùn)算電路。
操作數(shù)[a]原 = a3a2a1a0，
[b]原 = b3b2b1b0，是無符號二進(jìn)制原碼。
結(jié)果用原碼表示，
f = f3f2f1f0為數(shù)值位，
s為符號位，
m為加/減控制信號。
圖4 無符號二進(jìn)制加/減運(yùn)算電路
3.改進(jìn)原電路,實(shí)現(xiàn)邏輯功能
圖5 加/減運(yùn)算電路之一
4.積木塊化設(shè)計
例4 設(shè)計如圖所示的8位算術(shù)比較器，該比較器接受兩個無符號二進(jìn)制數(shù)a = a7a6a5a4a3a2a1a0和b = b7b6b5b4b3b2b1b0。當(dāng)a>b時，輸出z = 1；否則z = 0。
表4 比較器積木塊功能表
圖6 比較器積木塊
如圖6 所示，用8個這樣的積木塊級聯(lián)可以構(gòu)成所需要的8位數(shù)值比較器。
例6 設(shè)計如圖7 所示的4位并行乘法器
兩個4位二進(jìn)制數(shù)相乘的過程如下：
圖7 4位乘法器的一種電路
圖8 用積木塊構(gòu)成的乘法器
5.邏輯驗證和邏輯模擬
要使設(shè)計結(jié)果必須符合設(shè)計要求，必須對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行檢查和核對，這就是邏輯驗證。
基于表格的事件驅(qū)動法，用若干張表格來描述邏輯圖。
圖9 2選1mux邏輯圖
表5 引線表和元件表
圖10 隊列變化
表6 電平變化表