数字电路中的等效电路和FPGA中的等效电路

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本篇内容主要介绍数字电路中的等效电路（注意：是数字电路，不是模拟电路）。

上述为利用三个二输入与门组成的两种不同结构的四输入与门。

无论是哪一种架构，都可以完成四输入与门的功能，所以我们一般将这两种电路称之为“等效电路”。

“等效电路”一定是完全等效的吗？

答案是否定的。对于数字电路来说，有两个相对来说比较重要的指标：一个是逻辑关系（逻辑如果不对的话，啥也白扯）；一个是实现逻辑输出所带来的延迟。

在上述的两种结构中，将四个输入信号同时放置到两种结构的输入端，那么左侧结构将会经过三个门延迟得到结果（线延迟忽略），右侧结构将会经过两个门延迟得到结果。如果我们保持输入不变，经过大于三个门延迟的时间去看结果，那么两个结构都得出结果，所以是等效的。如果我们保持输入不变，在两到三个门延迟的时间之间去看结果，那么左侧结构没有出现结果，右侧结构将会得出结果，那么此时两个结构是不等效的。

所以说：等效是带有一定的条件的；如果想要不同的电路结构得出同样的电路输出，那么必须要满足一定的条件（一般是输入不变，等待足够的时间延迟）。

在FPGA中，是利用存储器（LUT）来等效数字逻辑门。

存储器(Memory)是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。

存储器中被分为了很多“小格子”，每一个“小格子”里面都可以放下很多的二进制数码。每个小格子都会有自己独特的标识，就像我们的门牌号一样，每个屋都是不同的。逻辑功能是当外部输入一个“门牌号”，对应的“小格子”里面的二进制数码就会输出。存储器中的“小格子”的数量，在制造时，就已经确定。“小格子”的数量确定了，那么“门牌号”的形势也就被确定了。例：我们有100个房间，我们只有两个十进制的数码就可以表示了，00至99。在存储器中，“门牌号”也只能用二进制数来表示，例如：有4个“小格子”，那么“门牌号”就要用两个二进制码来表示，00~11。每个“小格子”里面存放的二进制数的个数，在制造时，也就确定好了。通常我们把“门牌号”称为地址，“小格子”称为单个地址的存储空间，每个“小格子”能放下的二进制数码的个数称为“存储器的存储位宽”。制作一个拥有8个地址，单个地址空间为1个二进制数码的存储器。此时，地址码应该有三位，每个地址对应的存储二进制数码 的个数为1个。要求：000地址中，放入0；001地址中，放入0；010地址中，放入1；011地址中，放入1；100地址中，放入0；101地址中，放入1；110地址中，放入0；111地址中，放入1；

按照我们存储器的逻辑功能，给于地址，存储器就会给出对应地址中所存放的数据。那么存储器的功能表如下：

在做设计时，经常会需要一个多路选择器，下面我们以二选一多路选择器为例。

当S=0时，Y=A；当S=1时，Y=B。根据已知功能，列出真值表。

将存储器的功能表和二选一多路选择器的真值表相对比，我们会发现，除了自定义的信号名称不相同外，逻辑功能是相同的。那么也就是说，在黑盒设计时，我们可以将一个带有预设值的存储器放进去，它所对外的功能，也是可以实现二选一多路选择器的。此时，我们可以带有预设值的存储器可以等效为二选一多路选择器。
仔细观察，我们发现，任意真值表都可以用存储器来等效。那也就是说，存储器电路可以等效为任意组合逻辑的电路。

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