第13章组合逻辑电路2

1、tt前一页前一页 后一页后一页返回返回 tt前一页前一页 后一页后一页返回返回前一页前一页 后一页后一页返回返回I数字电路的特点数字电路的特点 我们将传递、加工、处理数字信号的电我们将传递、加工、处理数字信号的电路称为数字电路，与前面几章所讨论的模路称为数字电路，与前面几章所讨论的模拟电路相比，数字电路具有以下特点：拟电路相比，数字电路具有以下特点：1）在数字电路中，基本信号是只有两个）在数字电路中，基本信号是只有两个状态的二进制数字信号。具体到电路上只状态的二进制数字信号。具体到电路上只有高，低电平两个状态。有高，低电平两个状态。2）在数字电路中，稳态时各种半导体器）在数字电路中，稳态时各种

2、半导体器件都工作在开关状态。件都工作在开关状态。 3）在数字电路的分析和设计中，所用的）在数字电路的分析和设计中，所用的数学工具是逻辑代数。数学工具是逻辑代数。 4）数字电路能对输入数字信号进行各种）数字电路能对输入数字信号进行各种算术和逻辑运算，即数字电路不仅具有一算术和逻辑运算，即数字电路不仅具有一定的算术运算能力，还具有一定定的算术运算能力，还具有一定“逻辑思逻辑思维维”能力。能力。 5）数字电路由几种基本单元电路组成，）数字电路由几种基本单元电路组成，这些单元电路简单，对内部元件参数要求这些单元电路简单，对内部元件参数要求不高，允许有较大的分散性，只要工作时不高，允许有较大的分散性，只

3、要工作时可靠区分可靠区分0和和1两个状态即可，使数字电路两个状态即可，使数字电路易于实现集成化。易于实现集成化。 6）数字电路的抗干扰能力强，精度高。）数字电路的抗干扰能力强，精度高。.数字电路的分类数字电路的分类按电路的组成结构按电路的组成结构分立元件电路分立元件电路集成电路集成电路按集成度的大小按集成度的大小小规模集成电路（小规模集成电路（SSI）中规模集成电路（中规模集成电路（MSI）大规模集成电路（大规模集成电路（LSI）超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSI）按构成电路的按构成电路的半导体器件种类半导体器件种类双极型集成电路双极型集成电路单极型集成电路单极型集成电路按电路有无按

4、电路有无记忆功能记忆功能组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路（下）（下）返回返回后一页后一页前一页前一页 后一页后一页返回返回 所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。控制信号的通过或不通过。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系因果关系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路。逻辑门电路。13.1.1 门电路的基本概念门电路的基本概念 基本逻辑关系为基本逻辑关系为“与与”、“或或”、“非非”三种。三种。前一页前一页 后一页后一页返回返回 设：开关断开、灯不

5、亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑 “0”表示，表示，开关闭合、灯亮用开关闭合、灯亮用 逻辑逻辑“1”表示。表示。逻辑表达式：逻辑表达式： Y = A BB灯灯。220V。A “与与”逻辑关系是指当决定某事件的逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。条件全部具备时，该事件才发生。000101110100ABF状态表状态表前一页前一页 后一页后一页返回返回 “或或”逻辑关系是指当决定某事件的逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。条件之一具备时，该事件就发生。逻辑表达式：逻辑表达式： Y = A + B。+UABY00011101状态表状态表0111ABY前一页前

6、一页 后一页后一页返回返回。AY+UR。101AY0前一页前一页 后一页后一页返回返回前一页前一页 后一页后一页返回返回 电平的高低一电平的高低一般用般用“1”和和“0”两种状态区别，两种状态区别，若规定高电平为若规定高电平为“1”，低电平为，低电平为“0”则称为正逻则称为正逻辑。反之则称为辑。反之则称为负逻辑。若无特负逻辑。若无特殊说明，均采用殊说明，均采用正逻辑。正逻辑。100VUcc高电平高电平低电平低电平前一页前一页 后一页后一页返回返回13.1.2 二极管二极管“与与” 门电路门电路0V0V000101110100ABY输输 入入输出输出0V3V3V3V状态表状态表 1. 电路电路2

7、. 工作原理工作原理输入输入A、B全为高电平全为高电平“1”，输出，输出 Y 为为“1”。输入输入A、B不全为不全为“1”，输出，输出 Y 为为“0”。.+U 12VRD1D2ABY调转调转前一页前一页 后一页后一页返回返回13.1.2 二极管二极管“与与” 门电路门电路&ABY逻辑符号：逻辑符号：状态表状态表ABY输输 入入输出输出000101110100Y=A B.逻辑表达式：逻辑表达式： 3. 逻辑关系：逻辑关系：“与与”逻辑逻辑即：有即：有“0”出出“0”， 全全“1”出出“1”前一页前一页 后一页后一页返回返回13.1.3 二极管二极管“或或” 门电路门电路0V0V.URD1

8、D2AB。Y0V3V 1. 电路电路2. 工作原理工作原理输入端有一为高电平输入端有一为高电平“1”，输出，输出Y 为为“1”。输入输入A、B全为低电平全为低电平“0”，输出，输出Y 为为“0”。状态表状态表ABY输输 入入输出输出0001111101103V3V前一页前一页 后一页后一页返回返回13.1.3 二极管二极管“或或” 门电路门电路Y=A+B逻辑表达式：逻辑表达式：即：有即：有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”状态表状态表ABY输输 入入输出输出0001111101101ABY逻辑符号：逻辑符号：前一页前一页 后一页后一页返回返回+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截

9、止饱和饱和逻辑符号逻辑符号1Y。逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A“0”1AY0“1”“1”前一页前一页 后一页后一页“0”返回返回有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”输输 入入输输 出出A001 1B001Y11101逻辑式：逻辑式：Y A B AB&AB&YY1前一页前一页 后一页后一页返回返回Y。1。“或非或非”门门AB1。Y逻辑式：逻辑式：Y A + B 输输 入入输输 出出A001 1B001Y00101“或非或非”门门有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”AB1。前一页前一页 后一页后一页返回返回Y2ABY1有有“0”出出“0”，全，全“1”出出“1”&a

10、mp;ABF1ABY21前一页前一页 后一页后一页有有“1”出出“1”，全，全“0”出出“0”返回返回即：有即：有“0”出出“0”， 全全“1”出出“1”真值表真值表ABY输输 入入输出输出000101110100Y=A B.逻辑表达式：逻辑表达式： &ABY逻辑符号：逻辑符号：前一页前一页 后一页后一页返回返回Y=A+B逻辑表达式：逻辑表达式：即：有即：有“1”出出“1”， 全全“0”出出“0”逻辑符号：逻辑符号：1ABY逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A逻辑符号逻辑符号1AY前一页前一页 后一页后一页返回返回有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”4 “与非与非”门门逻辑式：逻辑式

11、：Y=AB逻辑符号：逻辑符号：&ABY有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”5 “或非或非”门门逻辑式：逻辑式：Y=A+B“或非或非”门门1ABY前一页前一页 后一页后一页返回返回前一页前一页 后一页后一页返回返回多发射极多发射极三极管三极管1. 电路电路 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1前一页前一页 后一页后一页返回返回图中，图中，T1为多发射极管，它的基极与每个发射为多发射极管，它的基极与每个发射极之间都有一个极之间都有一个PN结。若用二极管代替结。若用二极管代替PN结，结，T1等效电路如下图所示。等效电路如下图所示。R1A B CABCR1

12、EC前一页前一页 后一页后一页箝位箝位2.1VE结反偏结反偏截止截止“0”(0.3V)1V流过流过 E结的电流结的电流为反向饱和电流为反向饱和电流输入全高输入全高“1”,输出为低输出为低“0”“1”(3.6V) T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1前一页前一页 后一页后一页返回返回1VT5 截止截止T2、VY 5-0.7-0.7 =3.6V 流过流过 E结的电结的电流为正向电流流为正向电流 负载电流负载电流输入有低输入有低“0”输出为高输出为高“1”(0.3V)“1”“0” T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1前一页前一页 后一页后一页返

13、回返回.&YA逻辑符号逻辑符号B00 0 10 0 1 1 0 1 0 10 1 1 11 0 0 11 0 1 11 1 0 1状态表状态表1 1 1 0前一页前一页 后一页后一页返回返回两种实际的两种实际的“TTLTTL与非门芯片与非门芯片213 4 5 6 789101112131474LS20(474LS20(4输入输入2 2门门) )213 4 5 6 789101112131474LS00(274LS00(2输入输入4 4门门) )前一页前一页 后一页后一页返回返回普通代数普通代数不适用！不适用！结合律结合律(A+B)+C=A+(B+C) (A B) C = A (B C)

14、.前一页前一页 后一页后一页返回返回A BBAA+BA B. A B.A+B0001101111100100CBABCAAABCB)A(CABCB)CA(1 BCA A+1=1 A A=A.A B=A+BA+B=A B.1100000011111100列真值表证明：列真值表证明：前一页前一页 后一页后一页返回返回证明证明：BAAABA)(例如例如：DEBCADCBCAA A+AB = ABAABABAA 被吸收被吸收返回返回前一页前一页 后一页后一页返回返回例例1：= AB (C + C) +AB= AB+AB = B前一页前一页 后一页后一页返回返回ABCABC+AB化简化简 Y=CBACB

15、AY CBCBAY)(CBCBA CBA A B=A+B.BABAA 吸收吸收吸收吸收前一页前一页 后一页后一页返回返回Y=A B =A B.由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：2. 应用应用“与非与非”门构成门构成“与与”门电路门电路AY&B&前一页前一页 后一页后一页返回返回Y=A &YAY = A+B = A B = A B.由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：4. 用用“与非与非”门构成门构成“或非或非”门门YBA&前一页前一页 后一页后一页返回返回3.应用应用“与非与非”门构成门构成“或或”门电路门电路Y=A+B =A+B =A B.由逻辑代数

16、运算法则：由逻辑代数运算法则：BAY&Y=AB+AC+ABC =AB+AC+ABC=AB AC ABC.ACB11&.YAC前一页前一页 后一页后一页返回返回前一页前一页 后一页后一页返回返回已知逻辑电路已知逻辑电路确定确定逻辑功能逻辑功能前一页前一页 后一页后一页返回返回Y1.AB&YY3Y2.Y = Y2 Y3= A AB B AB.A B.A B.A. .A BB前一页前一页 后一页后一页返回返回反演律反演律反演律反演律前一页前一页 后一页后一页返回返回ABY001 100111001=A B前一页前一页 后一页后一页返回返回.BAYA B.Y = AB AB .

17、ABA B 前一页前一页 后一页后一页返回返回= AB +AB化简化简001 100100111=A B逻辑式逻辑式 =1ABY逻辑符号逻辑符号=A B前一页前一页 后一页后一页返回返回Y&1.BA&C写出逻辑式：写出逻辑式：A101A=AC +BCY=AC BC设：设：C=1封锁封锁打开打开选通选通A信号信号前一页前一页 后一页后一页返回返回Y&1.BA&CB001设：设：C=0封锁封锁选通选通B信号信号打开打开前一页前一页 后一页后一页返回返回根据逻辑功能要求根据逻辑功能要求逻辑电路逻辑电路前一页前一页 后一页后一页返回返回 C 0 0 0 00 0 1 1

18、0 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1前一页前一页 后一页后一页返回返回取取 Y=“1”( 或或Y=“0” ) 列逻辑式列逻辑式取取 Y = “1” 各组合之间各组合之间是是“或或”关系关系在一种组合中，各输入在一种组合中，各输入变量之间是变量之间是“与与”关系关系ABCCBACBACBAY A B C Y 0 0 0 00 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1前一页前一页 后一页后一页返回返回ABCCBACBACBAY ABCCBACBACBA ABCCBACBACBAY 前一页前一页 后

19、一页后一页返回返回YCBA0110011111001100110111前一页前一页 后一页后一页返回返回& 开工为开工为“1”，不开工为，不开工为“0”； G1和和 G2运行为运行为“1”，不运行为，不运行为“0”。前一页前一页 后一页后一页返回返回1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 00111 0 0 1 0A B C G1 G20001 11 0 1前一页前一页 后一页后一页返回返回ABCCABCBABCAG1ABCCBACBACBAG2 1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0011

20、1 0 0 1 00001 11 0 1前一页前一页 后一页后一页返回返回ABCCABCBABCAG1 ABCCBACBACBAG2 ACBCAB ACBCAB1 GACBCAB ABCCBACBACBA2 G前一页前一页 后一页后一页返回返回13.5 加法器加法器进位进位如：如：0 0 0 0 11+10101010不考虑低位不考虑低位来的进位来的进位半加器实现半加器实现要考虑低位要考虑低位来的进位来的进位全加器实现全加器实现前一页前一页 后一页后一页返回返回前一页前一页 后一页后一页返回返回A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1BABABAS ABC .AB

21、SC前一页前一页 后一页后一页返回返回输入输入-1表示低位来的进位表示低位来的进位 COAiBiCi-1SiCiCI 前一页前一页 后一页后一页返回返回0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 11111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAC11 iiiiiiCACBBA1 iiiCBA前一页前一页 后一页后一页返回返回11 iiiiiiiCACBBAC1 iiiiCBAS&=11.CiSiCOCO1AiBiCi-1Si

22、前一页前一页 后一页后一页返回返回思考题思考题：试说明试说明2111011111各式的含义各式的含义前一页前一页 后一页后一页返回返回 n 位二进制代码有位二进制代码有 2n 种组合，可以表示种组合，可以表示 2n 个信息；个信息；前一页前一页 后一页后一页返回返回10个个4位位表示十进制数表示十进制数编码器编码器前一页前一页 后一页后一页返回返回0000001110100001111000110110000000000111前一页前一页 后一页后一页返回返回Y3 = I8+I9前一页前一页 后一页后一页返回返回10000000011101101001& 1 1 1 1 1 1 I1

23、I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9前一页前一页 后一页后一页返回返回 译码是编码的反过程，它是将代码的组合译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。译成一个特定的输出信号。13.7.1 二进制译码器二进制译码器8个个3位位译码器译码器二二进进制制代代码码高高低低电电平平信信号号前一页前一页 后一页后一页返回返回输输 入入A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1输输 出出状状 态态 表表 前一页前一页 后一页后一页返回返回Y0=A B CY1=A B CY7=A B CY2=A B CY3=A B CY4=A BCY