ch13门电路和组合逻辑电路(修改)

13.1

分立元件门电路13.2

TTL与非门电路13.4

组合逻辑电路的分析和设计第

13章门电路和组合逻辑电路一类称为模拟信号，它是指时间上和数值上的变化都是连续平滑的信号，如图(a)中的正弦信号，处理模拟信号的电路叫做模拟电路。电子电路中的信号分为两大类：一类称为数字信号，它是指时间上和数值上的变化都是不连续的，如图(b)中的信号，处理数字信号的电路称为数字电路。(b)(a)

逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。

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。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。

基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。

门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。13.1基本门电路及其组合13.1.1门电路的基本概念设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”表示，开关闭合、灯亮用逻辑“1”表示。逻辑表达式：

Y=A•B（1）“与”逻辑关系“与”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。000101110100ABY220V+-BYA逻辑状态表1.与门电路(2)二极管“与”门电路

1.电路2.工作原理输入A、B、C全为高电平“1”，输出Y为“1”。输入A、B、C不全为“1”，输出Y为“0”。0V0V0V0V0V3V+U12VRDADCABYDBC3V3V3V0.3V00000010101011001000011001001111ABYC“与”门逻辑状态表3.3V0.3V(2)二极管“与”门电路4.逻辑关系：“与”逻辑即：有“0”出“0”，

全“1”出“1”Y=ABC3.逻辑表达式：

5.逻辑符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“与”门逻辑状态表BY220VA+-(1)“或”逻辑

“或”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。逻辑表达式：

Y=A+B逻辑状态表011111011000ABY2、或门电路(2).二极管“或”门电路

1.电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V-0.3V00000011101111011001011101011111ABYC“或”门逻辑状态表2.7V2.7V-U-12VRDADCABYDBC2.工作原理输入A、B、C全为低电平“0”，输出Y为“0”。输入A、B、C有一个为“1”，输出Y

为“1”。(2)二极管“或”门电路4.逻辑关系：“或”逻辑即：有“1”出“1”，

全“0”出“0”Y=A+B+C3.逻辑表达式：

5.逻辑符号：ABYC>100000011101111011001011101011111ABYC“或”门逻辑状态表3.非门电路

“非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：Y=A状态表101AY0Y220VA+-R(1)非逻辑(2)三极管“非”门电路+UCCARKRCYT

1

0截止饱和2.逻辑表达式：Y=A“0”10“1”

1.电路“0”“1”AY“非”

门逻辑状态表3.逻辑符号1AY例：根据输入波形画出输出波形ABY1有“0”出“0”，全“1”出“1”有“1”出“1”，全“0”出“0”&ABY1>1ABY2Y21、“与非”门电路有“0”出“1”，全“1”出“0”“与”门&ABCY&ABC“与非”门00010011101111011001011101011110ABYC“与非”门逻辑状态表Y=ABC逻辑表达式：1Y“非”门13.1.3基本逻辑门电路的组合2、“或非”门电路有“1”出“0”，全“0”出“1”1F“非”门00010010101011001000011001001110ABFC“或非”门逻辑状态表“或”门ABC>1“或非”门FABC>1F=A+B+C逻辑表达式：3、“与或非”门电路“与或非”门逻辑表达式：1Y>1&AB&CDYABC>1&D&总结&ABY逻辑门与或非与非或非图形符号逻辑式Y＝A·BY=A+BY=AY=A·BY=A+BABY≥11AY&YABABY≥1归纳五种常用逻辑门如下：输入级中间级输出级多发射极三极管13.2TTL门电路1.电路T4Y

R3AB

CR4R2R1T3T2+5VT1DE2E1B等效电路CR1+5V13.2.1TTL与非门电路“1”(3.6V)(1)输入全为高电平“1”(3.6V)时4.3VT2、T4饱和导通钳位2.1VE结反偏截止“0”(0.3V)

负载电流（灌电流）输入全高“1”,输出为低“0”1V2.工作原理C2T4Y

R3AB

R4R2R1T3T2+5VT1DT5YR3R5AB

CR4R2R1T3T4T2+5VT12.工作原理1VT2、T5截止

负载电流（拉电流）(2)输入端有任一低电平“0”(0.3V)(0.3V)“1”“0”输入有低“0”输出为高“1”流过E结的电流为正向电流VY5-0.7-0.7

=3.6V5VC2有“0”出“1”全“1”出“0”“与非”逻辑关系001110101011ABY“与非”门逻辑状态表Y=AB3逻辑表达式:Y&AB“与非”门

TTL与非门组件就是将若干个与非门电路，经过集成电路工艺制作在同一芯片上。&+U/p>

1234567地74LS00&&&74LS00组件含有两个输入端的与非门四个。逻辑符号&FEBA0

高阻0

0

1

1

0

1

11

1

0

111

1

10表示任意态13.2.2三态输出“与非”门三态输出“与非”状态表ABEF输出高阻功能表&FEBA三态门应用：可实现用一条总线分时传送几个不同的数据或控制信号。“1”“0”“0”如图所示：总线&A1B1E1&A2B2E2&A3B3E3A1

B113.4

组合逻辑电路的分析和设计&ABY逻辑门与或非与非或非图形符号逻辑式Y＝A·BY=A+BY=AY=A·BY=A+BABY≥11AY&YABABY≥1归纳五种常用逻辑门如下：13.4.1逻辑代数

逻辑代数（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，但变量的取值只有“0”，“1”两种，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。这里“0”和“1”并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。

逻辑代数所表示的是逻辑关系，而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别。基本运算法则：1.逻辑代数运算法则逻辑代数只有逻辑乘，逻辑加和求反三种基本运算交换律：结合律：分配律：证明：√吸收率：证：证：√分配律110011111100反演律列状态表证明：AB00011011111001000000表示方法逻辑式逻辑状态表逻辑图卡诺图2.逻辑函数的表示方法&ABC1YY=ABC逻辑表达式：00010011101111011001011101011110ABYC“与非”门逻辑状态表逻辑图[例1]

应用逻辑代数运算法则化简下列逻辑式：[解]3.

逻辑函数的化简4.逻辑函数的变换例：用“与非”门构成基本门电路(2)应用“与非”门构成“或”门电路(1)应用“与非”门构成“非”门电路BAY&&&由逻辑代数运算法则：&YA(3)应用“与非”门构成“与”门电路(4)用“与非”门构成“或非”门YBA&&&&由逻辑代数运算法则：AY&B&由逻辑代数运算法则：13.4.2组合逻辑电路的分析

(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2)运用逻辑代数化简或变换(3)根据最简表达式列逻辑状态表(4)由状态表确定逻辑电路的逻辑功能已知逻辑电路确定逻辑功能分析步骤：例1：分析下图的逻辑功能

(1)写出逻辑表达式Y=Y2Y3=AABBAB...AB..AB.A..ABBY1.AB&&&&YY3Y2..(2)应用逻辑代数化简Y=AABBAB...=AAB+BAB..=AB+AB反演律=A(A+B)+B(A+B)..反演律=AAB+BAB..

(3)列逻辑状态表ABY001100111001Y=AB+AB=AB逻辑式

(4)分析逻辑功能

输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，称为“异或”逻辑关系。这种电路称“异或”门。

=1ABY逻辑符号(1)写出逻辑式例2：分析下图的逻辑功能.A

B.Y=ABAB

.A•B化简&&11.BAY&A

B

=AB+AB

(2)列逻辑状态表Y=AB+AB(3)分析逻辑功能

输入相同输出为“1”,输入相异输出为“0”,称为“判一致电路”(“同或门”)

,可用于判断各输入端的状态是否相同。=AB逻辑式

=1ABY逻辑符号=ABABY00110010011113.4.2组合逻辑电路的设计根据逻辑功能要求逻辑电路设计

(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表

(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式

(3)简化和变换逻辑表达式

(4)画出逻辑图设计步骤如下：例设计一个逻辑电路供三人表决使用

(1)列逻辑状态表

0000

A

B

C

Y0010010001111000101111011111分析：A，B，C代表三人，1表示赞成，0表示不赞成，如果多数赞成，则指示灯亮，Y=1用输入、输出变量的逻辑状态（“1”或“0”）以表格形式来表示逻辑函数。三输入变量有八种组合状态n输入变量有2n种组合状态

(2)写出逻辑表达式

用“与”“或”“非”等运算来表达逻辑函数的表达式。取Y=“1”(或Y=“0”)列逻辑式取Y=“1”对应于Y=1，若输入变量为“1”，则取输入变量本身(如A)；若输入变量为“0”则取其反变量(如A)。一种组合中，输入变量之间是“与”关系，

0000

A

B

C

Y0010010001111000101111011111各组合之间是“或”关系(2)逻辑式反之，也可由逻辑式列出状态表。

0000

A

B

C

F0010010001111000101111011111

(3)逻辑图CBA&>1&>1

F13.5

加法器13.5.1二进制

十进制：0~9十个数码，“逢十进一”。在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。在数字电路中，为了把电路的两个状态(“1”态和“0”态)与数码对应起来，采用二进制。二进制：0，1两个数码，“逢二进一”。13.5.1