门电路和组合电路

门电路和组合电路第一页，共六十页，2022年，8月28日1.电子电路中的信号分为两大类：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）(a)一类信号称为数字信号，它是指时间上和数值上的变化都是不连续的，如图（b）(b)13.1基本门电路及其组合

逻辑电路的基本概念

第二页，共六十页，2022年，8月28日trtfUm0.9Um0.5Um0.1Um脉宽tw周期T实际的矩形波第三页，共六十页，2022年，8月28日

数字电路所研究的问题和模拟电路相比有以下几个主要不同点：

（1）数字电路中的信号在时间上是离散的脉冲信号，而模拟电路中的信号是随时间连续变化的信号。（2）数字电路所研究的是电路的输入¸输出之间的逻辑关系，而模拟电路则是研究电路的输入输出之间的大小、相位等问题。

第四页，共六十页，2022年，8月28日（3）在两种电路中，晶体管的工作状态不同。数字电路中晶体管工作在开关状态，也就是交替地工作在饱和与截止两种状态，而在模拟电路中晶体管多工作在放大状态。饱和区放大区截止区第五页，共六十页，2022年，8月28日2、三种基本逻辑关系及门电路当决定事件的各个条件全部具备之后，事件才会发生。开关A，B串联控制灯泡Y：Ｙ＝ＡＢ功能表1)与逻辑关系

：

第六页，共六十页，2022年，8月28日二极管与门Y=AB真值表第七页，共六十页，2022年，8月28日当决定事件的各个条件中有一个或一个以上具备之后，事件就会发生。开关A，B并联控制灯泡Y:Ｙ＝Ａ+Ｂ功能表2)或逻辑关系：第八页，共六十页，2022年，8月28日二极管或门Y=A+B真值表第九页，共六十页，2022年，8月28日决定事件的条件只有一个，当条件具备时，事件不会发生，条件不存在时，事件发生。Ｙ＝Ａ开关A控制灯泡Y:功能表真值表3)非逻辑关系：第十页，共六十页，2022年，8月28日三极管非门真值表第十一页，共六十页，2022年，8月28日1.

与非门

Y=ABCY=A+B+CABC1Y&ABCY&基本逻辑门电路的组合2.

或非门

ABC1Y>1ABCY>1第十二页，共六十页，2022年，8月28日3.与或非门Y=AB+CDABCDY&&>1第十三页，共六十页，2022年，8月28日5.同或运算：逻辑表达式为：4.异或运算：逻辑表达式为：每行相与，各行相或第十四页，共六十页，2022年，8月28日TTL与非门电路13.2TTL门电路ABCY&Y=ABCAFBC00011001010111010011101101111110与非门真值表第十五页，共六十页，2022年，8月28日+5VABCT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4Y

TTL与非门电路3.6V3.6V3.6V0.3V第十六页，共六十页，2022年，8月28日+5VABCT1R1R2T2T3T4T5R3R5R4Y

TTL与非门电路0V3.6V3.6V3.6V第十七页，共六十页，2022年，8月28日ABF&ENEN为控制端且高电平有效，即EN=1时，同TTL与非门，Y=AB；EN=0时，输出端为高阻状态。AB&ENAB&ENAB&ENAB&EN用三态门接成总线结构13.2.2TTL三态门电路功能表每一时刻，只有一个EN有效（EN=1）第十八页，共六十页，2022年，8月28日13.2.3TTL与非门组件

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。74LS00组件含有两个输入端的与非门四个。第十九页，共六十页，2022年，8月28日1.基本运算规则

与：0•0=0•1=1•01•1=1或：0+1=1+0=1+10+0=0非：0=11=0推论：A+0=AA+1=1A•0=0•A=0A•1=AA+A=1A+A=AA•A=0A•A=AA=A逻辑代数13.4

组合逻辑电路的分析和设计第二十页，共六十页，2022年，8月28日2.逻辑代数的基本定律交换律：A+B=B+AA•B=B•A结合律：A+(B+C)=(A+B)+CA•(B•C)=(A•B)•C分配律：A(B+C)=A•B+A•CA+B•C=(A+B)•(A+C)反演定理：A•B=A+BA+B=A•B吸收规则：A+AB=A+B第二十一页，共六十页，2022年，8月28日逻辑函数表达式：

与或式与非式与或非式？第二十二页，共六十页，2022年，8月28日3.

利用逻辑代数公式化简例：化简Y=ABC+ABD+ABC+CD+BD解：Y=ABC+ABC+CD+B(AD+D)=ABC+ABC+CD+B(A+D)=ABC+ABC+CD+BA+BD=AB+ABC+CD+BD=B(A+AC)+CD+BD=B(A+C)+CD+BD=BA+BC+CD+BD=BA+B(C+D)+CD=BA+BCD+CD=BA+B+CD=B(A+1)+CD=B+CDA+AB=A+BD+AD=D+A吸收法第二十三页，共六十页，2022年，8月28日例：证明AB+AC+BC=AB+AC解：AB+AC+BC=AB+AC+(A+A)BC

=AB(1+C)+AC(1+B)=AB+AC+ABC+ABC=AB+AC=AB+ABC+AC+ABCA+A=1第二十四页，共六十页，2022年，8月28日加项法Y=ABC+ABC+ABC=ABC+ABC+ABC+ABC

=BC(A+A)+AC(B+B)=BC+AC第二十五页，共六十页，2022年，8月28日(1)逻辑代数式(2)

逻辑图Y=BC+A5.逻辑函数的表示方法AB1C&Y>1(3)

真值表

将逻辑电路输入变量不同组合状态下所对应的输出变量的取值一一对应列入一个表中，此表称为逻辑函数的真值表。*(4)卡诺图第二十六页，共六十页，2022年，8月28日已知组合逻辑电路图，确定它们的逻辑功能。分析步骤：（1）根据逻辑图，写出逻辑函数表达式（2）对逻辑函数表达式化简（3）列出真值表（4）由真值表确定逻辑电路的功能组合逻辑电路：逻辑电路在某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号所决定。13.4.2组合逻辑电路的分析第二十七页，共六十页，2022年，8月28日&1例:分析下图逻辑电路的功能。&1&ABYABABABY=ABAB=AB+AB真值表ABY001010100111功能:当A、B取值相同时，输出为1,是同或电路。第二十八页，共六十页，2022年，8月28日例:分析下图逻辑电路的功能。Y1=A+B=ABY3=A+B=ABY2=A+BA+B+=(A+B)(A+B)=AB+AB真值表ABY1000010101110Y2Y310010010功能:

当A>B时,Y1=1;

当A<B时,Y3=1;

当A=B时,Y2=1;是一位数字比较器Y1Y2Y311AB>1>1>1第二十九页，共六十页，2022年，8月28日根据给定的逻辑要求，设计出逻辑电路图。设计步骤：（1）根据逻辑要求，定义输入输出逻辑变量并定义状态含义，列出真值表；（2）由真值表写出逻辑函数表达式；（3）化简逻辑函数表达式；（4）画出逻辑图。

组合逻辑电路的设计第三十页，共六十页，2022年，8月28日三人表决电路例：用两输入设计三人表决电路10A+5VBCRYABCY00000001101110001111010010111011真值表每行相与，各行相或第三十一页，共六十页，2022年，8月28日三人表决电路10A+5VBCRY&&&&Y=AB+AC+BC=AB+AC+BC=ABACBC第三十二页，共六十页，2022年，8月28日例：设计一个数据分配器，通过控制端E来选择输入A送至输出端F1还是F2。E=0时，A送至F1,E=1时，A送至F2。电路EAF1F2第三十三页，共六十页，2022年，8月28日&&1数据分配器电路图第三十四页，共六十页，2022年，8月28日13.5加法器

两个二进制数相加，称为“半加”，实现半加操作的电路叫做半加器。S=AB+AB=A+BC=AB真值表ABC0000101011S0101101.半加器第三十五页，共六十页，2022年，8月28日=1&ABSCS=AB+AB=A+BC=AB半加器逻辑图COSCAB半加器逻辑符号第三十六页，共六十页，2022年，8月28日2.全加器输入信号：加数被加数从低位来的进位输出信号：本位的和向高位的进位数第三十七页，共六十页，2022年，8月28日真值表逻辑表达式F=真值为1各行的乘积项的逻辑和第三十八页，共六十页，2022年，8月28日第三十九页，共六十页，2022年，8月28日ΣΣ1COCO逻辑符号Σ第四十页，共六十页，2022年，8月28日例：求两个四位二进制数的和：全加器逻辑图为：ΣΣΣΣ00011101001010110第四十一页，共六十页，2022年，8月28日例：试用74LS248构成一个四位二进制数相加的电路S0S1S2C3A2

B2A1

B12Ci

2S

1Ci

1S2A

2B

2Ci-11A1B1Ci

-174LS1832Ci

2S

1Ci

1S2A

2B

2Ci-11A1B1Ci

-174LS183S3A0

B0A3

B374LS183是加法器集成电路组件，含有两个独立的全加器。第四十二页，共六十页，2022年，8月28日全加器、编码器、译码器、数据选择器等——常用数字集成组合逻辑电路13.6

编码器编码：用数字或符号来表示某一对象或信号的过程。

n位二进制代码可以表示2n个信号自然二进制码：按权值计算所对应十进制数的二进制的代码8421编码：将十进制的十个数0、1、2…9编成4位二进制的8421代码第四十三页，共六十页，2022年，8月28日编码器&&&&•••••••••••••••+5VR10Y30123456789

0111Y2Y1Y0第四十四页，共六十页，2022年，8月28日8421码编码表13.6编码器第四十五页，共六十页，2022年，8月28日数字集成优先编码器74LS147I1I9：信号输入端低电平有效Y0~Y3：信号输出端以反码形式输出第四十六页，共六十页，2022年，8月28日第四十七页，共六十页，2022年，8月28日

译码是编码的反过程，将二进制代码按编码时的原意翻译成有特定意义的输出量。13.7

译码器和数字显示1.变量译码器若输入变量的数目为n，则输出端的数目N=2n例如：2线—4线译码器、3线—8线译码器、

4线—16线译码器等。现以3线—8线译码器74LS138为例说明第四十八页，共六十页，2022年，8月28日VCCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y612345678

A0A1

A2

SB

SCSAY7

地

74LS1381615141312111091234567874LS138管脚图A2A0是译码器输入端；Y0Y7是译码器输出端，且低电平有效；SCSBSA为三个使能输入端，只有当它们分别为0、0、1，译码器才正常译码；否则不论A2A0为何值，Y0Y7都输出高电平。第四十九页，共六十页，2022年，8月28日Y0=A2A1A0Y1A2A1A0=Y2=A2A1A0Y7=A2A1A0……第五十页，共六十页，2022年，8月28日1A0A2

A2

A2

A111A1A1A0A0&&…...&当SA=1、SB=SC=0时，才正常译码。1SASBSCG>1第五十一页，共六十页，2022年，8月28日

任何一个三输入变量的逻辑函数都可以用74LS138和一个与非门来实现。

例：用74LS138实现Y=AB+BC

Y=AB（C+C）+BC（A+A）=ABC+ABC+ABC=ABC+ABC+ABC=ABCABCABC=Y3Y6Y774LS138A0

A2

A1AB

CSASBSC1Y3Y6Y7&Y第五十二页，共六十页，2022年，8月28日2.显示译码器abfgecd•fg

abedc•+abcdefg•abcdefg+++++•(1)数码显示器：用来显示数字、文字或符号。共阴极接法共阳极接法第五十三页，共六十页，2022年，8月28日第五十四页，共六十页，2022年，8月28日A3A2A1A0YaYbYcYdYeYf

YgabcdefgR+5V数码管A3A2A1A0七段显示译码器与数码管的连接显示译码器第五十五页，共六十页，2022年，8月28日七段字形显示译码器的真值表A3A2A1A0

YaYbYcYdYeYfYg显示字形0000111111000010

11

0000…..100011111111001111

0

111abfgecd•