第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门

第二章基本逻辑运算及集成逻辑门第1页，课件共39页，创作于2023年2月常用复合逻辑2.2基本逻辑运算2.1概述2.0第二章基本逻辑运算与集成门电路2.3关于使用集成电路的有关问题第2页，课件共39页，创作于2023年2月

从本章开始，以下各章均是讨论逻辑运算问题。逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述。概述2.0

逻辑问题的前提是二值性问题，即一个问题只有二种答案，不是“真”就是“假”，不存在第三种似是而非的答案。这样逻辑问题也可用二种代码表示，一般用“1”和“0”表示二种答案。此处的“1”和“0”仅表示一个问题的二种结果，不表示数,无大小之分。“1”和“0”称逻辑常量。第3页，课件共39页，创作于2023年2月非逻辑（非运算、逻辑反）或逻辑（或运算、逻辑加）2.1.2与逻辑（与运算、逻辑乘）2.1.1基本逻辑运算2.1第4页，课件共39页，创作于2023年2月

只有前提均具备了，结果才发生，这种关系称为“与”逻辑。下面我们用开关A、B串联控制灯F的亮与灭，说明与逻辑的功能。与逻辑（与运算、逻辑乘）2.1.1定义：开关合上为“1”，断开为“0”。灯亮为“1”，灯灭为“0”。描述逻辑功能有不同的手段。一、真值表将AB各种可能的情况与灯F的关系列表表示如右图：111010001000FAB真值表BAFREBAFRE第5页，课件共39页，创作于2023年2月二、逻辑函数表达式F=

A·B将逻辑常量代入：0·0=00·1=01·0=01·1=10·A=01·A=AA·A=A与逻辑（与运算、逻辑乘）2.1.1三、逻辑符号目前存在三种符号表示，逐渐应统一到国际标准。&（c）国际标准（b）国外流行ABFBAFFAB（a）国家标准＆第6页，课件共39页，创作于2023年2月四、波形关系高电平为“1”，低电平为“0”与逻辑（与运算、逻辑乘）2.1.1AFB第7页，课件共39页，创作于2023年2月2.1.2或逻辑(或运算、逻辑加)

只要具备了一个前提，结果就发生，这种关系称为“或”逻辑。下面我们用开关A、B并联控制灯F

的亮与灭，说明“或”逻辑的功能。定义：开关A或B合上为“1”，断开为“0”。灯亮为“1”，灯灭为“0”。描述逻辑功能四种不同的手段。FREAB第8页，课件共39页，创作于2023年2月一、真值表将AB各种可能的情况与灯F的关系列表表示如右图：111110101000FAB真值表

2.1.2或逻辑(或运算、逻辑加)二、逻辑函数表达式F=

A+B将逻辑常量代入：0+0=00+1=11+0=11+1=1A+0=AA+1=1A+A=AFREAB第9页，课件共39页，创作于2023年2月三、逻辑符号FFFABABAB+≥1（a）（b）（c）

2.1.2或逻辑(或运算、逻辑加)四、波形关系高电平为“1”，低电平为“0”AFB第10页，课件共39页，创作于2023年2月2.1.3

非逻辑(非运算、逻辑反)

前提与结果相反；前提为真，结果为假。这种关系称为“非”逻辑。下面我们用开关A控制灯F的亮与灭，说明“非”逻辑的功能。定义：开关合上为“1”，断开为“0”。灯亮为“1”，灯灭为“0”。EARF第11页，课件共39页，创作于2023年2月一、真值表将AB各种可能的情况与灯F的关系列表表示为：2.1.3

非逻辑(非运算、逻辑反)EARF0110FA真值表二、逻辑函数表达式F=

A将逻辑常量代入：0=11=0第12页，课件共39页，创作于2023年2月三、逻辑符号2.1.3

非逻辑(非运算、逻辑反)四、波形关系高电平为“1”，低电平为“0”AF第13页，课件共39页，创作于2023年2月

将基本逻辑运算进行简单的组合—组合成如下常用复合逻辑。“异或”“同或”逻辑2.2.4“与或非”逻辑2.2.3“或非逻辑”2.2.2“与非逻辑”2.2.1常用复合逻辑2.2第14页，课件共39页，创作于2023年2月“与”逻辑和“非”逻辑的组合。先“与”再“非”。＆BAAB11FABA&F=ABB＆“与非逻辑”2.2.1第15页，课件共39页，创作于2023年2月AFB波形图

“与”逻辑和“非”逻辑的组合。先“与”再“非”。011110101100FAB真值表见0得1全1得0“与非逻辑”2.2.1第16页，课件共39页，创作于2023年2月“或”逻辑和“非”逻辑的组合。先“或”再“非”。≥1BAA+B11FA+BAF=A+BB≥1“或非逻辑”2.2.2第17页，课件共39页，创作于2023年2月波形关系AFB

“或”逻辑和“非”逻辑的组合。先“或”再“非”。011010001100FAB真值表全0得1见1得0“或非逻辑”2.2.2第18页，课件共39页，创作于2023年2月“与”逻辑、“或”逻辑、“非”逻辑的组合。先“与”后“或”最后再“非”。1F=AB+CD11ABCDF=AB+CD＆≥1＆≥1AB+CD≥1≥1CDAB＆BA＆DC“与或非”逻辑2.2.3第19页，课件共39页，创作于2023年2月

这是具有特殊功能的逻辑，它们的定义均是对二变量而言。“异或”电路的特殊功能③

多变量的“异或”②“异或”“同或”逻辑①“异或”“同或”逻辑2.2.4第20页，课件共39页，创作于2023年2月其真值表如下：

输入二变量相异为“0”，相同为“1”，称为“同或”F2。

输入二变量相异为“1”，相同为“0”，称为“或”F1。

①“异或”“同或”逻辑“异或”“同或”逻辑2.2.4ABF1F20001011010101101

异或同或由真值表可得出下式：第21页，课件共39页，创作于2023年2月

异或逻辑符号“异或”“同或”逻辑2.2.4同或逻辑符号

（a）（b）（c）

=1AFBABFAFB=1AFBAFB=BFA

（a）（b）（c）

第22页，课件共39页，创作于2023年2月

例如

F=A⊕B⊕C⊕D

由于不存在多变量的“异或”电路，故多变量的“异或”通过二变量“异或”实现。②多变量的“异或”“异或”“同或”逻辑2.2.4≥1F2F1&&=1BA=1DC=1FF=F1⊕F2F1=A⊕BF2=C⊕D代入得：F=A⊕B⊕C⊕D同理实现多变量的同或电路第23页，课件共39页，创作于2023年2月③

“异或”电路的特殊功能

故可十分方便得A，A控制电路如下图所示：C=0F=AC=1F=A

0⊕0=00⊕1=11⊕0=11⊕1=00⊕A=A1⊕A=AFCA=1控制端“异或”“同或”逻辑2.2.4第24页，课件共39页，创作于2023年2月奇数个“1”相异或结果为“1”。偶数个“1”相异或结果为“0”。③“异或”电路的特殊功能

奇偶检测电路例题“异或”“同或”逻辑2.2.4第25页，课件共39页，创作于2023年2月

利用此特性可十分方便组成奇偶校验位的产生电路。也可十分方便组成奇偶校验码的检验电路。8421BCD奇校验位产生电路和校验码检测电路如下图所示：③“异或”电路的特殊功能“异或”“同或”逻辑2.2.4第26页，课件共39页，创作于2023年2月&0001000=1BA00=1DC=1P100=1BA00=1DC=1P=1奇偶检验位产生电路奇校验码检测电路检验输出0000000110111③“异或”电路的特殊功能“异或”“同或”逻辑2.2.40110第27页，课件共39页，创作于2023年2月&0100=1BA0=1DC=1P10=1BA00=1DC=1P=1奇偶检验位产生电路奇校验码检测电路检验输出00③“异或”电路的特殊功能“异或”“同或”逻辑2.2.410

0

0

10

10

0

00第28页，课件共39页，创作于2023年2月

接收A⊕B⊕C⊕D⊕P=1结果正确

=0

结果出错

输入

ABCD=0110则P=0⊕1⊕1⊕0=1ABCD=1000则P=1⊕0⊕0⊕0=0③“异或”电路的特殊功能“异或”“同或”逻辑2.2.4第29页，课件共39页，创作于2023年2月1.输出高电平UOH输入低电平UOI一般认为UO≤

0.5V即为合格,标称值为3V，最高可达到3.6V，输出低电平一般认为小于0.5V为合格，标称值为0.3V。一、特性和参数

TTL与非门传输特性如图所示3.6VUOH

0.35Vui2.3

关于使用集成电路的有关问题

前面已讲过集成电路分为双极性型即TTL电路和单极性MOS电路。一般以TTL电路为主讲述有关问题。第30页，课件共39页，创作于2023年2月２.开门电平UON和关门电平Voff

开门电平：

输出低电平时与非门处于开门状态，为保证输出低电平低于0.35V是允许输入高电平的最小值称为开门电UON；UON0.35VUOui2.3

关于使用集成电路的有关问题

关门电平：

输出为高电平时与非门处于关门状态，为保证输出高电平高2.7V所允许输入低电平的最高值称为关门电平Voff

；0.35VUoffui2.7第31页，课件共39页，创作于2023年2月3.噪声容限UNL

和UNH

此参数是用来说明门电路的抗干扰能力的。输入低电平时，输出应为高电平，如果此时输入端在低电平基础上叠加一个正向干扰信号，如超过Uoff时，输出将低于所规定高电平值，产生逻辑错误。所允许的最大干扰信号幅度称为输入低电平时的噪声容

UNL。

UoffuiVNLUNL=U0FF－UIL=0.8－0.3=0.5

2.3

关于使用集成电路的有关问题

第32页，课件共39页，创作于2023年2月输入为高电平时，输出应为低电平，如果此时输入端在高电平基础上叠加一个负向干扰信号，如低于UON时，输出将高于规定低电平值，产生逻辑错误。所允许最大干扰信号幅度称为输入高电平时的噪声容限UNH。UNH=UIH－UON=3－1.8V=1.2V

UONUNHUIH·ui2.3

关于使用集成电路的有关问题

第33页，课件共39页，创作于2023年2月4输入短路电流IIS

对TTL门而言当输入端接地时，将有一个电流1.4毫安左右的电流由管子流出。IIS﹠2.3

关于使用集成电路的有关问题

当输入通过电阻接地，IIS将在电阻上产生电压，影响该输入端的状态。一般为了保证输出为高电平，输入端电阻满足：Ri≤0.7KΩ为了保证输出低电平，输入端电阻满足：

Ri≥2KΩ

场效应管无输入短路电流，通过电阻接地时，输入始终是低电平。第34页，课件共39页，创作于2023年2月5.门电路的扇入系数NI和NO

门电路允许输入端数为扇入系数NI，一般NI≥8门,为保证门电路输出正确逻辑电平时，不超过功耗的前提下，其输出端允许带动同类门的输入端数称为扇出系数，一般NO≥8。NO愈大，表明门的负载能力愈强。2.3

关于使用集成电路的有关问题

第35页，课件共39页，创作于2023年2月二、二种特殊门电路