8門電路和組合邏輯電路

8門電路和組合邏輯電路

8.4邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)8.1引言8.2

基本門電路

8.5組合邏輯電路

8.6組合邏輯電路應(yīng)用精選課件1.掌握根本門電路的邏輯功能、邏輯符號(hào)、真值表和邏輯表達(dá)式。3.會(huì)分析和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的組合邏輯電路。理解加法器、編碼器、譯碼器等常用組合邏輯電路的工作原理和功能。本章要求：2.會(huì)用邏輯代數(shù)的根本運(yùn)算法那么化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。8門電路和組合邏輯電路5.

學(xué)會(huì)數(shù)字集成電路的使用方法。精選課件模擬信號(hào)：隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào),如:8.1引言模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)電子電路中的信號(hào)1.模擬信號(hào)正弦波信號(hào)t三角波信號(hào)t

處理模擬信號(hào)的電路稱為模擬電路。如整流電路、放大電路等，注重研究的是輸入和輸出信號(hào)間的大小及相位關(guān)系。在模擬電路中，晶體管三極管通常工作在放大區(qū)。

精選課件

2.脈沖信號(hào)

是一種躍變信號(hào)，并且持續(xù)時(shí)間短暫。如:尖頂波t矩形波t

處理數(shù)字信號(hào)的電路稱為數(shù)字電路，它注重研究的是輸入、輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。在數(shù)字電路中，晶體管一般工作在截止區(qū)和飽和區(qū)，起開關(guān)的作用。精選課件脈沖信號(hào)正脈沖：脈沖躍變后的值比初始值高負(fù)脈沖：脈沖躍變后的值比初始值低如：0+3V0-3V正脈沖0+3V0-3V負(fù)脈沖精選課件脈沖幅度A脈沖上升沿tr

脈沖周期T脈沖下降沿tf

脈沖寬度tp

脈沖信號(hào)的局部參數(shù)：A0.9A0.5A0.1AtptrtfT實(shí)際的矩形波精選課件R1.二極管的開關(guān)特性導(dǎo)通截止相當(dāng)于開關(guān)斷開相當(dāng)于開關(guān)閉合S3V0VSRRD3V0V精選課件2.三極管的開關(guān)特性飽和截止3V0VuO

0相當(dāng)于開關(guān)斷開相當(dāng)于開關(guān)閉合uO

UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V精選課件數(shù)字電路的特點(diǎn)(1)信號(hào)是隨時(shí)間不連續(xù)變化的兩個(gè)離散量。(2)穩(wěn)態(tài)時(shí)三極管一般都是工作在開、關(guān)狀態(tài)。(3)研究的主要問題是電路的邏輯功能。(4)使用的主要方法是邏輯分析和邏輯設(shè)計(jì)，主要工具是邏輯代數(shù)。正邏輯和負(fù)邏輯:電平的上下一般用“1〞和“0〞兩種狀態(tài)區(qū)別，假設(shè)規(guī)定高電平為“1〞，低電平為“0〞那么稱為正邏輯。反之那么稱為負(fù)邏輯。假設(shè)無(wú)特殊說明，均采用正邏輯。精選課件8.2根本門電路邏輯門電路是數(shù)字電路中最根本的邏輯元件。所謂門就是一種開關(guān)，它能按照一定的條件去控制信號(hào)的通過或不通過。門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系(因果關(guān)系)，所以門電路又稱為邏輯門電路。門電路的根本概念:根本邏輯關(guān)系為“與〞、“或〞、“非〞三種。

門電路主要有：與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門等。精選課件220V+-設(shè)：開關(guān)斷開、燈不亮用邏輯“0〞表示，開關(guān)閉合、燈亮用邏輯“1〞表示。邏輯表達(dá)式：Y=A?B“與〞邏輯關(guān)系是指當(dāng)決定某事件的條件全部具備時(shí)，該事件才發(fā)生。000101110100ABYBYA狀態(tài)表8.2.1邏輯與精選課件

(1)電路(2)工作原理輸入A、B、C全為高電平“1〞，輸出Y為“1〞。輸入A、B、C不全為“1〞，輸出Y為“0〞。0V0V0V0V0V3V+U12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“與”門邏輯狀態(tài)表0V3V二極管與門電路精選課件(3)邏輯關(guān)系：

“與”邏輯即：有“0〞出“0〞，全“1〞出“1〞Y=ABC邏輯表達(dá)式：

邏輯符號(hào)：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“與”門邏輯狀態(tài)表精選課件BY220VA+-“或〞邏輯關(guān)系是指當(dāng)決定某事件的條件之一具備時(shí)，該事件就發(fā)生。邏輯表達(dá)式：

Y=A+B真值表000111110110ABY8.2.2.邏輯或精選課件二極管“或〞門電路

(1)電路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或”門邏輯狀態(tài)表3V3V-U12VRDADCABYDBC(2)工作原理輸入A、B、C全為低電平“0〞，輸出Y為“0〞。輸入A、B、C有一個(gè)為“1〞，輸出Y為“1〞。精選課件(3)邏輯關(guān)系：

“或”邏輯即：有“1〞出“1〞，全“0〞出“0〞Y=A+B+C邏輯表達(dá)式：邏輯符號(hào)：ABYC>100000011101111011001011101011111ABYC“或”門邏輯狀態(tài)表精選課件“非〞邏輯關(guān)系是否認(rèn)或相反的意思。邏輯表達(dá)式：Y=A狀態(tài)表101AY0Y220VA+-R8.2.3.邏輯非精選課件非門電路邏輯符號(hào)1AFEC-EBBAR1R2RCFTEQDQ精選課件8.2.4復(fù)合運(yùn)算8.2.4.1與非門電路邏輯功能:有“0〞出“1〞，全“1〞出“0〞F&ABC“與非”門00010011101111011001011101011110ABFC“與非”門邏輯狀態(tài)表邏輯表達(dá)式:F=ABC“與”門&ABC1F“非門精選課件8.2.4.2或非門電路邏輯功能:有“1〞出“0〞，全“0〞出“1〞00010010101011001000011001001110ABFC“或非”門邏輯狀態(tài)表1F“非”門“或”門ABC>1“或非”門FABC>1邏輯表達(dá)式：

F=A+B+C精選課件假設(shè)兩個(gè)輸入變量的值相異，輸出為1，否那么為0。異或邏輯真值表ABL000101011110BAL=1ABL異或邏輯符號(hào)異或邏輯表達(dá)式L=A

B8.2.4.3

異或門電路精選課件假設(shè)兩個(gè)輸入變量的值相同，輸出為1，否那么為0。同或邏輯真值表ABL001010111001B=ALABL同或邏輯邏輯符號(hào)同或邏輯表達(dá)式：L=AB+=A

B

8.2.4.4

同或門電路精選課件8.3數(shù)字集成邏輯電路8.3.1TTL與非門電路TTL門電路(三極管—三極管邏輯門電路)是雙極型集成電路，與分立元件相比，具有速度快、可靠性高和微型化等優(yōu)點(diǎn)，目前分立元件電路已被集成電路替代。下面介紹集成“與非〞門電路的工作原理、特性和參數(shù)。精選課件1.電路多發(fā)射極三極管精選課件(1)輸入全為高電平“1〞(3.6V)時(shí)2.工作原理負(fù)載電流〔灌電流〕輸入全高“1〞,輸出為低“0〞精選課件2.工作原理負(fù)載電流〔拉電流〕(2)輸入端有任一低電平“0〞(0.3V)輸入有低“0〞輸出為高“1〞精選課件有“0”出“1”全“1”出“0”“與非〞邏輯關(guān)系00010011101111011001011101011110ABYC“與非”門邏輯狀態(tài)表Y=ABC邏輯表達(dá)式：Y&ABC“與非〞門精選課件74LS00、74LS20管腳排列示意圖精選課件〔1〕對(duì)于與非門及與門，多余輸入端應(yīng)接高電平，比方直接接電源正端，或通過一個(gè)上拉電阻〔1～3kW〕接電源正端；〔2〕對(duì)于或非門及或門，多余輸入端應(yīng)接低電平，比方直接接地；〔3〕在前級(jí)驅(qū)動(dòng)能力允許時(shí)，也可以與有用的輸入端并聯(lián)使用。多余輸入端的處理精選課件&YEBA邏輯符號(hào)

0

高阻0

0

1

1

0

1

11

1

0

111

1

10

表示任意態(tài)8.3.1.3三態(tài)輸出“與非〞門三態(tài)輸出“與非”狀態(tài)表ABEY輸出高阻功能表精選課件三態(tài)(TSL)輸出門電路111高阻

×0輸出L輸入A使能EN001邏輯功能：高電平有效的同相邏輯門精選課件三態(tài)門應(yīng)用：可實(shí)現(xiàn)用一條總線分時(shí)傳送幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)?！?”“0”“0”如圖所示：總線&A1B1E1&A2B2E2&A3B3E3A1

B1精選課件8.4.1邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)〔又稱布爾代數(shù)〕，它是分析設(shè)計(jì)邏輯電路的數(shù)學(xué)工具。雖然它和普通代數(shù)一樣也用字母表示變量，但變量的取值只有“0〞，“1〞兩種，分別稱為邏輯“0〞和邏輯“1〞。這里“0〞和“1〞并不表示數(shù)量的大小，而是表示兩種相互對(duì)立的邏輯狀態(tài)。

邏輯代數(shù)所表示的是邏輯關(guān)系，而不是數(shù)量關(guān)系。這是它與普通代數(shù)的本質(zhì)區(qū)別。8.4組合邏輯電路精選課件〔1〕根本律1.邏輯代數(shù)的根本運(yùn)算規(guī)那么〔2〕交換律A+1=A+0=A+A=1AAA0A10A精選課件2.邏輯代數(shù)的根本運(yùn)算法那么〔3〕結(jié)合律〔4〕分配律精選課件〔5〕吸收律精選課件證明：A+AB=A4）5）對(duì)偶式6）7）對(duì)偶式精選課件〔6〕德摩根定理〔反演律〕列狀態(tài)表證明：AB00011011111001001100111111000000精選課件化簡(jiǎn)例題：應(yīng)用邏輯代數(shù)運(yùn)算法那么化簡(jiǎn)〔1〕并項(xiàng)法例2：化簡(jiǎn)〔2〕配項(xiàng)法例1：精選課件化簡(jiǎn)〔3〕加項(xiàng)法〔4〕吸收法吸收化簡(jiǎn)例4：例3：精選課件8.5

組合邏輯電路組合邏輯電路：任何時(shí)刻電路的輸出狀態(tài)只取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與該時(shí)刻以前的電路狀態(tài)無(wú)關(guān)。組合邏輯電路框圖X1XnX2F2F1Fn......組合邏輯電路輸入輸出精選課件組合邏輯電路的分析(1)根據(jù)邏輯圖寫出邏輯表達(dá)式；(2)運(yùn)用邏輯代數(shù)將邏輯式變換或化簡(jiǎn)；(3)列出真值表；(4)分析邏輯功能。邏輯電路確定邏輯功能分析步驟：精選課件(1)寫出邏輯式分析以下圖的邏輯功能.A

B.F=ABAB

.A?B化簡(jiǎn)&&11.BAF&A

B

=AB+AB例1：精選課件(2)列邏輯狀態(tài)表F=AB+AB(3)分析邏輯功能輸入相同輸出為“1〞,輸入相異輸出為“0〞,稱為“判一致電路〞(“同或門〞),可用于判斷各輸入端的狀態(tài)是否相同。=AB邏輯式

=1ABF邏輯符號(hào)ABF001100100111精選課件分析以下圖的邏輯功能&FBA&&&(1)寫出邏輯式：例2：精選課件(3)列邏輯狀態(tài)表(4)分析邏輯功能異或門：符號(hào)=1ABFABF001100111001(2)化簡(jiǎn)精選課件組合邏輯電路的綜合根據(jù)邏輯功能要求邏輯電路設(shè)計(jì)(1)由邏輯要求，列出邏輯狀態(tài)表(2)由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯表達(dá)式(3)簡(jiǎn)化和變換邏輯表達(dá)式(4)畫出邏輯圖設(shè)計(jì)步驟如下：精選課件例:如果有三個(gè)人進(jìn)行表決，同意為1，不同意為0，其表決結(jié)果假設(shè)有兩個(gè)人以上贊同時(shí)，可認(rèn)為通過。這是一個(gè)判決電路，試求這一電路表達(dá)式，并且組成邏輯電路。解：設(shè)三個(gè)人為A、B、C，表決結(jié)果為F。由邏輯要求列出真值表0000

A

B

C

F0010010001111000101111011111真值表精選課件解：三個(gè)輸入A、B、C中，兩個(gè)以上為1的情況，只有四種，列出邏輯表達(dá)式：運(yùn)用邏輯代數(shù)將表達(dá)式化簡(jiǎn)精選課件畫出邏輯圖如下圖：用與非門實(shí)現(xiàn)上述功能:.AB&F..&&C≥1精選課件.AB&F..&&C&畫出邏輯電路圖精選課件1.與門：

F=ABC2.或門：F=A+B+C3.非門：4.與或門：F=ABC+DEF5.或非門：練習(xí)題：用與非門組成以下邏輯門精選課件8.6.1加法器二進(jìn)制十進(jìn)制：0~9十個(gè)數(shù)碼，“逢十進(jìn)一〞。在數(shù)字電路中，為了把電路的兩個(gè)狀態(tài)(“1〞態(tài)和“0〞態(tài))與數(shù)碼對(duì)應(yīng)起來(lái)，采用二進(jìn)制。二進(jìn)制：0，1兩個(gè)數(shù)碼，“逢二進(jìn)一〞。8.6組合邏輯電路應(yīng)用精選課件加法器加法器:實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法運(yùn)算的電路進(jìn)位如：0

0

0

0

11+10101010不考慮低位來(lái)的進(jìn)位半加器實(shí)現(xiàn)要考慮低位來(lái)的進(jìn)位全加器實(shí)現(xiàn)精選課件半加器

半加：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，不考慮來(lái)自低位的進(jìn)位。AB兩個(gè)輸入表示兩個(gè)同位相加的數(shù)兩個(gè)輸出SC表示半加和表示向高位的進(jìn)位半加器：精選課件半加器邏輯狀態(tài)表A

B

S

C0000011010101101邏輯表達(dá)式精選課件AB邏輯圖2&=1..SC邏輯符號(hào)：COABSC

半加器.AB&&&&S..&.C邏輯圖1精選課件全加器輸入A表示兩個(gè)同位相加的數(shù)BC表示低位來(lái)的進(jìn)位輸出表示本位和表示向高位的進(jìn)位CoS全加：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，且考慮來(lái)自低位的進(jìn)位。

全加器：精選課件(1)列邏輯狀態(tài)表(2)寫出邏輯式A

B

CS

C0

0000000110010100110110010101011100111111精選課件半加器構(gòu)成的全加器>1BACSC0CO

CO

邏輯符號(hào)ABCSC0CO

CI精選課件

把二進(jìn)制碼按一定規(guī)律編排，使每組代碼具有一特定的含義，稱為編碼。具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器。n

位二進(jìn)制代碼有2n

種組合，可以表示2n

個(gè)信息。要表示N個(gè)信息所需的二進(jìn)制代碼應(yīng)滿足:

2n

N8.6.2編碼器精選課件

列編碼表：四位二進(jìn)制代碼可以表示十六種不同的狀態(tài)，其中任何十種狀態(tài)都可以表示0~9十個(gè)數(shù)碼，最常用的是8421碼。000輸出輸入BCA0(Y0)1(Y1)2(Y2)3(Y3)4(Y4)5(Y5)6(Y6)7(Y7)8(Y8)9(Y9)D00011101000011110001101100000000001118421BCD碼編碼表例：精選課件寫出邏輯式并化成“與非〞門精選課件畫出邏輯圖Y1111111111Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9&&&&

DCBA精選課件8.6.3譯碼器譯碼是編碼的反過程，它是將代碼的組合譯成一個(gè)特定的輸出信號(hào)。二進(jìn)制譯碼器8個(gè)3位譯碼器二進(jìn)制代碼高低電平信號(hào)精選課件狀態(tài)表

三位二進(jìn)制譯碼器〔輸出高電平有效〕輸入ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70001000000000101000000010001000000110001000010000001000101000001001100000001011100000001輸出例：精選課件寫出邏輯表達(dá)式Y(jié)0=ABCY1=ABCY2=ABCY3=ABCY7=ABCY4=ABCY6=ABCY5=ABC輸入ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70001000000000101000000010001000000110001000010000001000101000001001100000001011100000001輸出精選課件邏輯圖CBA111&&&&&&&&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y701110010000000AABBCC精選課件74LS138型譯碼器引腳及邏輯關(guān)系GNDG1CBA87654321+UCC10916151413121174LS138G1其余為1其余為1其余為1其余為1其余為1其余為1其余為1其余為1精選課件顯示器在數(shù)字電路中，常常需要把運(yùn)算結(jié)果用十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)，這就要用顯示器。二十進(jìn)制代碼譯碼器驅(qū)動(dòng)器顯示器精選課件gfedcba半導(dǎo)體數(shù)碼管七段數(shù)碼顯示a

b

c

d

e

f

g

011000011011