电工第20章 门电路和组合逻辑电路g.ppt

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1、第第20章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路20.1 20.1 脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号20.2 20.2 基本门电路及其组合基本门电路及其组合基本门电路及其组合基本门电路及其组合 20.5 20.5 逻辑代数逻辑代数逻辑代数逻辑代数 20.4 CMOS20.4 CMOS门电路门电路门电路门电路20.3 TTL20.3 TTL门电路门电路门电路门电路 20.6 20.6 组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合20.7 20.7 加法器加法器加法器加法器20.8 20.8 编码器编码器编码器编码器20.9 20.9 译码

2、器和数字显示译码器和数字显示译码器和数字显示译码器和数字显示1.1.掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式。了解表和逻辑表达式。了解表和逻辑表达式。了解表和逻辑表达式。了解 TTLTTL门电路、门电路、门电路、门电路、CMOSCMOS门门门门电路的特点电路的特点电路的特点电路的特点;3.3.会分析和设计简单的组合逻辑电路会分析和设计简单的组合逻辑电路会分析和设计简单的组合逻辑电路会分析和设计简单的组合逻辑电路;4.理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑理解加

3、法器、编码器、译码器等常用组合逻辑理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑5.电路的工作原理和功能电路的工作原理和功能电路的工作原理和功能电路的工作原理和功能;5.5.学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。本章要求：本章要求：2.2.会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数;第第20章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路模拟信号：模拟信号：模拟信号：模拟信号：随时

4、间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号20.1 脉冲信号脉冲信号模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号1.1.模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号t t三角波信号三角波信号三角波信号三角波信号t t 处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路。如整流如整流如整流如整流电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大

5、电路等，注重研究的是输入和输出电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。信号间的大小及相位关系。信号间的大小及相位关系。信号间的大小及相位关系。在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在放晶体管三极管通常工作在放晶体管三极管通常工作在放晶体管三极管通常工作在放大区。大区。大区。大区。2.2.脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号 是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。尖顶波尖顶波尖顶波尖顶波t矩形波矩形波矩形波矩形波t 处理数字信号的电路称为数字电路处

6、理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路，它注重，它注重，它注重，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。饱和区，起开关的作用。饱和区，起开关的作用。饱和区，起开关的作用。脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号正脉冲：正脉冲：正脉冲：正脉冲：脉冲跃变后的值比初始值高

7、脉冲跃变后的值比初始值高负脉冲：负脉冲：负脉冲：负脉冲：脉冲跃变后的值比初始值低脉冲跃变后的值比初始值低如：如：如：如：0+3V0-3V正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲0+3V0-3V负脉冲负脉冲负脉冲负脉冲脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度 A A脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿 t tr r 脉冲周期脉冲周期脉冲周期脉冲周期 T T脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿脉冲下降沿 t tf f 脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度 t tp p 脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：A0.9A0.5A0.1AtptrtfT实际的矩形波实际的矩形波实际的矩形波实际

8、的矩形波20.2 基本门电路及其组合基本门电路及其组合 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。所谓所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的或通过不通过。控制信号的或通过不通过。门电路的门电路的输入和输出输入和输出之间存在一定的之间存在一定的逻辑关系逻辑关系(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。20.2.1 逻辑门电路的基本概念逻辑门电路的基本概念 基本逻辑关系为基本逻辑关系为“与与与与”、

9、“或或或或”、“非非非非”三种。三种。下面通过例子说明逻辑电路的概念及下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与与与与”、“或或或或”、“非非非非”的意义。的意义。220V+-设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”0”表示，开关表示，开关表示，开关表示，开关闭合、灯亮用闭合、灯亮用闭合、灯亮用闭合、灯亮用 逻辑逻辑逻辑逻辑“1”1”表示。表示。表示。表示。逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式：Y=A B1.“1.“与与与与”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系 “与与与与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部逻辑关系是指当决定某事

10、件的条件全部逻辑关系是指当决定某事件的条件全部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。具备时，该事件才发生。具备时，该事件才发生。具备时，该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表状态表状态表状态表BY220VA+-2.“2.“或或或或”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系 “或或或或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之逻辑关系是指当决定某事件的条件之逻辑关系是指当决定某事件的条件之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。一具备时，该事件就发生。一具备时，该事件就发生。一具备时，该事件就发生。逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A+B状态

11、表状态表状态表状态表000111110110ABY3.“3.“非非非非”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系 “非非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A状态表状态表状态表状态表101AY0Y220VA+-R 由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电信号都是用电位（

12、或称电平）的高低表示的。高电信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。变化范围。变化范围。变化范围。门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。门电路主要有：与门、或门、非门、

13、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。或非门、异或门等。或非门、异或门等。或非门、异或门等。20.2.2 分立元件基本逻辑门电路分立元件基本逻辑门电路20.2 基本门电路及其组合基本门电路及其组合 电平的高低电平的高低一般用一般用“1”和和“0”两种两种状态区别，若状态区别，若规定规定高电平为高电平为“1”，低电，低电平为平为“0”则则称为称为正逻辑正逻辑。反之则称为反之则称为负负逻辑逻辑。若无特。若无特殊说明，均采殊说明，均采用正逻辑。用正逻辑。100VUCC高电平高电平低电平低电平1

14、.二极管二极管“与与”门电路门电路 (1)(1)电路电路电路电路(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理输入输入A、B、C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、C不全为不全为“1”，输出输出 Y 为为“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“与与与与”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表0V3V1.二极管二极管“与与”门电路门电路(3)(3)逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系：“与与与与”逻辑逻辑即：有即：有“0”出出“0”，全全

15、“1”出出“1”Y=A B C逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“与与与与”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表2.二极管二极管“或或”门电路门电路 (1)(1)电路电路电路电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或或或或”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表3V3V-U-12VRDADCABYDBC(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理输入输入A、B、C全为低

16、电平全为低电平“0”，输出输出 Y 为为“0”。输入输入A、B、C有一个为有一个为“1”，输出输出 Y 为为“1”。2.二极管二极管“或或”门电路门电路(3)逻辑关系逻辑关系：“或或或或”逻辑逻辑即：有即：有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”Y=A+B+C逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：ABYC 100000011101111011001011101011111ABYC“或或或或”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表3.晶体管晶体管“非非”门电路门电路+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截止截止截止饱和饱和(2)逻辑表达

17、式：逻辑表达式：Y=A“0”10“1”(1)(1)电路电路电路电路“0”“1”AY“非非非非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表逻辑符号逻辑符号1AY1.1.与非门电路与非门电路与非门电路与非门电路有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”“与与与与”门门门门&ABCY&ABC“与非与非与非与非”门门门门00010011101111011001011101011110ABYC“与非与非与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：1Y“非非非非”门门门门20.2.3 基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合2.2

18、.或非门电路或非门电路或非门电路或非门电路1Y20.2.3 基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合“或或或或”门门门门ABC 1有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”00010010101011001000011001001110ABYC“或非或非或非或非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A+B+C逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形ABY1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”&ABY1 1ABY2Y2有

19、0出0,全1出1ABC&1&D1Y3.3.与或非门电路与或非门电路与或非门电路与或非门电路20.2.3 基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合Y=A.B+C.D逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：逻辑表式：1&YABCD逻辑符号逻辑符号20.3 TTL门电路门电路(三极管三极管三极管三极管三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路)TTL门电路是双极型集成电路，与分立门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，元件相比，具有速度快、可靠性高和微型具有速度快、可靠性高和微型化等优点化等优点，目前分立元件电路已被集成电，目前分立元件电路已被集成电路替代。下面介绍集成路替代。下面介绍集

20、成“与非与非”门电路的门电路的工作原理、特性和参数。工作原理、特性和参数。T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1输入级输入级输入级输入级中间级中间级中间级中间级输出级输出级输出级输出级20.3.1 TTL“与非与非”门电门电路路1.1.电路电路电路电路E2E3E1B等效电路等效电路等效电路等效电路C多发射极多发射极多发射极多发射极三极管三极管三极管三极管 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1(1)(1)输入全为高电平输入全为高电平输入全为高电平输入全为高电平“1”(3.6V)1”(3.6V)时时时时2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理4

21、.3VT T2 2、T T5 5饱和导通饱和导通饱和导通饱和导通E E结反偏结反偏结反偏结反偏截止截止截止截止“0”(0.3V)负载电流负载电流负载电流负载电流（灌电流）（灌电流）（灌电流）（灌电流）输入全高输入全高“1”,输出为输出为低低“0”1VT1R1+Ucc T4 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T12.2.工作原理工作原理工作原理工作原理1VT T2 2、T T5 5截止截止截止截止 负载电流负载电流负载电流负载电流（拉电流）（拉电流）（拉电流）（拉电流）(2)(2)输入端有任一低电平输入端有任一低电平输入端有任一低电平输入端有任一低电平“0”(0.3V)

22、0”(0.3V)(0.3V)“1”“0”输入有低输入有低“0”输出为输出为高高“1”流过流过 E结的电结的电流为正向电流流为正向电流5VVY 5-0.7-0.7 =3.6V有有有有“0”0”出出出出“1”1”全全全全“1”1”出出出出“0”0”“与非与非”逻辑关系逻辑关系00010011101111011001011101011110ABYC“与非与非与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y&ABC“与非与非与非与非”门门门门74LS00、74LS20管脚排列示意图管脚排列示意图&1211109814133456

23、712&UCC4B 4A 4Y3B 3A3Y1B1A1Y2B2A2Y GND(a)74LS001211109814133456712&UCC2D 3C 2BNC 2A2Y1B1ANC1D1C1Y GND74LS20(b)(1)(1)电压传输特性：电压传输特性：电压传输特性：电压传输特性：输出电压输出电压输出电压输出电压 U UOO与与与与输入电压输入电压输入电压输入电压 U Ui i的的的的关系。关系。关系。关系。C CD DE E3.TTL“3.TTL“与非与非与非与非”门特性及参数门特性及参数门特性及参数门特性及参数电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性测试电路测试电路测试电路测

24、试电路A AB BO O1 12 23 31 12 23 34 4 U Ui i /V/VU UOO/V/V&+5V+5VU Ui iU Uo oV VV VA AB BC CD DE E(2)TTL“(2)TTL“与非与非与非与非”门的参数门的参数门的参数门的参数电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性典型值典型值典型值典型值3.6V3.6V，2.4V2.4V为合格为合格为合格为合格典型值典型值典型值典型值0.3V0.3V，0.4V0.4V为合格为合格为合格为合格输出高电平电压输出高电平电压输出高电平电压输出高电平电压U UOHOH输出低电平电压输出低电平电压输出低电平电压输出低电平

25、电压U UOLOL输出高电平输出高电平输出高电平输出高电平电压电压电压电压U UOHOH和输出低电平电压和输出低电平电压和输出低电平电压和输出低电平电压U UOLOLU UOO/V/VO O1 12 23 31 12 23 34 4 U Ui i /V/VABDE低电平噪声容限电低电平噪声容限电低电平噪声容限电低电平噪声容限电压压压压U UNLNL保证输出保证输出保证输出保证输出高电平电压不低于高电平电压不低于高电平电压不低于高电平电压不低于额定值额定值额定值额定值90%90%的条件的条件的条件的条件下所允许叠加在输下所允许叠加在输下所允许叠加在输下所允许叠加在输入低电平电压上的入低电平电压上

26、的入低电平电压上的入低电平电压上的最大噪声（或干扰）最大噪声（或干扰）最大噪声（或干扰）最大噪声（或干扰）电压。电压。电压。电压。U UNLNL=U UOFF OFF U UILIL允许叠加干扰允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力UOFF U UOFFOFF是保证输出为额定是保证输出为额定是保证输出为额定是保证输出为额定高电平的高电平的高电平的高电平的90%90%时所对应的时所对应的时所对应的时所对应的最大输入低电平电压最大输入低电平电压最大输入低电平电压最大输入低电平电压。0.9UOH输入输入输入输入低电平低电平低电平低

27、电平电压电压电压电压U UILILO O1231234 Ui/V/VU UOO/V/V输入输入输入输入高电平高电平高电平高电平电压电压电压电压U UIHIHAB高电平噪声容限高电平噪声容限高电平噪声容限高电平噪声容限电压电压电压电压UNH保证保证保证保证输出低电平电压输出低电平电压输出低电平电压输出低电平电压的条件下所允许的条件下所允许的条件下所允许的条件下所允许叠加在输入高叠加在输入高叠加在输入高叠加在输入高 电电电电平电压上的最大平电压上的最大平电压上的最大平电压上的最大噪声（或干扰）噪声（或干扰）噪声（或干扰）噪声（或干扰）电压。电压。电压。电压。UNH=UIHUON允许叠加干扰允许叠加

28、干扰允许叠加干扰允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力 UON是保证输出为额定是保证输出为额定低电平时所对应的低电平时所对应的最小输最小输入高电平电压入高电平电压。DEO O1231234 Ui/V/VU UOO/V/VUON 指一个指一个指一个指一个“与非与非与非与非”门能带同类门的最大数目，它门能带同类门的最大数目，它门能带同类门的最大数目，它门能带同类门的最大数目，它表示带负载的能力。对于表示带负载的能力。对于表示带负载的能力。对于表示带负载的能力。对于TTL“TTL“与非与非与非与非”门门门门 N NOO 8 8。输

29、入高电平电流输入高电平电流输入高电平电流输入高电平电流 I IIHIH和输入低电平电流和输入低电平电流和输入低电平电流和输入低电平电流 I IILIL 当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接高电平高电平高电平高电平，其余输入端接低电，其余输入端接低电，其余输入端接低电，其余输入端接低电 平平平平时，时，时，时，流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流称为高电平输入电流称为高电平输入电流称为高电平输入电流 I IIHIH（A A）。）。）。）。当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接低电平低电平低电平低电

30、平，其余输入端接高电平其余输入端接高电平其余输入端接高电平其余输入端接高电平时，时，时，时，流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流称为低电平输入电流称为低电平输入电流称为低电平输入电流 I IILIL（mAmA）。）。）。）。扇出系数扇出系数扇出系数扇出系数N NOO平均传输延迟时间平均传输延迟时间平均传输延迟时间平均传输延迟时间 t tpdpd 50%50%tpd1tpd2 TTLTTL的的的的 t tpdpd 约在约在约在约在 10ns 40ns10ns 40ns，此值愈小愈好。此值愈小愈好。此值愈小愈好。此值愈小愈好。输入波形输

31、入波形ui输出波形输出波形uO20.3.2 三态输出三态输出“与非与非”门门当控制端当控制端当控制端当控制端为高电平为高电平为高电平为高电平“1 1”时，时，时，时，实现正常实现正常实现正常实现正常的的的的“与非与非与非与非”逻辑关逻辑关逻辑关逻辑关系系系系 Y Y=ABAB“1”控制端控制端 DE1.1.电路电路电路电路 D截止截止截止截止 T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T120.3.2 三态输出三态输出“与非与非”门门“0”控制端控制端 DE T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T11.1.电路电路电路电路导通导通导通导通1V1V当控制端当

32、控制端当控制端当控制端为低电平为低电平为低电平为低电平“0 0”时，时，时，时，输出输出输出输出 Y Y处处处处于开路状于开路状于开路状于开路状态，也称态，也称态，也称态，也称为高阻状为高阻状为高阻状为高阻状态。态。态。态。&YEBA逻辑符号逻辑符号 0 高阻高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0 表示任意态表示任意态表示任意态表示任意态20.3.2 三态输出三态输出“与非与非”门门三态输出三态输出三态输出三态输出“与非与非与非与非”状态表状态表状态表状态表ABEY功能表功能表输出高阻输出高阻输出高阻输出高阻三态门应用：三态门应用：三态门应用：三态门应用：可实现用可实

33、现用可实现用可实现用一条一条一条一条总线分时传送总线分时传送总线分时传送总线分时传送几个不同的数据或控制信号。几个不同的数据或控制信号。几个不同的数据或控制信号。几个不同的数据或控制信号。“1”“0”“0”如图示：如图示：如图示：如图示：总总总总线线线线&A A1 1B B1 1E E1 1&A A2 2B B2 2E E2 2&A A3 3B B3 3E E3 3A1 B11.1.电路电路电路电路有有有有源源源源负负负负载载载载&YCBA逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号 T5Y R3AB CR2R1T2+5V T1RLU 20.3.3 集电极开路集电极开路“与非与非”门电路门电路(OC门门)

34、OCOC门的特点：门的特点：门的特点：门的特点：1.1.输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载输出端可直接驱动负载如：如：如：如：Y&CBAKA+24VKA2202.2.几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联几个输出端可直接相联&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“0”“0”20.4.1 CMOS 非门电路非门电路AYT2+UDDT1N 沟道沟道P 沟道沟道GGDSS20.4 CMOS门电路门电路 PMOSPMOS管管管管NMOSNMOS管管管管CMOS CMOS 管管管管负载管负载管负载管负载管驱动管驱动

35、管驱动管驱动管(互补对称管互补对称管互补对称管互补对称管)A A=“1”=“1”时，时，时，时，T T1 1导导通，通，通，通，T T2 2截止，截止，截止，截止，Y Y=“0”=“0”A A=“0”=“0”时，时，时，时，T T1 1截止，截止，截止，截止，T T2 2导导通，通，通，通，Y Y=“1”=“1”Y=AY=AT4 与与 T3 并联，并联，T1 与与 T2 串联；串联；当当 AB 都是高电平时都是高电平时,T1 与与 T2 同同时时导导通通，T4 与与 T3 同同时时截截止止；输输出出 Y 为为低电平。低电平。当当AB中中有有一一个个是是低低电电平平时时，T1与与T2中中有有一一

36、个个截截止止，T4与与T3中中有有一一个导通个导通,输出输出Y 为高电平。为高电平。20.4.2 CMOS与非与非门电路门电路ABT4T3T1T2+UDDY1.1.电路电路电路电路2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理BT4T3T1T2AY 当当 AB 中中有有一一个个是是高高电电平平时时，T1 与与 T2 中中有有一一个个导导通通，T4 与与 T3 中中有有一一个个截截止止，输输出出 Y 为低电平。为低电平。当当AB都都是是低低电电平平时时，T1 与与 T2 同同时时截截止止，T4 与与 T3 同同时时导导通通；输输出出 Y 为高电平。为高电平。20.4.3 CMOS或非门电路或非门电路1

37、.1.电路电路电路电路2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理(1)(1)静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有0.01mW,TTL0.01mW,TTL每门每门每门每门10mW)10mW)(2)(2)抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强(3)(3)扇出系数大扇出系数大扇出系数大扇出系数大(4)(4)允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽 (3 18V)(3 18V)(1)(1)速度快速度快速度快速度快(2)(2)抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强(3)(3)带负载能力强带负载能力强带负载能力强

38、带负载能力强20.5 逻辑代数逻辑代数 逻辑代数逻辑代数逻辑代数逻辑代数（又称布尔代数），（又称布尔代数），（又称布尔代数），（又称布尔代数），它是分析设计逻它是分析设计逻它是分析设计逻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辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，字母表示变量，字母表示变量，字母表示变量，但变量的取值只有但变量的取值只有但变量的取值只有但变量的取值只有“0”0”，“1”1”两种，分别称为逻辑两种，分别称为逻辑两种，分别称为逻辑两种，分别称为逻辑“0”0”和逻辑和

39、逻辑和逻辑和逻辑“1”1”。这里这里这里这里“0”0”和和和和“1”1”并不表示数量的大小，而是表示两并不表示数量的大小，而是表示两并不表示数量的大小，而是表示两并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。种相互对立的逻辑状态。种相互对立的逻辑状态。种相互对立的逻辑状态。逻辑代数所表示的是逻辑代数所表示的是逻辑代数所表示的是逻辑代数所表示的是逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系，而不是数量关而不是数量关而不是数量关而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别系。这是它与普通代数的本质区别系。这是它与普通代数的本质区别系。这是它与普通代数的本质区别。1.1.常量与变量的关系常量与变量的关系常量

40、与变量的关系常量与变量的关系20.5.1 逻辑代数运算法则逻辑代数运算法则2.2.逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则自等律自等律自等律自等律0-10-1律律律律重叠律重叠律重叠律重叠律还原律还原律还原律还原律互补律互补律互补律互补律交换律交换律交换律交换律2.2.逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则普通代数普通代数普通代数普通代数不适用！不适用！不适用！不适用！证证证证:结合律结合律结合律结合律分配律分配律分配律分配律A+1=1 A A=A.110011111100反演律反演律反演律反演律

41、(摩根定律）摩根定律）摩根定律）摩根定律）状态表证明：状态表证明：AB00011011111001000000吸收律吸收律吸收律吸收律(1)A+AB=A (2)A(A+B)=A对偶式对偶式对偶式对偶式对偶关系：对偶关系：对偶关系：对偶关系：将某逻辑表达式中的将某逻辑表达式中的将某逻辑表达式中的将某逻辑表达式中的与与与与()()换成或换成或换成或换成或 (+)(+)，或，或，或，或(+)(+)换成与换成与换成与换成与()()，得到一个新的逻辑表得到一个新的逻辑表得到一个新的逻辑表得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑式的达式，即为原逻辑式的达式，即为原逻辑式的达式，即为原逻辑式的对偶式对偶式对偶式对

42、偶式。若原逻辑恒等若原逻辑恒等若原逻辑恒等若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。式成立，则其对偶式也成立。式成立，则其对偶式也成立。式成立，则其对偶式也成立。证明证明：A+AB=A（3）（4）对偶式对偶式对偶式对偶式（5）（6）对偶式对偶式对偶式对偶式20.5.2 逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法表示方法表示方法表示方法表示方法逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式逻辑状态表逻辑状态表逻辑状态表逻辑状态表逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图卡诺图卡诺图卡诺图卡诺图下面举例说明这四种表示方法。下面举例说明这四种表示方法。例：例：例：例：有一有一有一有一T T形走廊，在相会处有一路灯形走廊，在相会处有一路灯形走廊，在相

43、会处有一路灯形走廊，在相会处有一路灯,在进入走廊在进入走廊在进入走廊在进入走廊的的的的A A、B B、C C三地各有控制开关，都能独立进行控制。三地各有控制开关，都能独立进行控制。三地各有控制开关，都能独立进行控制。三地各有控制开关，都能独立进行控制。任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。设三个开关同时闭合，灯亮。设三个开关同时闭合，灯亮。设三个开关同时闭合，灯亮。设A A、B B、C C代表三个开关代表三个开关代表三

44、个开关代表三个开关（输入变量）；（输入变量）；（输入变量）；（输入变量）；Y Y代表灯（输出变量）。代表灯（输出变量）。代表灯（输出变量）。代表灯（输出变量）。1.1.列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表设：开关闭合其状态为设：开关闭合其状态为“1”，断开为，断开为“0”灯亮状态为灯亮状态为“1”，灯灭为，灯灭为“0”用输入、输出变用输入、输出变用输入、输出变用输入、输出变量的逻辑状态量的逻辑状态量的逻辑状态量的逻辑状态(“1 1”或或或或“0 0”)以表格形式来表以表格形式来表以表格形式来表以表格形式来表示逻辑函数。示逻辑函数。示逻辑函数。示逻辑函数。三输入变量有八种组合状态三输

45、入变量有八种组合状态三输入变量有八种组合状态三输入变量有八种组合状态n n输入变量有输入变量有输入变量有输入变量有2 2n n n n种组合状态种组合状态种组合状态种组合状态 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1 2.2.逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式取取 Y=“1”(或或Y=“0”)列逻辑式列逻辑式取取 Y=“1”用用用用“与与与与”“”“或或或或”“”“非非非非”等运算来表达逻辑函等运算来表达逻辑函等运算来表达逻辑函等运算来表达逻辑函数的表达式。数的表达式。数的表达式。数的表达式。(1)由逻辑

46、状态表写出逻辑式由逻辑状态表写出逻辑式对应于对应于Y=1，若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“1”1”，则取输入变量本身，则取输入变量本身，则取输入变量本身，则取输入变量本身(如如如如 A A)；若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“0 0”则取则取则取则取其反变量其反变量其反变量其反变量(如如如如 A A)。一种组合中，输入变一种组合中，输入变量之间是量之间是“与与”关系，关系，0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1各组合之间各组合之间各组合之间各组合之间是是是是“

47、或或或或”关系关系关系关系 2.2.逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式反之，也可由逻辑式列出状态表。反之，也可由逻辑式列出状态表。反之，也可由逻辑式列出状态表。反之，也可由逻辑式列出状态表。0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1 3.3.逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图YCBA&1CBA20.5.3 逻辑函数的化简逻辑函数的化简 由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的逻辑图，一般比较复杂；若

48、逻辑图，一般比较复杂；若逻辑图，一般比较复杂；若逻辑图，一般比较复杂；若经过简化，则可使用较经过简化，则可使用较经过简化，则可使用较经过简化，则可使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。少的逻辑门实现同样的逻辑功能。少的逻辑门实现同样的逻辑功能。少的逻辑门实现同样的逻辑功能。从而从而从而从而可节省器件，可节省器件，可节省器件，可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠性。降低成本，提高电路工作的可靠性。降低成本，提高电路工作的可靠性。降低成本，提高电路工作的可靠性。利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现利用逻辑代数变换，可用

49、不同的门电路实现相同的逻辑功能。相同的逻辑功能。相同的逻辑功能。相同的逻辑功能。化简方法化简方法化简方法化简方法公式法公式法公式法公式法卡诺图法卡诺图法卡诺图法卡诺图法1.1.用用用用“与非与非与非与非”门构成基本门电门构成基本门电门构成基本门电门构成基本门电路路路路(2)应用应用“与非与非”门构成门构成“或或”门电路门电路(1)应用应用“与非与非”门构成门构成“与与”门电路门电路AY&B&BAY&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：&YA(3)(3)应用应用应用应用“与非与非与非与非”门构成门构成门构成门构成“非非非非”门电路门电路门电路门电路(4

50、)(4)用用用用“与非与非与非与非”门构成门构成门构成门构成“或非或非或非或非”门门门门YBA&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：例例1：化简化简2.2.应用逻辑代数运算法则化简应用逻辑代数运算法则化简应用逻辑代数运算法则化简应用逻辑代数运算法则化简（1 1）并项法）并项法）并项法）并项法例例2：化简化简（2 2）配项法）配项法）配项法）配项法例例3：化简化简（3 3）加项法）加项法）加项法）加项法（4 4）吸收法）吸收法）吸收法）吸收法吸收吸收吸收吸收例例4：化简化简例例5：化简化简吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收 3.3.应用卡诺图化简应用卡诺图化简应