第八章组合逻辑电路.PPTx

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1、模拟信号：模拟信号：随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号脉冲信号脉冲信号模拟信号模拟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1.1.模拟信号模拟信号正弦波信号正弦波信号t t t t第1页/共47页 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，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。2.2.2.2.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

2、短暂。矩形波矩形波t t第2页/共47页 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饱和区，起开关的作用。饱和区，起开关的作用。第3页/共47页R R晶体管的开关作用晶体管的开关作用1.1.二极管的开关特性二极管的开关特性导通截止相当于相当于开关断开开关断开相当于相当于开关闭合开关闭合S S3V3V0V0VS SR RR RD D3V3V0V0V第4页/共47页2.2.三极管的开关特性三极管的开关特性饱和截止截

3、止3V3V0V0Vu uO O 0 0相当于相当于开关断开开关断开相当于相当于开关闭合开关闭合u uO O U UCCCC+U UCCCCu uiiR RB BR RC Cu uO OT Tu uO O+U UCCCCR RC CE EC Cu uO O+U UCCCCR RC CE EC C3V3V0V0V第5页/共47页分立元件门电路分立元件门电路 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。门电路的基本概念门

4、电路的基本概念 基本逻辑关系为“与与”、“或或”、“非非”三种。下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与与”、“或或”、“非非”的意义。第6页/共47页220V220V+-设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”0”0”0”表示，开关表示，开关闭合、灯亮用闭合、灯亮用 逻辑逻辑“1”1”1”1”表示。表示。逻辑表达式逻辑表达式：Y Y=A A B B1.“1.“与与”逻辑关系逻辑关系 “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件的条件全部具备时，该事件才发生。具备时，该事件才发生。0 00 00 01 10 01 11 11 10 01 10 00 0A A

5、B BY YB BY YA A状态表状态表第7页/共47页 电平的高低一般用“1”1”和“0”0”两种状态区别，若规定高电平为“1”1”，低电平为“0”0”则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。1 10 00V0VU UCCCC高电平低电平第8页/共47页二极管二极管“与与”门电路门电路 1.1.1.1.电路电路2.2.2.2.工作原理工作原理输入输入A A、B B、C C全为高电平全为高电平“1”1”，输出输出 Y Y 为为“1”1”。输入A A、B B、C C不全为“1”1”，输出 Y Y 为“0”0”。0V0V0V0V0V0V0V0V0V0V3V3V+U U 12V

6、 12VR RD DA AD DC CA AB BY YD DB BC C3V3V3V3V3V3V0V0V0 00 00 00 00 00 01 10 01 10 01 10 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 10 00 01 11 11 11 1A AB BY YC C“与与”门逻辑状态表门逻辑状态表0V0V3V3V第9页/共47页2.2.2.2.逻辑关系：逻辑关系：“与与”逻辑即：有即：有“0”0”出出“0”0”，全全“1”1”出出“1”1”Y=A B CY=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：&A AB BY YC C0

7、 00 00 00 00 00 01 10 01 10 01 10 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 10 00 01 11 11 11 1A AB BY YC C“与与”门真值表门真值表第10页/共47页B BY Y220V220VA A+-2.“2.“或或”逻辑关系逻辑关系 “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：Y Y=A A+B B真值表真值表0 00 00 01 11 11 11 11 10 01 11 10 0A AB BY Y第

8、11页/共47页二极管二极管“或或”门电路门电路 1.1.1.1.电路电路0V0V0V0V0V0V0V0V0V0V3V3V3V3V3V3V3V3V0V0V0 00 00 00 00 00 01 11 11 10 01 11 11 11 10 01 11 10 00 01 10 01 11 11 10 01 10 01 11 11 11 11 1A AB BY YC C“或或”门逻辑状态表门逻辑状态表3V3V3V3V-U U 12V 12VR RD DA AD DC CA AB BY YD DB BC C2.2.2.2.工作原理工作原理输入输入A A、B B、C C全为低电平全为低电平“0”0”

9、，输出输出 Y Y 为为“0”0”。输入A A、B B、C C有一个为“1”1”，输出 Y Y 为“1”1”。第12页/共47页3.3.逻辑关系逻辑关系：“或或”逻辑即：有即：有“1”1”出出“1”1”，全全“0”0”出出“0”0”Y=A+B+CY=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：A AB BY YC C 1 10 00 00 00 00 00 01 11 11 10 01 11 11 11 10 01 11 10 00 01 10 01 11 11 10 01 10 01 11 11 11 11 1A AB BY YC C“或或”门逻辑状态表门逻辑状态表第13页/共47

10、页3.“3.“非非”逻辑关系逻辑关系 “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。逻辑表达式：逻辑表达式：Y Y=A A状态表状态表1 10 01 1A AY Y0 0Y Y220V220VA A+-R R逻辑符号逻辑符号1 1A AY Y第14页/共47页三极管“非”门电路+U+UCCCC-U-UBBBBA AR RK KR RB BR RC CY YT T 1 1 0 0截止截止饱和逻辑表达式：Y Y=A A“0”“0”1 10 0“1 1”1.1.1.1.电路电路“0“0”“1“1”A AY Y“非非”门逻辑状态表门逻辑状态表逻辑符号逻辑符号1 1A AY Y第15页/

11、共47页&A AB BY YC C1 1A AY YA AB BY YC C 1 1第16页/共47页“与非与非”门电路门电路有“0”0”出“1 1”，全“1”1”出“0”0”“与与”门门&A AB BC CY Y&A AB BC C“与非与非”门门0 00 00 01 10 00 01 11 11 10 01 11 11 11 10 01 11 10 00 01 10 01 11 11 10 01 10 01 11 11 11 10 0A AB BY YC C“与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B CY=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：1 1Y Y“非非”门门集成复合门电路集成复合

12、门电路第17页/共47页“或非或非”门电路门电路有“1”1”出“0 0”，全“0”0”出“1”1”1 1Y Y“非非”门门0 00 00 01 10 00 01 10 01 10 01 10 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 10 00 01 11 11 10 0A AB BY YC C“或非或非”门逻辑状态表门逻辑状态表“或或”门门A AB BC C 1 1“或非或非”门门Y YA AB BC C 1 1Y=A+B+CY=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式：第18页/共47页例：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A AB BY

13、 Y1 1有有“0”0”出出“0”0”，全全“1”1”出出“1”1”有有“1”1”出出“1”1”，全全“0”0”出出“0”0”&A AB BY Y1 1 1A AB BY Y2Y Y2 2第19页/共47页&Y YE EB BA A逻辑符号逻辑符号ENEN 0 0 高阻0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 11 1 1 1 0 0 1 11 11 1 1 1 1 01 0 表示任意态表示任意态三态输出“与非”门三态输出三态输出“与非与非”状态表状态表A AB BE EY Y输出高阻输出高阻功能表功能表第20页/共47页&Y YE EB BA A逻辑符号逻辑符号ENEN 1 1 高

14、阻0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 10 1 1 1 0 0 0 10 11 1 1 1 0 00 0 表示任意态表示任意态三态输出“与非”门三态输出三态输出“与非与非”状态表状态表A AB BE EY Y输出高阻输出高阻功能表功能表第21页/共47页4.异或门异或门 5.同或门同或门AC=1YY=AB+ABABY=13.与或非门与或非门Y=AB+CDABCDY&1Y=Y=AB+ABAB+AB=A BA B=A BA B第22页/共47页2.逻辑代数式逻辑代数式1.逻辑图逻辑图Y=BC+A逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法AB1C&Y13.真值表真值表 真值表是用列表的方法

15、将逻辑电路输入变量不同组合状态下真值表是用列表的方法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。是表示逻辑函数的一种方法。辑函数的真值表。是表示逻辑函数的一种方法。第23页/共47页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），它是分析设计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，也用字母表示变量，但变量的取值只有但变量的取值只有“0”0”0”0”，“1”1”1”1”两种，分别

16、称为逻辑两种，分别称为逻辑“0”0”0”0”和逻辑和逻辑“1”1”1”1”。这里这里“0”0”0”0”和和“1”1”1”1”并不表示数量的大并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。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代数所表示的是逻辑关系逻辑关系，而不是数而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别量关系。这是它与普通代数的本质区别。第24页/共47页1.1.常量与变量的关系常量与变量的关系逻辑代数运算法则2.2.逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则自等律自等律0-10-10-10-1律律重叠律重叠律还原律还原律互补律互补律交换律交换律第25页/共47页

17、普通代数普通代数不适用！不适用！结合律结合律分配律分配律反演律反演律吸收律吸收律(1)(1)A+AB=AA+AB=A (2)(2)A A(A+BA+B)=A=A第26页/共47页例例：证明证明AB+AC+BC=AB+AC解：解：AB+AC+BC=AB+AC+(A+A)BC =AB+AC+ABC+ABC=AB+ABC+AC+ABC=AB(1+C)+A(1+B)=AB+AC例：证明例：证明A+AB+BC=A+B解：解：A+AB+BC =A+B+BC =A+B(1+C)=A+B例：证明：若例：证明：若 Y=AB+AB则则 Y=AB+A B 解：解：Y=AB+AB=ABAB=(A+B)(A+B)=AA

18、+AB+A B+BB=AB+A B完第27页/共47页组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路：组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。以前的电路状态无关。组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图X X X X1 1 1 1X X X Xn n n nX X X X2 2 2 2Y Y Y Y2 2 2 2Y Y Y Y1 1 1 1Y Y Y Yn n n n.组合逻辑电路组合逻辑电路输入输入输出输出第28页/共47页组合逻辑电路的分析(1)(1)(1)(1)由逻辑图写出输出端的逻

19、辑表达式由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2)(2)(2)(2)运用逻辑代数化简或变换运用逻辑代数化简或变换(3)(3)(3)(3)列逻辑状态表即真值表列逻辑状态表即真值表(4)(4)(4)(4)分析逻辑功能分析逻辑功能已知逻辑电路确定确定逻辑功能分析步骤：第29页/共47页例例 1 1 1 1：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能(1)(1)(1)(1)写出逻辑表达式写出逻辑表达式Y Y=Y Y2 2 Y Y3 3=A AB B ABA AB B AB.A BA B.A BA B.A A.A BA BB BY Y1 1.A AB B&Y YY Y3 3Y Y2 2.第30页/共47页(2)(2

20、)(2)(2)应用逻辑代数化简应用逻辑代数化简Y=Y=A AB B ABA AB B AB.=A AB+B ABA AB+B AB.=AB+ABAB+AB反演律 =A A (A+BA+B)+)+B B (A+BA+B).反演律 =A AB+B ABA AB+B AB.第31页/共47页(3)(3)(3)(3)列逻辑状态表列逻辑状态表A AB BY Y0 00 01 1 1 10 00 01 11 11 10 00 01 1Y=Y=AB+ABAB+AB=A BA B逻辑式逻辑式(4)(4)(4)(4)分析逻辑功能分析逻辑功能 输入输入相同相同输出为输出为“0”0”0”0”，输入输入相异相异输出为

21、输出为“1”1”1”1”，称为称为“异或异或”逻辑逻辑关系。这种电路称关系。这种电路称“异或异或”门。门。=1=1=1=1A A A AB B B BY Y Y Y逻辑符号逻辑符号第32页/共47页(1)(1)(1)(1)写出逻辑式写出逻辑式例例 2 2 2 2：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能.A A B B.Y Y=AB ABAB AB .A AB B化简化简&1 1 1 11 1 1 1.B BA AY Y&A A B B =AB+ABAB+AB第33页/共47页(2)(2)(2)(2)列逻辑状态表列逻辑状态表Y=AB+ABY=AB+AB(3)(3)(3)(3)分析逻辑功能分析逻辑功

22、能 输入输入相同相同输出为输出为“1”,1”,1”,1”,输入相异输出为输入相异输出为“0”,0”,0”,0”,称为称为“判一致电路判一致电路”(“(“(“(“同或门同或门”),可用于可用于判断各输入端的状态是否相同。判断各输入端的状态是否相同。=A BA B逻辑式逻辑式 =1=1A AB BY Y逻辑符号=A BA BA AB BY Y0 00 01 1 1 10 00 01 10 00 01 11 11 1第34页/共47页例例:分析下图逻辑电路的功能。分析下图逻辑电路的功能。Y1=A+B=A BY3=A+B=A BY2=A+BA+B+=(A+B)(A+B)=AB+AB真值表真值表A B

23、Y10 0 00 1 01 0 11 1 0Y2Y31 00 10 01 0功能功能:当当 AB 时时,Y1=1;当当 A111第35页/共47页组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计根据逻辑功能要求逻辑电路设计设计(1)(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表(2)(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式(3)(3)简化和变换逻辑表达式(4)(4)画出逻辑图设计步骤如下：第36页/共47页三三人人表表决决电电路路例：设计三人表决电路例：设计三人表决电路10A+5VBCRY第37页/共47页ABCY00000001101110001111010010111011真值表真值表Y=AB+AC+BC=AB+AC+BC

24、=AB AC BC第38页/共47页三人表决电路三人表决电路10A+5VBCRY=AB AC BCY&第39页/共47页加法器加法器二进制 在数字电路中，常用的组合电路有加法器、在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、译码器下面几节分别介绍这几种典型编码器、译码器下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。法。在数字电路中，为了把电路的两个状态在数字电路中，为了把电路的两个状态 (“1”“1”“1”“1”态和态和“0”0”0”0”态态)与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用二进二进制制。二进制：二进制：0 0 0 0，1

25、 1 1 1两个数码，两个数码，“逢二进一逢二进一”。第40页/共47页加法器加法器加法器加法器:实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路进位进位如：如：0 0 0 0 0 0 0 0 1 11 1+1 10 01 10 01 10 01 10 0不考虑低位来的进位半加器实现要考虑低位要考虑低位来的进位来的进位全加器实现第41页/共47页半加器 半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。自低位的进位。A A A AB B B B两个输入两个输入表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数两个输出两个输出S S S SC C C C表示半加

26、和表示半加和表示向高位的进位表示向高位的进位逻辑符号：逻辑符号：半加器：半加器：COCOCOCOA A A AB B B BS S S SC C C C 第42页/共47页半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表A A B B S S C C0 0 0 00 0 0 00 1 1 00 1 1 01 0 1 01 0 1 01 1 0 11 1 0 1逻辑表达式逻辑表达式逻辑图逻辑图&=1=1=1=1.A AB BS SC C讲实验讲实验第43页/共47页全加器输入A A A Aii ii表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数B B B Bii iiC C C Cii ii-1-1表示低位来的进位输

27、出输出表示本位和表示本位和表示向高位的进位表示向高位的进位C C C Cii iiS S S Sii ii 全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。自低位的进位。逻辑符号：逻辑符号：全加器：全加器：A AiiB BiiC Ci-1 i-1S SiiC CiiCOCOCOCO CI CI CI CI第44页/共47页(1)(1)(1)(1)列逻辑状态表列逻辑状态表(2)(2)(2)(2)写出逻辑式写出逻辑式A A A Aii ii B B B Bii ii C C C Ci-1 i-1 i-1 i-1 S S S Si i i i C C C Cii ii 0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 1 0 0 1 1 1 0 00 1 0 0 1 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 11 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 01 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 11 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1第45页/共47页半加器构成的全加器半加器构成的全加器1 1B BiiA AiiC Ci-1 i-1S SiiC C C Cii iiC C C CO O O O C C C CO O O O 第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页