《第13章门电路和组合逻辑电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第13章门电路和组合逻辑电路.ppt（43页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第13章 门电路和组合逻辑电路,13.1 分立元件门电路,13.4 组合逻辑电路的分析与综合,*13.3 CMOS门电路,13.2 TTL门电路,*13.5 加法器,*13.6 编码器,*13.7 译码器和数字显示,*13.8 半导体存储器和可编程逻辑器件,*13.9 应用举例,第13章 门电路和组合逻辑电路,模拟信号,数字信号,电子电路中的信号,随时间连续变化的信号,时间上和数值上(离散的) 都是不连续变化的信号,常用的模拟信号：,处理模拟信号的电路称为模拟电路。如整流电路、放大电路等。 研究的是输入和输出信号之间大小和相位关系。,T工作在线性区,常用的数字信号：,处理数字信号的电路称为数字
2、电路。 研究的是输入和输出信号之间逻辑关系。,T工作在饱和区和截止区。,13.1 分立元件门电路,13.1.1 门电路的基本概念,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。,基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。,1. “与”逻辑关系,设输入：开关断开用逻辑 “0”表示 开关闭合用逻辑“1”表示。 输出： 灯不亮用逻辑 “0”表示 灯亮用逻辑“1”表示,状态表,0,0,0,1,逻辑表达式： Y = A B,逻辑符号：,“与”逻辑关系是指
3、当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。,2. “或”逻辑关系,状态表,0,1,1,1,逻辑表达式： Y = A+ B,逻辑符号：,“或”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。,3. “非”逻辑关系,状态表,0,1,0,逻辑表达式：,逻辑符号：,“非”逻辑关系是否定或相反的意思。,1,13.1.2 分立元件基本逻辑门电路,门电路的输入和输出信号都是用电位(或电平)的高低表示的。 高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。,1,0,高电平,低电平,电平的高低一般用“1”和“0”两种状态区别，若规定高电平为“1”，低电平为“0”则称为正逻辑。 反之则称为负逻辑
4、。,一、二极管“与” 门电路,(1) 电路结构,(2) 工作原理,0.7V,0.7V,3.7V,Y = A B,输入 A、B全为高电平“1” ，输出Y 为“1”。,输入 A、B不全为“1”，输出Y 为“0”。,有“0”出“0” 全“1”出“1”,二、二极管“或” 门电路,(1) 电路结构,(2) 工作原理,0V,2.3V,2.3V,Y = A+ B,输入 A、B全为低电平“0” ，输出Y 为“0”。,输入 A、B有一个为“1”，输出Y 为“1”。,有“1”出“1” 全“0”出“0”,三、三极管“非” 门电路,“0”,“1”,“0”,“1”,例1：,已知输入端A、B的波形，画出Y1和Y2的波形。
5、,13.1.3 基本逻辑门电路的组合,1、“与非” 门电路,2、“或非” 门电路,3、“与或非” 门电路,例1：,三个与门电路中，A为信号端，B为控制端，画出Y的波形。,“与门”开通,Y2=0,“与门”关断,13.2 TTL门电路,13.2.1 TTL“与非”门电路,多发射极三极管,1. 工作原理,(1) 输入不全为高电平“1”(3.6V)时,T2、T4截止,VB1=1V,VC25V,负载电流（拉电流）,输出为高电平“1”(3.6V),T3导通,(2) 输入全为高电平“1”(3.6V)时,4.3V,T2、T4饱和导通,钳位2.1V,发射结反偏,1V,T3截止,VY 0.3V,输出为低电平“0”
6、(0.3V),负载电流（灌电流）,2. 常用的TTL“与非”门,13.3.2 三态输出“与非”门,1、电路结构,控制端,2、工作原理,“1”,截止,当E=1时，实现正常的“与非”逻辑关系。此时电路处于工作状态。,2、工作原理,“0”,导通,当E=0时，此时电路处于高阻状态。,1V,T3截止,1V,T2、T4截止,高阻状态,3、逻辑符号及状态表,E为低电平有效,表示任意态,4、三态门的应用,(1) 可实现用一条总线分时传送几个不同的数据或控制信号。,(2) 实现数据的双向传输,13.4 组合逻辑电路的分析,逻辑代数(又称布尔代数)，它是分析设计逻辑电路的数学工具。,变量的取值只有“0”，“1”两
7、种，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。,没有数量关系，只表示两种相反的逻辑状态,13.4.1 逻辑代数,一、逻辑代数运算法则,1. 常量与变量的关系,自等律,0-1律,重叠律,还原律,互补律,2. 基本运算法则,交换律,普通代数 不适用！,结合律,分配律,证明:,A+1=1,2. 基本运算法则,吸收律,反演律,证明：,二、逻辑函数的化简,1、并项法,2、配项法,3、加项法,4、吸收法,吸收,例5：,化简,吸收,吸收,吸收,吸收,解：,例6：,证明,证明：,13.4.2 组合逻辑电路的分析,(1) 由逻辑图写出输出的逻辑表达式,(2) 运用逻辑代数化简或变换,(3) 列逻辑状态表,(4) 分析逻辑
8、功能,分析步骤：,例1：,分析如图所示电路的逻辑功能。,解：,“异或”关系,逻辑功能： 当输入相同时输出为“0” 当输入不同时输出为“1”,思考：,“同或”关系,当输入相同时输出为“1”， 当输入不同时输出为“0”。,例2：,分析如图所示电路的逻辑功能。,解：,电路功能： “判一致”电路，可用于判断输入端的状态是否相同。,13.4.3 组合逻辑电路的综合,(1) 分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量，并确定逻辑状态的含义“0”、“1”。,(3) 由逻辑状态表写出逻辑表达式,(4) 简化和变换逻辑表达式,(5) 画出逻辑图,设计步骤如下：,(2) 根据电路对功能的要求，列出逻辑状态表,例3
9、：,试设计一逻辑电路供三人(A、B、C)表决使用，每人又一键如果赞成就按键，表示“1”；如果不赞成，不按电键，表示 “0”。表决结果用指示灯表示，如果多数赞成，则指示灯亮，Y=1；反之则灯不亮，Y=0。,解：,(1) 列真值表,(2) 写出逻辑式，并化简,(3) 画逻辑图,若用“与非”门来实现,由“与门”和“或门”实现。,补：用 “与非”门构成基本门电路,1. 构成“非”门电路,3. 构成“或”门电路,2. 构成“与”门电路,4. 构成“异或”门电路,跳转,13.5 加法器, 实现二进制加法运算的电路,进位,不考虑低位 来的进位,要考虑低位 来的进位,13.5.1 半加器,半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑低位来的进位。,输入变量：两个加数 A、B,输出变量：半加和数 S，进位数 C,1、逻辑状态表,2、逻辑式,3、逻辑图,用“异或”门和“与”门实现,(2) 用“与非”门实现,4、逻辑符号,本章学习结束。Goodbye!,