第十二章组合逻辑电路-PPT.pptx
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1、第十二章组合逻辑电路 概概 述述逻辑电路逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路任意时刻得输出信号任意时刻得输出信号仅取决于该时刻得输仅取决于该时刻得输入信号入信号,而与该时刻之而与该时刻之前电路得历史状态无前电路得历史状态无关关任意时刻得输出状态任意时刻得输出状态除与现时输入信号有除与现时输入信号有关外还与电路得原状关外还与电路得原状态有关态有关组合电路得输出与电路得历史状态无关。组合电路得输出与电路得历史状态无关。时序电路得输出与电路得历史状态有关。时序电路得输出与电路得历史状态有关。一、逻辑电路得分类及特点一、逻辑电路得分类及特点脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号正脉冲:正
2、脉冲:正脉冲:正脉冲:脉冲跃变后的值比初始值高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信号就是指作用时间很短得突变电压或电流脉冲信号就是指作用时间很短得突变电压或电流二、脉冲信号及其参数二、脉冲信号及其参数R三、二极管与三极管得开关作用三、二极管与三极管得开关作用1 1、二极管得开关特二极管得开关特二极管得开关特二极管得开关特性性性性导通导通截止截止相当于相当于相当于相当于开关断开开关断开开关断开开关断开相当于相当于相当于相当于开关闭合开
3、关闭合开关闭合开关闭合S3V0VSRRD“1”“0”2 2、三极管得开关特性三极管得开关特性三极管得开关特性三极管得开关特性饱和饱和截止截止截止截止3V0VuO 0V =“0”相当于相当于相当于相当于开关断开开关断开开关断开开关断开相当于相当于相当于相当于开关闭合开关闭合开关闭合开关闭合uO +UCC =“1”+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC“1”“0”uCE 0ViC 0=12VCEB 当用两个二进制数码来表示两种不同得状态当用两个二进制数码来表示两种不同得状态时时,按照某种指定得因果关系按照某种指定得因果关系,它们之间也可以进它们之间也可以进行运算行运算,
4、这种运算称为逻辑运算。逻辑运算就是按这种运算称为逻辑运算。逻辑运算就是按位进行得位进行得,不牵扯进位与借位。不牵扯进位与借位。逻辑电路中得输入、输出变量称为逻辑变量。逻辑电路中得输入、输出变量称为逻辑变量。逻辑变量一般用英文大写字母逻辑变量一般用英文大写字母A,B,C,F,Y等来表示。逻辑变量得取值只可为等来表示。逻辑变量得取值只可为0与与1。五、逻辑运算五、逻辑运算四、逻辑变量四、逻辑变量12、1 基本逻辑关系与门电基本逻辑关系与门电路路12、1、1 三种基本逻辑关三种基本逻辑关系系 在逻辑代数中在逻辑代数中,三种基本得逻辑关系为三种基本得逻辑关系为“与与与与(AND)”(AND)”逻辑、逻
5、辑、逻辑、逻辑、“或或或或(OR)”(OR)”逻辑与逻辑与逻辑与逻辑与“非非非非(NOT)”(NOT)”逻逻逻逻辑辑辑辑。下面通过例子说明逻辑电路得概念及下面通过例子说明逻辑电路得概念及“与与与与”、“或或或或”、“非非非非”得逻辑意义。得逻辑意义。“与与与与”逻辑又称为逻辑乘逻辑又称为逻辑乘逻辑又称为逻辑乘逻辑又称为逻辑乘,“,“或或或或”逻辑又称为逻辑又称为逻辑又称为逻辑又称为逻辑加逻辑加逻辑加逻辑加,“,“非非非非”逻辑又称为逻辑反逻辑又称为逻辑反逻辑又称为逻辑反逻辑又称为逻辑反。由由“与与与与”、“或或或或”、“非非非非”逻辑逻辑逻辑逻辑得组合构成得得组合构成得逻辑关系称为复合逻辑。逻
6、辑关系称为复合逻辑。220V+-设设设设:开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑“0”“0”表示表示表示表示,开关闭开关闭开关闭开关闭合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用 逻辑逻辑逻辑逻辑“1”“1”表示表示表示表示(状态赋值状态赋值状态赋值状态赋值)。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”逻辑关逻辑关逻辑关逻辑关系系系系 “与与与与”逻辑关系就是指当决定某一事件得条件逻辑关系就是指当决定某一事件得条件逻辑关系就是指当决定某一事件得条件逻辑关系就是指当决定某一事件得条件全部具备时全部具备时全部具备时全部具备
7、时,该事件才会发生。该事件才会发生。该事件才会发生。该事件才会发生。000101110100ABYBYA真值表真值表真值表真值表逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式:Y=A B 由真值表可见由真值表可见由真值表可见由真值表可见,“,“与与与与”逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为:000101110100ABY真值表真值表真值表真值表 00=0 01=0 10=0 11=1 推论推论:A0=0 A1=A AA=A10大家应该也有点累了,稍作休息大家有疑问得大家有疑问得大家有疑问得大家有疑问得,可以询问与交流可以询问与交流可以询问与交流可以询问与交流BY220VA
8、+-2 2、“或或或或”逻辑关逻辑关逻辑关逻辑关系系系系 “或或或或”逻辑关系就是指当决定某一事件得条逻辑关系就是指当决定某一事件得条逻辑关系就是指当决定某一事件得条逻辑关系就是指当决定某一事件得条件之一具备时件之一具备时件之一具备时件之一具备时,该事件就会发生。该事件就会发生。该事件就会发生。该事件就会发生。逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式:Y=A+B真值表真值表真值表真值表000111110110ABY 设设设设:开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑“0”“0”表示表示表示表示,开关闭开关闭开关闭开关闭合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮
9、用合、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+B 由真值表可见由真值表可见由真值表可见由真值表可见,“,“或或或或”逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为:0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1真值表真值表真值表真值表000111110110ABY 推论推论:A+0=A A+1=1 A+A=A3 3、“非非非非”逻辑关逻辑关逻辑关逻辑关系系系系 即即即即“非非非非”逻辑关系就是否定或相反得意思。逻辑关系就是否定或相反得意思。逻辑关系就是否定或相反得意思。逻辑关系就是否定或相反得意思。逻辑表达
10、式:逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:Y=A真值表真值表真值表真值表101AY0Y220VA+-R “非非非非”逻辑关系就是指当决定某一事件得条逻辑关系就是指当决定某一事件得条逻辑关系就是指当决定某一事件得条逻辑关系就是指当决定某一事件得条件不具备时件不具备时件不具备时件不具备时,该事件就会发生该事件就会发生该事件就会发生该事件就会发生;而当条件具备时而当条件具备时而当条件具备时而当条件具备时,该该该该事件反而不会发生。事件反而不会发生。事件反而不会发生。事件反而不会发生。设设设设:开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑开关断开、灯不亮用逻辑“0”“0”表示表示表
11、示表示,开关闭开关闭开关闭开关闭合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用合、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真值表真值表真值表真值表101AY0 由真值表可见由真值表可见由真值表可见由真值表可见,“,“非非非非”逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为逻辑得运算规则为:0=1 1=0 推论推论:A=A,还原还原 门电路就是用以实现逻辑运算关系得电子电路门电路就是用以实现逻辑运算关系得电子电路门电路就是用以实现逻辑运算关系得电子电路门电路就是用以实现逻辑运算关系得电子电路,与前面所讲过得基本逻辑关系相对应。与前面所讲
12、过得基本逻辑关系相对应。与前面所讲过得基本逻辑关系相对应。与前面所讲过得基本逻辑关系相对应。基本门电路主要有基本门电路主要有基本门电路主要有基本门电路主要有:与门、或门、非门、与非与门、或门、非门、与非与门、或门、非门、与非与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。门、或非门、异或门等。门、或非门、异或门等。门、或非门、异或门等。12、1、2 基本逻辑门电路基本逻辑门电路 所谓所谓“门门”就就是一种开关就就是一种开关,它能按照一定得它能按照一定得条件去控制信号得通过或不通过。条件去控制信号得通过或不通过。门电路得输入与输出之间存在一定得逻辑关系门电路得输入与输出之间存在一定得逻辑关系(因果关
13、系因果关系),所以门电路又称为逻辑门电路。所以门电路又称为逻辑门电路。逻辑门电路就是数字电路中最基本得逻辑单元逻辑门电路就是数字电路中最基本得逻辑单元逻辑门电路就是数字电路中最基本得逻辑单元逻辑门电路就是数字电路中最基本得逻辑单元,它们可以实现相应得逻辑关系运算。它们可以实现相应得逻辑关系运算。它们可以实现相应得逻辑关系运算。它们可以实现相应得逻辑关系运算。由电子电路由电子电路由电子电路由电子电路(门电路门电路门电路门电路)实现逻辑运算时实现逻辑运算时实现逻辑运算时实现逻辑运算时,它得它得它得它得输入与输出信号都就是用电位输入与输出信号都就是用电位输入与输出信号都就是用电位输入与输出信号都就是
14、用电位(或称电平或称电平或称电平或称电平)得高得高得高得高低表示得。高电平与低电平都不就是一个固定低表示得。高电平与低电平都不就是一个固定低表示得。高电平与低电平都不就是一个固定低表示得。高电平与低电平都不就是一个固定得数值得数值得数值得数值,而就是有一定得变化范围。而就是有一定得变化范围。而就是有一定得变化范围。而就是有一定得变化范围。电平得高低电平得高低一般用一般用“1”与与“0”两种两种状态区别状态区别,若若规定高电平为规定高电平为“1”,低电平低电平为为“0”则称则称为正逻辑。反为正逻辑。反之则称为负逻之则称为负逻辑。若无特殊辑。若无特殊说明说明,均采用均采用正逻辑。正逻辑。100VU
15、CC高电平高电平低电平低电平 标准标准TTL门电路得输入门电路得输入/输出逻辑电平输出逻辑电平 CMOS门电路得输入门电路得输入/输出逻辑电平输出逻辑电平(a)5VCMOS电路电路;(b)3、3VCMOS电路电路一、一、“与与”门电路及其逻辑符号门电路及其逻辑符号 1 1、二极管二极管二极管二极管“与与与与”门电路门电路门电路门电路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”时时,输出输出 Y 为为“1”。输入输入A、B、C有低电平有低电平“0”时时,输出输出 Y 为为“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00
16、000010101011001000011001001111ABYC“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0V3V3.3.逻辑关系:逻辑关系:逻辑关系:逻辑关系:“与与与与”逻辑逻辑即即:有有“0”出出“0”,全全“1”出出“1”Y=A B C逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:与门的逻辑符号:与门的逻辑符号:与门的逻辑符号:与门的逻辑符号:&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当当 B=1 时时,F=A 1=A 与门打开与门打开当当 B=0 时时,F=A
17、0=0 与门关闭与门关闭信号输入端信号输入端 与与门也可以起控制门得作用门也可以起控制门得作用&ABF=信号控制端信号控制端二、二、“或或”门电路及其逻辑符号门电路及其逻辑符号 1 1、二极管二极管二极管二极管“或或或或”门电路门电路门电路门电路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 12VRDADCABYDBC2 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有一个为高
18、电平有一个为高电平“1”,输出输出 Y 为为“1”。3.逻辑关系:逻辑关系:“或或或或”逻辑逻辑即即:有有“1”出出“1”,全全“0”出出“0”Y=A+B+C逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:或门的逻辑符号:或门的逻辑符号:或门的逻辑符号:或门的逻辑符号: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信号输入端信号输入端信号控制端信号控制端当当 B=0 时时,F=A+0=A 或门打开或门打开当当 B=1 时时,F=A+1=1 或门关闭或门关闭 或或门还可以起控制门得作用门还可以起控制
19、门得作用 1 ABF=A+B三、三、“非非”门电路及其逻辑符号门电路及其逻辑符号+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截止截止截止饱和饱和逻辑表达式:逻辑表达式:Y=A“0”10“1”1 1、三极管三极管三极管三极管“非非非非”门电门电门电门电路路路路“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非门的逻辑符号:非门的逻辑符号:1AY例例例例:根据输入波形画出输出波形根据输入波形画出输出波形根据输入波形画出输出波形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 1ABY2Y2R
20、1DR2F+12V+3V三极管非门三极管非门D1D2AB+12V二极管与门二极管与门与非门与非门12、1、3 复合逻辑门电路复合逻辑门电路1 1、逻辑逻辑逻辑逻辑“与非与非与非与非”门电路门电路门电路门电路有有“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”门真值表门真值表门真值表门真值表Y=A B C逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:1Y“非非非非”门门门门R1DR2F+12V+3V三极管非门三极管非门D1D2AB-12V二极管或门
21、二极管或门或非门或非门2 2、逻辑逻辑逻辑逻辑“或非或非或非或非”门电路门电路门电路门电路有有“1”出出“0”,全全“0”出出“1”1Y“非非非非”门门门门00010010101011001000011001001110ABYC“或非或非或非或非”门真值表门真值表门真值表门真值表“或或或或”门门门门ABC 1“或非或非或非或非”门门门门YABC 1Y=A+B+C逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:R1DR2F+12V+3V三极管非门三极管非门D1D2AB+12V二极管与门二极管与门与或非门与或非门D1D2CD+12V二极管与门二极管与门D1D2-12V二极管或门二极管或门3 3、逻
22、辑逻辑逻辑逻辑“与或非与或非与或非与或非”门电路门电路门电路门电路逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:Y=A B+C D“与与与与”门门门门&AB1Y“非非非非”门门门门“与与与与”门门门门&CD“或或或或”门门门门 1Y&ABC“与或非与或非与或非与或非”门门门门D11逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:逻辑表达式:Y=A B+C DABCD YABCD Y00000001001000110100010101100111111011101000100110101011110011011110111111100000“与或非与或非与或非与或非”门真值表门真值表门真值表门真值表1、体
23、积大、工作不可靠。、体积大、工作不可靠。2、需要不同电源。、需要不同电源。3、各种门得输入、输出电平不匹配。、各种门得输入、输出电平不匹配。12、2 集成逻辑门电路集成逻辑门电路TTL 晶体管晶体管-晶体管逻辑集成电路晶体管逻辑集成电路集成门电路集成门电路双极型双极型TTL(Transistor-Transistor Logic Integrated Circuit,TTL)ECL(射极耦合逻辑门射极耦合逻辑门)NMOSCMOSPMOS单极型单极型 (Metal-Oxide-(Metal-Oxide-(MOS型型)Semiconductor,Semiconductor,MOS)MOS 金属氧化
24、物半导体场效应管集成电路金属氧化物半导体场效应管集成电路12、2、1 集成门电路得分集成门电路得分类类I2L门门(集成注入逻辑门集成注入逻辑门)按逻辑功能来划分按逻辑功能来划分,集成逻辑门电路又可以划集成逻辑门电路又可以划分为分为:与门与门,或门或门,非门非门,与非门与非门,或非门或非门,与或非门与或非门,异或门等等异或门等等,在数字集成电路中它们都属于小规模在数字集成电路中它们都属于小规模集成电路。集成电路。CMOS 或或非门原理电路非门原理电路 A=0,B=0,PMOS1 与与 PMOS2 导通导通 NMOS1 与与 NMOS2 截止截止 A=0,B=1,PMOS1 与与 NMOS2 导通
25、导通 NMOS1 与与 PMOS2 截止截止 A=1,B=0,NMOS1 与与 PMOS2 导通导通 PMOS1 与与 NMOS2 截止截止 A=1,B=1,PMOS1 与与 PMOS2 截止截止 NMOS1 与与 NMOS2 导通导通 CMOS 或非门或非门 NMOS2PMOS1PMOS2FANMOS1DDDDSSSS+UB12、2、2 MOS门门电路电路 一、一、一、一、CMOS“CMOS“或或或或非非非非”门电路门电路门电路门电路 F=1F=0F=0F=0有有“1”出出“0”,全全“0”出出“1”F1 AB10000 00 11 01 1A B F 真值表真值表F=AB 或非门或非门 有
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