门电路和组合逻辑电路1
合集下载
q第13章门电路和组合逻辑电路
简化分析
在分析过程中，可以合并或简化某些门电路，以简化整个电路的分析过程。
组合逻辑电路的设计
设计步骤
根据实际需求，确定输入和输出变量，使用真值表或逻辑表达式描述逻辑功能， 然后根据逻辑功能选择合适的门电路进行实现。
优化设计
在设计过程中，可以优化门电路的选择和布局，以减小电路的体积和功耗，提高 电路的性能和可靠性。
OR门
当所有输入都为低电平（0）时，输出才为 低电平（0）；只要有一个输入为高电平 （1），输出就为高电平（1）。
NAND门
与非门，当所有输入都为高电平时，输出 为低电平；只要有一个输入为低电平，输 出就为高电平。
NOT门
又称非门，输入为高电平时，输出为低电 平；输入为低电平时，输出为高电平。
输入和输出逻辑值
组合逻辑电路的基本概念
组合逻辑电路
真值表
由门电路组成的电路，用于实现逻辑 运算。
表示输入变量与输出变量之间逻辑关 系的表格。
输入变量和输出变量
输入到组合逻辑电路的信号称为输入 变量，从组合逻辑电路输出的信号称 为输出变量。
组合逻辑电路的分析
分析步骤
通过查看电路图，列出输入和输出变量，确定每个门电路的功能，并使用真值 表或逻辑表达式来描述整个电路的逻辑功能。
常用组合逻辑器件的使用
总结词
熟悉常用组合逻辑器件的特性和应用
详细描述
了解常用组合逻辑器件，如编码器、译码器 、数据选择器、比较器等的特性和工作原理 。掌握这些器件的应用场景和使用方法，能
够根据实际需求选择合适的器件。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
加法器
总结词
加法器是一种实现二进制加法运算的电 路。
在分析过程中，可以合并或简化某些门电路，以简化整个电路的分析过程。
组合逻辑电路的设计
设计步骤
根据实际需求，确定输入和输出变量，使用真值表或逻辑表达式描述逻辑功能， 然后根据逻辑功能选择合适的门电路进行实现。
优化设计
在设计过程中，可以优化门电路的选择和布局，以减小电路的体积和功耗，提高 电路的性能和可靠性。
OR门
当所有输入都为低电平（0）时，输出才为 低电平（0）；只要有一个输入为高电平 （1），输出就为高电平（1）。
NAND门
与非门，当所有输入都为高电平时，输出 为低电平；只要有一个输入为低电平，输 出就为高电平。
NOT门
又称非门，输入为高电平时，输出为低电 平；输入为低电平时，输出为高电平。
输入和输出逻辑值
组合逻辑电路的基本概念
组合逻辑电路
真值表
由门电路组成的电路，用于实现逻辑 运算。
表示输入变量与输出变量之间逻辑关 系的表格。
输入变量和输出变量
输入到组合逻辑电路的信号称为输入 变量，从组合逻辑电路输出的信号称 为输出变量。
组合逻辑电路的分析
分析步骤
通过查看电路图，列出输入和输出变量，确定每个门电路的功能，并使用真值 表或逻辑表达式来描述整个电路的逻辑功能。
常用组合逻辑器件的使用
总结词
熟悉常用组合逻辑器件的特性和应用
详细描述
了解常用组合逻辑器件，如编码器、译码器 、数据选择器、比较器等的特性和工作原理 。掌握这些器件的应用场景和使用方法，能
够根据实际需求选择合适的器件。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
加法器
总结词
加法器是一种实现二进制加法运算的电 路。
门电路及组合逻辑电路ppt课件.ppt
二-十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进 制数中的 0 ~ 9 十个数码。简称BCD码。
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码， 因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421码。
2421码的权值依次为2、4、2、1；余3码由8421码加0011 得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字， 仅有一位代码不同，其它位相同。
即：(5555)10＝5×103 ＋5×102＋5×101＋5×100 又如：(209.04)10＝ 2×102 ＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4 ×10－2
（1）数制：二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
A
&
B
≥1 &
C
&
D
(a) 与或非门的构成
A
FB C
& ≥1 F
D
(b) 与或非门的符号
F AB CD
4、异或
异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时， 逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。
异或的逻辑表达式为： L A B
“异或”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
=1
0
0
0
0
常用 BCD 码
十进制数 8421 码 余 3 码 格雷码 2421 码
0
0000 0011 0000 0000
1
0001 0100 0001 0001
2
0010 0101 0011 0010
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码， 因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421码。
2421码的权值依次为2、4、2、1；余3码由8421码加0011 得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字， 仅有一位代码不同，其它位相同。
即：(5555)10＝5×103 ＋5×102＋5×101＋5×100 又如：(209.04)10＝ 2×102 ＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4 ×10－2
（1）数制：二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
A
&
B
≥1 &
C
&
D
(a) 与或非门的构成
A
FB C
& ≥1 F
D
(b) 与或非门的符号
F AB CD
4、异或
异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时， 逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。
异或的逻辑表达式为： L A B
“异或”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
=1
0
0
0
0
常用 BCD 码
十进制数 8421 码 余 3 码 格雷码 2421 码
0
0000 0011 0000 0000
1
0001 0100 0001 0001
2
0010 0101 0011 0010
电路-门电路和组合逻辑电路
03
门电路的特性
门电路具有输入和输出两个端子，输入信号通过内部逻辑运算得到输出
信号。门电路的特性包括逻辑功能、输入电阻、输出电阻和扇入扇出能
力等。
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路
组合逻辑电路由门电路组成，用于实现一组特定的逻辑功能。常见 的组合逻辑电路有编码器、译码器、多路选择器等。
组合逻辑电路设计步骤
波形图分析法
总结词
通过观察信号波形的变化，分析电路的 输入输出关系和信号处理过程。
VS
详细描述
波形图分析法主要用于模拟电路的分析。 通过观察信号波形的形状、幅度、频率等 参数，分析电路对信号的处理过程，如放 大、滤波、调制等。同时，通过比较输入 输出信号的波形，可以理解电路的输入输 出关系和工作原理。
态图等描述电路功能的工具。
04
电路设计方法
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
门电路设计
01
门电路
门电路是数字电路的基本单元，用于实现逻辑运算。常见的门电路有与
门、或门、非门等。
02
门电路设计步骤
根据逻辑需求，选择合适的门电路类型，确定输入和输出信号，然后根
据逻辑关系连接门电路。
逻辑关系
每种类型的门电路都有特定的逻辑关系，例如与门在所有输入为 高电平时输出为高电平，否则输出为低电平。
门电路的应用
01
基本逻辑运算
门电路是实现基本逻辑运算的电 子元件，广泛应用于数字电路和 计算机中。
控制电路
02
03
信号转换
门电路可以用于控制其他电路的 工作状态，实现复杂的控制逻辑。
门电路可以将模拟信号转换为数 字信号，或者将数字信号转换为 模拟信号。
电工学第20章门电路和组合逻辑电路
将输入变量所有的取值下对应的输出值找出来，列成表格， 王
即可得到逻辑状态表。
亚
军
制
作
电 工
20.2 基本门电路及其组合
学
Ｉ
电 子
一、逻辑电路的基本概念
技
术 部
4 逻辑函数
分 如果以逻辑运算中的逻辑变量作为输入，以运算结果作为输
出，当输入变量的取值确定后，输出的取值便随之而定。因
此，输出与输入是一种函数关系。这种函数关系称为逻辑函
技
术 部
1 二极管与门电路
分 • 与门逻辑状态表
AB
Y AB
Y
00
0
10
0
01
0
11
1
哈
• 与门逻辑符号
理 工
A
大
Y
学
B
王
• 与门逻辑函数式
亚 军
Y = A B
制 作
电 工
20.2 基本门电路及其组合
学
Ｉ
电 子
二、分立元器件基本逻辑门电路
技
术 部
2 二极管或门电路
分 • 或逻辑：在决定某一事件的各种条件中，只要有一个或一
Y1 Y2
与非门
哈
理
工
或非门
大
学
王 亚 军 制 作
电 工
20.3 TTL门电路
学
Ｉ
电 子
一、TTL与非门电路
1 TTL74系列与非门逻辑电路
技
术 部
+5 V
分
R1
R2
R4
T3
A B
T1
T2
D3
哈
Y
理 工
大
第10章门电路和组合逻辑电路
× 1 × × × × × 0 1 1
× 1 × × × × 0 1 1 1
× 1 × × × 0 1 1 1 1
× 1 × × 0 1 1 1 1 1
× 1 × 0 1 1 1 1 1 1
× 1 0 1 1 1 1 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
第10章 门电路和组合逻辑电路
1．三位二进制(8线－3线)编码器
集成8线-3线优先编码器74LS148的外引脚图， 如图10.20所示。
16
15
14 YEX
13
I3
12 I2
11 I1
10
I0
9
Y0
+VCC YS
74LS148
I4 1 I5 2 I6 3 I7 4 S 5 Y2 6 Y1 7 GND 8
1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
第10章 门电路和组合逻辑电路
2. 二－十进制（10线－4线）编码器
二－十进制编码 器是 将十进制的十个数码0、1、 2、3、4、5、6、7、8、9编 成二进制代码的电路。输入 0~9十个数码，输出对应的 二进制代码，因2n≥10， n 常取4，故输出为四位二进 制代码。这种二进制代码又 称二－十进制代码，简称 BCD码。集成10线－4线先编 码器为74LS147实现了这种 编码，引脚图和逻辑符号如 图10-21a、b所示。
&
Y
图10-2 ―与”门电路
第10章 门电路和组合逻辑电路
―与”逻辑关系又称为逻辑乘，其表达式为 Y=A· =AB B ―与”逻辑真值表
门电路和组合逻辑电路
第９章门电路和组合逻辑电路数字电路一般可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路的特点是输出逻辑状态完全由当前输入状态决定。
门电路是组合逻辑电路的基本逻辑本章除介绍门电路外，将对组合逻辑电路的分析和设计方法，译码器、编码器、多路选择器等常用集成电路予以介绍。
９．１分立元件门电路在数字电路中，所谓“门”就是指实现基本逻辑关系的电路。
最基本的逻辑门是与门、或门和非门。
用基本的门电路可以构成复杂的逻辑电路，完成任何逻辑运算功能，这些逻辑电路是构成计算机及其他数字系统的重要基础。
逻辑门可以用电阻、电容、二极管、三极管等分立元件构成，这种门称为分立元件门。
９．１．１基本逻辑门电路１．与门实现与逻辑运算的电路称为与门，如图９－１（ａ）所示。
图９－１（ｂ）所示为与门的逻辑符号。
与门的状态真值表见表９－１。
表９－１与门的真值表２．或门实现或逻辑运算的电路称为或门，如图９－２（ａ）所示。
图９－２（ｂ）所示为或门的逻辑符号。
或门的状态真值表见表９－２。
表９－２或门的真值表３．非门实现非逻辑运算的电路称为非门，如图９－３（ａ）所示。
图９－３（ｂ）所示为非门的逻辑符号。
图９－３三极管非门电路和逻辑符号９．１．２复合逻辑门将与、或、非三种基本逻辑门适当组合可形成几种基本的复合逻辑门，实现这些逻辑关系的集成电路是最基本的逻辑元件。
常见的复合门有：１．与非门与非门电路相当于一个与门和一个非门的组合，可完成以下逻辑表达式的运算其特点是：仅当所有的输入端是高电平时，输出端才是低电平；只要输入端有低电平，输出必为高电平。
或以“有０出１，全１出０”助记。
与非门用图９－４（ａ）所示的逻辑符号表示。
２．或非门或非门电路相当于一个或门和一个非门的组合，可完成以下逻辑表达式的运算其特点是：仅当所有的输入端是低电平时，输出端才是高电平。
只要输入端有高电平，输出必为低电平。
或以“有１出０，全０出１”助记。
或非门用图９－４（ｂ）所示的逻辑符号表示。
门电路与组合逻辑电路
精品课程在线
电子技术基础
+V (+5V) CC Rb1 4kΩ 1V
3
Rc2 1.6kΩ
1
Rc4 130Ω
3
T4 截止 2 D 截止
2.1V A B C 3.6V
1 3
1.4V
1
T 22
饱和 0.7V
3 1
T1 倒置状态 R e2 1K
Vo 0.3V T 2 3 饱和
精品课程在线
电子技术基础
(2)输入有低电平0.3V 时. 该发射结导通,VB1=1V.所以T2,T3都截止.由于T2截止, 流过RC2的电流较小,可以忽略,所以VB4≈VCC=5V ,使T4和 D导通,则有: VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6(V) +V CC 实现了与非门的逻辑功能的另一方面: Rc2 R c4 输入有低电平时,输出为高电平. R 130Ω 1.6kΩ b1 3 综合上述两种情况, 4kΩ 1 5V
工作原理: (1)当A,B,C全接为高电平5V时,二极管D1～D3都截 止,而D4,D5和T导通,且T为饱和导通, VL=0.3V,即输 出低电平. (2)A,B,C中只要有一个为低电平0.3V时,则VP≈1V, 2 A B C 0.3V V ≈1V 从而使D4,D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平. 该电路满足与非逻辑关系:
精品课程在线
电子技术基础
7.1 基本逻辑门电路
一,二极管与门和或门电路 1.与门电路 .
+VCC (+5V) R 3kΩ D1 A D2 B L
A B
& L=AB
精品课程在线
电子技术基础
2.或门电路 .
D1 A D2 B R 3kΩ L
门电路与组合逻辑电路
（2-2）
在电子电路中，用高、低电平分别表示逻辑1和 0两种逻辑状态。 正逻辑：高电平表示 “1”，低电平表示“0” 负逻辑：高电平表示“0”，低电平表示“1”
在本书中，采用的是正逻辑。
（2-3）
获得高低电平的基本原理：
+UCC
开关S打开，Vo=+UCC，输 出高电平；
R 输 Vo 出 信 号 S
共有2个逻辑状态
+12V +3V 嵌位二极管 D
YA
1 A
R1
A
R2
Y
Y
晶体管非门
“非”门图形符号
（2-21）
与非门电路
全“1”出 “0” 有“0”出 “1”
Y AB
+12V +12V +3V R1 R2
A B
D1
D2
D
Y1
Y
A B
＆
Y
二极管“与” 门
晶体管“非” 门
“与非”门图形 符号
“与非” 门
二极管或门
（2-18）
5.3.2 二极管或门电路
共有22个逻辑状态
A B D1 D2 Y
Y AB
A B
≥1
Y
-12V
二极管或门
“或”门图形符号
（2-19）
5.3.3 三极管非门电路
共有2个逻辑状态
+12V +3V 嵌位二极管 D
YA
R1
A
R2
Y
A 1 0
Y 0 1
晶体管非门
（2-20）
5.3.3 三极管非门电路
（2-14）
§5.3 最简单的与、或、非门电路
在电子电路中，逻辑门电路是由半导体二极管 或三极管实现的，在逻辑门电路中，有分立元 件电路，也有集成门电路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C
D
A
&
F
B
OC门逻辑符号
UCC
&
RL
___ ___
F ABCD
&
线与功能
注意：实际使用时，OC门要外接RL和UCC后才能实现逻辑关系。
4. TTL门电路使用注意事项
（1）电源电压：满足5V± 5% （2）输出端：多个TTL与非门的输出端不能并联使用
（3）焊接时：使用中性焊剂（如松香）， 烙铁45W以下，时间不宜太长
EN Di
E
EN
双向三态门真值表
Do
E 传送方向
0 Di Do
1 Di Do
三态门的应用 （利用总线分时复用传输多路不同的信号）
总线
1D o
2Do
双向三态门
双向三态门
1
2
__
__
E1
1Di E 2
2Di
存储器
外设
3Do
双向三态门 3
__
3Di E 3 微处理器
2. 传输门：
C
ui
uo
C
功能表
C 1, C 0 uo ui , ui uo C 0, C 1 uo ui
AB
F A B A B
E
F
开关A和B都闭合时，灯亮。
电路模型
2. 逻辑或 只要有一个条件满足，结果就发生， 这种因果关系称为逻辑或。
A
B
E
F
电路模型
F A B
开关A和B至少有一个闭合时，灯亮。
3. 逻辑非
R
条件满足，结果不发生； 条件不满足，结果发生。 这种因果关系称为逻辑非。
EA
F FA
ABACABCABC 吸收
ABAC
例如： A B AC B C D
A B AC B C B C D
A B AC B C
A B AC
4. 反演定律：
ABAB ABAB
可以用列真值表的方法证明：
A B AB A B A
B
A B
0 0 01
1
11
0 1 01
1
01
1 0 01
0
11
1 1 10
0
00
6.3 逻辑门电路
一、基本逻辑门
1. 与门电路/与门： 实现与逻辑的电路。
逻辑表达式
真值表
+VCC=12V
F=A•B=AB
A&F B
D1
F
A
B
逻辑符号
D2
有0出0，全1出1
2. 或门电路/或门： 实现或逻辑的电路。
逻辑表达式
F=A+B
真值表 A
B
A 1 F B
逻辑符号
有1出1，全0出0
与 非
T 1 导通，T 2 截止， 输出F为高电平
逻
（2）A、B、C 、D全部为高电平(3.6V)时
辑 关
T 1 截止，T 2 饱和导通， 输出F为低电平
系
2. 参数
+5V
&
ui
uo
测试电路
uo / V 3 .6 A B
C
0 .3
D
0 .8 1 .4 1 .8
电压传输特性
E ui / V
(1)、标准输出高电平UOH 典型值为3.6V
TTL门与CMOS门之间的接口 CMOS门与TTL门之间的接口
1.TTL到CMOS的接口
5V
RL
TTL
当UDD=10V 时查集成电路手册，有
10V
CMOS电路
低电平输入电压≤3V
CMOS
高电平输入电压≥7V TTL电路
低电平输出电压≤0.4V
高电平输出电压≥2.4V
用RL 提高TTL输出高电平的值，以满足CMOS电路对高电平的要求
6.1 数字电路概述
随时间连续变化 模拟信号
u 正弦波信号
电 子
模拟电路
电
路
中 的
数字电路
信
号
数字信号
不连续变化
t u
矩形波信号
t
一、数字信号 1、脉冲信号
理想的矩形波
正脉冲
前沿 (上升沿)
后沿 （下降沿）
负脉冲
前沿
后沿
实际的矩形波
tp
0.9A 0.5A 0.1A
tr
tf
T
脉冲幅度A
脉冲上升时间 tr 脉冲下降时间 tf
（4）多余输入端的处理： 接高电平或地
A B
&
F
与非门多余管脚接高电平
A B ≥1
F 或非门多余管脚接地
或与其它管脚并接使用 悬空容易受干扰
5.TTL门电路分类（CT系列）
TTL电路
工作环境
电源电压
54系列 55~125C (110%5)V
74系列
0~70C
(15%)5V
54/74系列
54/74系列 标准系列
也叫双向模拟开关
6.4 集成门电路 TTL集成电路 由晶体管构成 CMOS集成电路 由场效应管构成
分立元件门电路
+VCC=12V
+VCC=+5 V
D1 A
D1 A
F
F
F
B
A
D2
B D2
-VCC= -12V
二极管与门 与非门
二极管或门
一、TTL与非门电路
A B
&
F
C
FABC
与非门的逻辑功能
有0出1，全1出0
(8)、平均延迟时间tpd
ui
tpd=(tpd1+ tpd2)/2
0 t pd越小，电路允许工作速度越快 uo
通常，TTL的 tpd≤40ns
0 tpd1
50%
t
50%
t tpd2
74LS20与非门外引线排列图
14 13 12 11 10 9 8
四
U CC
输
&
入
双
&
与
GND
非
1 23 45 6 7
负逻辑：
用逻辑1表示低电平（或灯灭、开关断、电动机停转等）
用逻辑0表示高电平（或灯亮、开关合、电动机转动等）
二、数字电路的特点 1 稳定性好，抗干扰能力强 2 功耗小，便于构成大规模集成电路 3 信息处理能力强，精度高 4 可进行自动化设计
三、数字电路的分类
主要由门电路组成
组合逻辑电路 数字电路
B &
AB B
真值表
AB F
0
0
0
011
101
110
FABAABBABAABB （ AB ） A（ AB ） BABAB
相同为0 不同为1
异或门
=1
F A B A B A B
F AB AB AB AB AB AB
A FB
=1
F
逻辑式 FAB FAB FAB CD FAB
三、其他门电路
1. 三态门： 0态，1态，高阻态
A& B
E F
功能表
E0 高阻态 E1 FAB
A B
&
F
E
E=1 正常工作
控制端高有效
A& B
E
F
功能表
E0 E 1
F AB
高阻态
A B
&
F
E
E 0 正常工作
控制端低有效
双向三态门
E
1
A
脉冲宽度 tp 脉冲周期 T 脉冲频率 f
占空比 t p T
2、逻辑电平与正负逻辑
高电平
逻辑电平
TTL电路： 高电平：2 ~ 5 V 标准高电平：3.6 V
低电平
低电平：0 ~ 0与负逻辑 正逻辑：
用逻辑1表示高电平（或灯亮、开关合、电动机转动等） 用逻辑0表示低电平（或灯灭、开关断、电动机停转等）
D1 F
D2
-VCC= -12V
3. 非门电路/非门： 实现非逻辑的电路。
逻辑表达式
FA
真值表
+VCC=+5 V
A1
F
F
A
逻辑符号
二、复合门电路
1. 与非门： 实现与非逻辑的电路。
A & FA 1 B
逻辑表达式
F AB
F
A&F
B
真值表
逻辑符号
有0出1， 全1出0
2. 或非门： 实现或非逻辑的电路。
3. 分配律 A ( B C ) A B A C A B C ( A B ) ( A C )普通代数 不适用!
3. 吸收律
(1) 原变量的吸收： A A B A 证明： A A B A ( 1 B ) A 1 A
利用运算规则可以对逻辑式进行化简。 例如：
A B C D A B D ( E F ) A B C D
真值表
多发射极晶体管
5V
R1
A
F
B
C
TTL与非门电路
R1
T1
A B C
D
5V
+5
R2
F
T2
A
R1
R2 V F
T2
T1
B
C
D
1.工作原理
导截通止
03.36V A
3.6V B 3.6V C
R1
11.V4V
T1
+5V
R2
F
T2 低高电电平平（(0.53VV)）
饱截和止导通
3.6V D