第3章 逻辑电路功能描述方法
第三章 组合逻辑电路
B
0 0 1 1 0 0 1 1
C
0 1 0 1 0 1 0 1
X
0 1 1 0 1 0 0 1
Y
0 0 0 1 0 1 1 1
X ABC ABC ABC ABC
Y ABC ABC ABC ABC
X ABC ABC ABC ABC A( BC BC ) A( BC BC ) A( B C ) A( B C ) A B C
二 二-十进制编码器
1. 84 21 B C D 码 编 码 器
输 入 I 0 (I 0 ) Y3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 输 Y2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 出 Y1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Y0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
真值表
1 (I 1 ) 2 (I 2 ) 3 (I 3 ) 4 (I 4 ) 5 (I 5 ) 6 (I 6 ) 7 (I 7 ) 8 (I 8 ) 9 (I 9 )
1、3位二进制编码器
输 输入 Y2 I0 0 0 0 0 1 1 1 1
出 Y1 0 0 1 1 0 0 0 1 Y0 0 1 0 1 0 1 0 1
真 值 表
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
输输 出入 3 8 位个 二互 进斥 制的 代信 码号
逻辑表达式
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 I 2 I 3 I 6 I 7
当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主
裁判时，表明成功的灯才亮。
分析
2
1
设定变量、状态赋值
数电~ 第三章总结
第三章组合逻辑电路一、组合逻辑电路的特点组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是电路任意时刻的输出状态，只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻之前的电路输入状态和输出状态无关。
组合逻辑电路在结构上的特点是不含有具有存储功能的电路。
可以由逻辑门或者由集成组合逻辑单元电路组成，从输出到各级门的输入无任何反馈线。
二、组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析就是根据给定的逻辑电路，通过分析找出电路的逻辑功能，或是检验所设计的电路是否能实现预定的逻辑功能，并对功能进行描述。
其一般步骤为：（1）根据逻辑图写出输出逻辑函数表达式由输入端逐级向后推（或从输出向前推到输入），写出每个门的输出逻辑函数表达式，最后写出组合电路的输出与输入之间的逻辑表达式。
有时需要对函数式进行适当的变换，以使逻辑关系简单明了。
（2）列出真值表列出输入逻辑变量全部取值组合，求出对应的输出取值，列出真值表。
（3）说明电路的逻辑功能根据逻辑表达式或真值表确定电路的逻辑功能，并对功能进行描述。
三、组合逻辑电路的设计根据给定的逻辑功能要求，设计出能实现这一功能要求的最简组合逻辑电路，就是设计组合逻辑电路的任务。
在设计组合逻辑电路时，电路的最简是我们追求的目标之一。
电路的“最简”含意是指所用器件数最少、器件的品种最少、器件间的连线也最少。
组合逻辑电路设计的一般步骤如下：(1)进行逻辑规定根据设计要求设计逻辑电路时，首先应分析事件的因果关系，确定输入与输出逻辑变量，并规定变量何时取1何时取0，即所谓逻辑状态赋值。
(2)列真值表并写出逻辑函数式根据输入、输出之间的因果关系，列出真值表。
至此，便将一个具有因果关系的事件表示为逻辑函数，并且是以真值表的形式给出。
真值表中输出为1时所对应的各最小项之和就是输出逻辑函数式。
(3) 对输出逻辑函数式化简可用代数法或卡诺图法对逻辑函数式化简。
输出逻辑函数式一般为与或表达式，如要求用指定的门电路实现，则须将逻辑表达式变换为相应的形式。
第三章组合逻辑电路分析与设计
第三章组合逻辑电路分析与设计第三章组合逻辑电路分析与设计第3章组合逻辑电路分析与设计3.1组合逻辑电路概述 3.2组合逻辑电路的分析与设计⽅法3.4组合逻辑电路中的竞争—冒险现象3.3常⽤集成组合逻辑电路3.1组合逻辑电路概述组合逻辑电路是数字电路中⽐较简单的⼀类逻辑电路。
所谓组合逻辑电路，其特点是功能上⽆记忆，结构上⽆反馈。
即电路任⼀时刻的输出状态只决定于该时刻各输⼊状态的组合，⽽与电路的原状态⽆关。
也就是说，电路任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输⼊信号，⽽与输⼊信号作⽤前电路所处的状态⽆关。
简单的说，组合逻辑电路就是由门电路组合⽽成的。
随着微电⼦技术的发展，现在许多常⽤的组合逻辑电路都有现成的集成模块，不需要⽤门电路再去设计。
因此，本章将介绍编码器、译码器、数据选择器、数值⽐较器、加法器等常⽤组合逻辑集成器件，重点分析这些器件的逻辑功能、实现原理及扩展应⽤⽅法。
3.2.1组合逻辑电路的⼀般分析⽅法组合逻辑电路分析⼀般可以按以下⽅法进⾏：①根据题意，由已知条件写出各输出端的逻辑函数表达式；②⽤逻辑代数和逻辑函数化简等基本知识，对各逻辑函数表达式进⾏化简和变换；③根据简化的逻辑函数表达式列出相应的真值表；④依据真值表和逻辑函数表达式对逻辑电路进⾏分析，确定逻辑电路的功能。
⼀、组合逻辑电路的⼀般设计⽅法第⼀步：根据实际逻辑问题的叙述，进⾏逻辑抽象。
第⼆步: 根据给定的因果关系列出逻辑真值表，进⽽写出相关的逻辑函数标准表达式。
根据选定的器件类型将逻辑函数进⾏变换和简化，写出与使⽤的逻辑门相对应的最简逻辑函数表达式。
第三步:按简化的逻辑函数表达式绘制逻辑电路图。
第四步: 设计逻辑电路⼯艺，完成装配、调试⼯作。
⼆、组合逻辑电路的设计举例例⽤与⾮门设计⼀个三变量“多数表决电路”。
“表决”按照少数服从多数的原则执⾏。
解：（1）根据给定的逻辑要求建⽴真值表。
设A 、B 、C 分别代表参加表决的三个逻辑变量，函数Y 表⽰表决结果。
第3章---逻辑门电路
第 3章
3.1
门电路
二极管及三极管的开关特性
3.1.1 3.1.2
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 2.2.5
2019/4/26
二极管的开关特性 三极管的开关特性
3.2
基本逻辑门电路
二极管与门 二极管或门 关于高低电平的概念及状态赋值 二极管非门（反相器） 关于正逻辑和负逻辑的概念
若输入信号频率过高，二极管会双向导通，失去 单向导电作用。因此高频应用时需考虑此参数。
2019/4/26
11
3.1.2
1.
三极管的开关特性
静态特性及开关等效电路 在数字电路中，三极管作为开关元件，主要 工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极 短暂的过渡状态。
2019/4/26
图2-3三极管的三种工作状态 （a）电路 （b）输出特性曲线
三极管的开关特性
NPN 型三极管截止、放大、饱和 3 种工作状态的特点 工作状态 条 件 偏置情况 工 作 特 点 集电极电流 ce 间电压 ce 间等效电阻 2019/4/26 截 止 放 大 饱 和
iB＝0 发射结反偏 集电结反偏 uBE<0，uBC<0 iC＝0 uCE ＝VCC 很大， 相当开关断开
0＜iB＜IBS 发射结正偏 集电结反偏 uBE>0，uBC<0 iC＝β iB uCE ＝VCC－ iCRc 可变
iB＞IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE>0，uBC>0 iC＝ICS uCE ＝UCES＝ 0.3V 很小，
16 相当开关闭合
2. 三极管的开关时间（动态特性）
延迟时间td 上升时间tr 开启时间ton
12
(1) 截止状态
第3章 逻辑门电路
L
1 0 0 0
VTP = - 2 V
T P2 T N1 T N2
L
导通 截止 导通 截止
或非门
VTN = 2 V
L A B
A B
≥1
N输入的或非门的电路的结构? 输入端增加有什么问题?
3.2 基本C MOS逻辑门电路
3.2.3 其它基本CMOS逻辑门电路
例3.2.1 试分析下图所示的CMOS逻辑门电路，写出其逻辑表达式。
υo/ υI
3.2 基本C MOS逻辑门电路
3.2.4 CMOS传输门电路
1. CMOS传输门的结构和工作原理
C +VDD
设TP:|VTP|=2V， TN:VTN=2 V
I的变化范围为0V到+VDD。
0=0V， 1= +VDD 1）当C=0， C =1时 GSN= 0V (0V到+ VDD )=(0到- VDD)V GSN< VTN, TN截止 GSP= VDD (0V到+ VDD )=(VDD到0)V GSP>0, TP截止 开关断开，不能转送信号
VDD＞ (VTN VTP )
+VDD
vi VGSN VGSP
0V 0V -VDD 0V
TN
截止 导通
TP
导通 截止
vO
VDD
0V
VTP = - 2 V
S2
VDD
VDD
TP
+ VDD
0V
D2
逻辑真值表
逻辑表达式
vi
D1
vO
VTN = 2 V
S1 T N
vi(A) 0 1
vO(L) 1 0
L A
第3章 组合逻辑电路(数电)
第3章 组合逻辑电路
I9 I8 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 & & & & Y3 Y2 Y1 Y0
图3.7 二-十进制编码器
第3章 组合逻辑电路 由图3.7可以写出各输出逻辑函数式为:
Y3 I 9 I 8 Y2 I 7 I 6 I 5 I 4 Y1 I 7 I 6 I 5 I 4 Y0 I 9 I 7 I 5 I 3 I1
3.1.1 组合逻辑电路的分析方法 组合逻辑电路的特点： （１） 输出、输入之间没有反馈延迟通路。 （２） 电路中不含记忆元件。 图3.1是利用74LS148编码器监控8个房间的防盗报 警编码电路 。
第3章 组合逻辑电路
低电平有效的传感器 1 2 3 4 5 6 7 8 89C51 10 11 12 13 1 2 3 4 5 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 S 74LS148 9 A B 7 C 6 YEX 14 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 空 微控制器 INT 0 反相驱动器 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 74LS240 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 LED显示器 a b c d e f g dp
第3章 组合逻辑电路 例 1 分析如图3.2所示组合逻辑电路的功能。 解
（1） 写出逻辑表达式：
Y1 A B Y2 A B Y3 AB C Y A B AB C
第3章 组合逻辑电路 （2） 化简：
Y A B AB C AB ABC AB AC BC
第3章 逻辑门
内容提要：
本章主要讲述数字电路的基本逻辑单元－－门电 路，有TTL逻辑门、MOS逻辑门。在讨论半导体二极 管和三极管及场效应管的开关特性基础上，讲解它们 的电路结构、工作原理、逻辑功能、电器特性等等， 为以后的学习及实际使用打下必要的基础。本章重点 讨论TTL门电路和CMOS门电路。
VGS (TH ) N VI VDD VGS (TH ) P
两个管子同时导通时的功耗
PT。
电容充放电的功耗为
PC CL f V DD
2
其中：CL－负载电容
f－输入信号的频率 VDD－漏极电源电压
两个管子同时导通时的功耗PT为
2 PT VDD I TAV CPD f V DD
单开关电路功耗较大，目前出现互补开关电路 （如CMOS门电路），即用一个管子代替图3.1.2中的电 阻，如图3.1.3所示
Vcc S1
输 入v I 信 号 输 vo 出 信 号
S2
图3.1.3 互补开关电路
图3.1.2高低电平实现原理电路
Vcc
互补开关电路的原理为 开关S1和S2受同一输入 信号vI的控制，而且导通和 断开的状态相反。当S1闭合 时，S2断开，输出为高电平 “1”；相反当S1断开时，S2 闭合，输出为高电平“0”。
图3.3.17 输出为低电平时的电路
2.高电平输出特性 在输入为低电平，即 vI＝VIL＝0时，此时T1导通， T2截止，如图3.3.18所示，电流从T1管流出到负载，输 出电压VOH＝VDD－IOHRON1随电流增加而下降。
电流的实际方向与所 设方向相反
图3.3.18 输出为高电平时的电路
3.2.3 CMOS反相器的动态特性
AB段：输入低电平
组合逻辑电路
第三章组合逻辑电路基本知识点*组合逻辑电路的特点*组合逻辑电路功能的表示方法及相互转换*组合逻辑电路的分析方法和设计方法*常用集成组合逻辑电路的逻辑功能、使用方法和应用举例*组合逻辑电路中的竞争–冒险现象及消除竞争–冒险现象的常用方法3.1概述在数字电路中根据逻辑功能的不同特点，可将其分为两大类：一类是组合逻辑电路，另一类是时序逻辑电路。
组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点是：任意时刻的输出状态仅取决于该时刻的输入状态，与电路原来的状态无关。
在电路结构上的特点是：它是由各种门电路组成的，而且只有从输入到输出的通路，没有从输出到输入的反馈回路。
由于组合逻辑电路的输出状态与电路的原来状态无关，所以组合逻辑电路是一种无记忆功能的电路。
由此可知第二章中介绍的各种门电路都属于组合逻辑电路。
描述一个组合逻辑电路逻辑功能的方法很多，通常有：逻辑函数表达式、真值表、逻辑图、卡诺图、波形图五种。
它们各有特点，又相互联系，还可以相互转换。
3. 2逻辑功能各种表示方法的特点及其相互转换一、逻辑功能各种表示方法的特点1、逻辑函数表达式逻辑表达式是用与、或、非等基本运算来表示输入变量和输出函数因果关系的逻辑代数式。
其特点是形式简单、书写方便，便于进行运算和转换。
但表达式形式不唯一。
2、真值表真值表是根据给定的逻辑问题，把输入变量的各种取值的组合和对应的输出函数值排列成表格。
其特点是：直观、明了，可直接看出输入变量与输出函数各种取值之间的一一对应关系。
真值表具有唯一性。
3、逻辑图逻辑图是用若干基本逻辑符号连接成的电路图。
其特点是：与实际使用的器件有着对应关系，比较接近于实际的电路，但它只反映电路的逻辑功能而不反映电气参数和性能。
同一种逻辑功能可以用多种逻辑图实现，它不具备唯一性。
4、卡诺图卡诺图是按相邻性原则排列的最小项的方格图。
它实际上是真值表的特定的图示形式。
其特点是在化简逻辑函数时比较直观容易掌握。
卡诺图具有唯一性，但化简后的逻辑表达式不是唯一的。