門(mén)電路和組合邏輯電路jhlee

第12章組合邏輯電路第一頁(yè)，共五十二頁(yè)。12.1脈沖信號(hào)12.2基本門(mén)電路12.3邏輯代數(shù)基礎(chǔ)12.4組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)第二頁(yè)，共五十二頁(yè)。12.1脈沖信號(hào)第三頁(yè)，共五十二頁(yè)。模擬信號(hào)：隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)電子電路中的信號(hào)12.1.1.模擬信號(hào)正弦波信號(hào)t三角波信號(hào)t第四頁(yè)，共五十二頁(yè)。

處理模擬信號(hào)的電路稱(chēng)為模擬電路。如整流電路、放大電路等，注重研究的是輸入和輸出信號(hào)間的大小及相位關(guān)系。

在模擬電路中，三極管通常工作在放大區(qū)。12.1.2.脈沖信號(hào)

是一種躍變信號(hào)，并且持續(xù)時(shí)間短暫。尖頂波t矩形波t第五頁(yè)，共五十二頁(yè)。12.2基本門(mén)電路第六頁(yè)，共五十二頁(yè)。

UiUoKUccRK開(kāi)輸出高電平K閉輸出低電平輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)可用二極管和三極管代替12.2.1晶體管的開(kāi)關(guān)作用第七頁(yè)，共五十二頁(yè)。R12.2.1晶體管的開(kāi)關(guān)作用（1）二極管的開(kāi)關(guān)特性導(dǎo)通截止相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合S3V0VSRRD3V0V第八頁(yè)，共五十二頁(yè)。（2）三極管的開(kāi)關(guān)特性飽和截止3V0VuO0相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合uOUCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V第九頁(yè)，共五十二頁(yè)。

邏輯門(mén)電路是數(shù)字電路中最基本的邏輯元件。

所謂門(mén)就是一種開(kāi)關(guān)，它能按照一定的條件去控制信號(hào)的通過(guò)或不通過(guò)。門(mén)電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系(因果關(guān)系)，所以門(mén)電路又稱(chēng)為邏輯門(mén)電路。12.2.2邏輯門(mén)電路的基本概念

基本邏輯關(guān)系為“與”、“或”、“非”三種。第十頁(yè)，共五十二頁(yè)。220V+-設(shè)：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、燈不亮用邏輯“0”表示，開(kāi)關(guān)閉合、燈亮用邏輯“1”表示。邏輯表達(dá)式：

Y=A?B1.“與”邏輯關(guān)系“與”邏輯關(guān)系是指當(dāng)決定某事件的條件全部具備時(shí)，該事件才發(fā)生。000101110100ABYBYA狀態(tài)表第十一頁(yè)，共五十二頁(yè)。BY220VA+-2.“或”邏輯關(guān)系

“或”邏輯關(guān)系是指當(dāng)決定某事件的條件之一具備時(shí)，該事件就發(fā)生。邏輯表達(dá)式：

Y=A+B真值表000111110110ABY第十二頁(yè)，共五十二頁(yè)。3.“非”邏輯關(guān)系

“非”邏輯關(guān)系是否定或相反的意思。邏輯表達(dá)式：Y=A狀態(tài)表101AY0Y220VA+-R第十三頁(yè)，共五十二頁(yè)。由電子電路實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算時(shí)，它的輸入和輸出信號(hào)都是用電位（或稱(chēng)電平）的高低表示的。高電平和低電平都不是一個(gè)固定的數(shù)值，而是有一定的變化范圍。12.2.3分立元件邏輯門(mén)電路門(mén)電路是用以實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系的電子電路，與前面所講過(guò)的基本邏輯關(guān)系相對(duì)應(yīng)。

門(mén)電路主要有：與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)等。門(mén)電路的概念第十四頁(yè)，共五十二頁(yè)。

電平的高低一般用“1”和“0”兩種狀態(tài)區(qū)別，若規(guī)定高電平為“1”，低電平為“0”則稱(chēng)為正邏輯。反之則稱(chēng)為負(fù)邏輯。若無(wú)特殊說(shuō)明，均采用正邏輯。100VUCC高電平低電平第十五頁(yè)，共五十二頁(yè)。1.

二極管“與”門(mén)電路（1）電路（2）工作原理輸入A、B、C全為高電平“1”，輸出Y為“1”。輸入A、B、C不全為“1”，輸出Y為“0”。0V0V0V0V0V3V+U12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“與”門(mén)邏輯狀態(tài)表0V3V第十六頁(yè)，共五十二頁(yè)。（3）邏輯關(guān)系：“與”邏輯即：有“0”出“0”，

全“1”出“1”Y=ABC邏輯表達(dá)式：

邏輯符號(hào)：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“與”門(mén)邏輯狀態(tài)表1.

二極管“與”門(mén)電路第十七頁(yè)，共五十二頁(yè)。2.二極管“或”門(mén)電路（1）電路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或”門(mén)邏輯狀態(tài)表3V3VU-12VRDADCABYDBC（2）工作原理輸入A、B、C全為低電平“0”，輸出Y為“0”。輸入A、B、C有一個(gè)為“1”，輸出Y為“1”。第十八頁(yè)，共五十二頁(yè)。2.二極管“或”門(mén)電路（3）邏輯關(guān)系：“或”邏輯即：有“1”出“1”，

全“0”出“0”Y=A+B+C邏輯表達(dá)式：邏輯符號(hào)：ABYC>100000011101111011001011101011111ABYC“或”門(mén)邏輯狀態(tài)表第十九頁(yè)，共五十二頁(yè)。3.晶體管“非”門(mén)電路+UCC-UBBARKRBRCYT10截止飽和邏輯表達(dá)式：Y=A“0”10“1”“0”“1”AY“非”門(mén)邏輯狀態(tài)表邏輯符號(hào)1AY第二十頁(yè)，共五十二頁(yè)。1.“與非”門(mén)電路有“0”出“1”，全“1”出“0”“與”門(mén)&ABCY&ABC“與非”門(mén)00010011101111011001011101011110ABYC“與非”門(mén)邏輯狀態(tài)表Y=ABC邏輯表達(dá)式：1Y“非”門(mén)12.2.4基本邏輯門(mén)電路的組合第二十一頁(yè)，共五十二頁(yè)。CMOS“與非”門(mén)電路＋UDDT3T2AYT1BT4NMOS晶體管兩管串聯(lián)驅(qū)動(dòng)管PMOS晶體管兩管并聯(lián)負(fù)載管第二十二頁(yè)，共五十二頁(yè)。A＝1YB＝1導(dǎo)通電阻很低截止電阻很高＝0CMOS“與非”門(mén)電路＋UDDT3T4T2T1第二十三頁(yè)，共五十二頁(yè)。A＝0B＝1截止電阻很高導(dǎo)通電阻很低＝1CMOS“與非”門(mén)電路＋UDDT3T4T2T1Y第二十四頁(yè)，共五十二頁(yè)。2.“或非”門(mén)電路有“1”出“0”，全“0”出“1”1Y“非”門(mén)00010010101011001000011001001110ABYC“或非”門(mén)邏輯狀態(tài)表“或”門(mén)ABC>1“或非”門(mén)YABC>1Y=A+B+C邏輯表達(dá)式：第二十五頁(yè)，共五十二頁(yè)。A＝0B＝1導(dǎo)通截止Y＝0CMOS“或非”門(mén)電路＋UDDT3T2T1T4第二十六頁(yè)，共五十二頁(yè)。例1：根據(jù)輸入波形畫(huà)出輸出波形ABY1有“0”出“0”，全“1”出“1”有“1”出“1”，全“0”出“0”&ABY1>1ABY2Y2第二十七頁(yè)，共五十二頁(yè)。例2：根據(jù)輸入波形畫(huà)出輸出波形&ABY1>1ABY3>1ABY4&ABY2ABY1Y2Y3Y4信號(hào)輸入端控制端控制端為高電平時(shí)，與門(mén)、與非門(mén)開(kāi)門(mén)控制端為低電平時(shí)，或門(mén)、或非門(mén)開(kāi)門(mén)第二十八頁(yè)，共五十二頁(yè)。12.3邏輯代數(shù)第二十九頁(yè)，共五十二頁(yè)。

邏輯代數(shù)（又稱(chēng)布爾代數(shù)），它是分析設(shè)計(jì)邏輯電路的數(shù)學(xué)工具。雖然它和普通代數(shù)一樣也用字母表示變量，但變量的取值只有“0”，“1”兩種，分別稱(chēng)為邏輯“0”和邏輯“1”。這里“0”和“1”并不表示數(shù)量的大小，而是表示兩種相互對(duì)立的邏輯狀態(tài)。

邏輯代數(shù)所表示的是邏輯關(guān)系，而不是數(shù)量關(guān)系。這是它與普通代數(shù)的本質(zhì)區(qū)別。第三十頁(yè)，共五十二頁(yè)。1.常量與變量的關(guān)系2.邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算法則自等律0-1律重疊律還原律互補(bǔ)律交換律第三十一頁(yè)，共五十二頁(yè)。2.邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算法則普通代數(shù)不適用！證:結(jié)合律分配律A+1=1

AA=A.第三十二頁(yè)，共五十二頁(yè)。110011111100反演律列狀態(tài)表證明：AB00011011111001000000吸收律(1)A+AB=A(2)A(A+B)=A對(duì)偶式第三十三頁(yè)，共五十二頁(yè)。12.4組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)第三十四頁(yè)，共五十二頁(yè)。

組合邏輯電路：任何時(shí)刻電路的輸出狀態(tài)只取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與該時(shí)刻以前的電路狀態(tài)無(wú)關(guān)。組合邏輯電路框圖X1XnX2Y2Y1Yn......組合邏輯電路輸入輸出第三十五頁(yè)，共五十二頁(yè)。組合邏輯電路的分析入“同”出“0”，入“異”出“1”000ABY“異或”門(mén)邏輯狀態(tài)表011101110邏輯表達(dá)式：Y=AB+AB&&&&BAYY3Y2Y1＝1ABY“異或”門(mén)+=AB第三十六頁(yè)，共五十二頁(yè)。1、由輸入變量開(kāi)始，逐級(jí)推導(dǎo)各門(mén)電路輸出2、利用邏輯代數(shù)對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行化簡(jiǎn)3、列出真值表4、確定電路的邏輯功能組合邏輯電路分析步驟第三十七頁(yè)，共五十二頁(yè)。5.“同或”門(mén)電路入“異”出“0”，入“同”出“1”001ABY“同或”門(mén)邏輯狀態(tài)表010100111＝ABY“同或”門(mén)BAYY3Y2Y1>1>1>1>1邏輯表達(dá)式：Y=AB+AB=AB第三十八頁(yè)，共五十二頁(yè)。1、根據(jù)邏輯功能列真值表2、根據(jù)真值表寫(xiě)邏輯表達(dá)式3、根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)出邏輯電路組合邏輯電路設(shè)計(jì)步驟第三十九頁(yè)，共五十二頁(yè)。1.二進(jìn)制

十進(jìn)制：0~9十個(gè)數(shù)碼，“逢十進(jìn)一”。常用的組合邏輯電路有加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器和多路選擇器等。在數(shù)字電路中，為了把電路的兩個(gè)狀態(tài)(“1”態(tài)和“0”態(tài))與數(shù)碼對(duì)應(yīng)起來(lái)，采用二進(jìn)制。二進(jìn)制：0，1兩個(gè)數(shù)碼，“逢二進(jìn)一”。加法器第四十頁(yè)，共五十二頁(yè)。加法器:實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法運(yùn)算的電路進(jìn)位如：0

0

0

0

11+10101010不考慮低位來(lái)的進(jìn)位半加器實(shí)現(xiàn)要考慮低位來(lái)的進(jìn)位全加器實(shí)現(xiàn)第四十一頁(yè)，共五十二頁(yè)。2.半加器

半加：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，不考慮來(lái)自低位的進(jìn)位。AB兩個(gè)輸入表示兩個(gè)同位相加的數(shù)兩個(gè)輸出SC表示半加和表示向高位的進(jìn)位邏輯符號(hào)：半加器：COABSC第四十二頁(yè)，共五十二頁(yè)。半加器邏輯狀態(tài)表A

B

S

C0000011010101101邏輯表達(dá)式邏輯圖&=1..ABSC第四十三頁(yè)，共五十二頁(yè)。3.全加器輸入Ai表示兩個(gè)同位相加的數(shù)BiCi-1表示低位來(lái)的進(jìn)位輸出表示本位和表示向高位的進(jìn)位CiSi全加：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，且考慮來(lái)自低位的進(jìn)位。邏輯符號(hào)：

全加器：AiBiCi-1SiCiCOCI第四十四頁(yè)，共五十二頁(yè)。(1)列邏輯狀態(tài)表(2)寫(xiě)出邏輯式Ai

Bi

Ci-1

Si

Ci

0000000110010100110110010101011100111111第四十五頁(yè)，共五十二頁(yè)。邏輯圖&=1>1AiCiSiCi-1Bi&&半加器構(gòu)成的全加器>1BiAiCi-1SiCiCOCO第四十六頁(yè)，共五十二頁(yè)。電工學(xué)(少學(xué)時(shí))電子部分總結(jié)第8章半導(dǎo)體器件1、本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體（N型、P型）PN結(jié)形成與特性：內(nèi)電場(chǎng)方向；擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；漂移運(yùn)動(dòng)；PN結(jié)正向和反向特性2、半導(dǎo)體二極管I-V特性（實(shí)際、近似和理想特性）；參數(shù)；應(yīng)用（整流、限幅、箝位、隔離）3、特殊二極管：穩(wěn)壓二極管、光電二極管第四十七頁(yè)，共五十二頁(yè)。電工學(xué)(少學(xué)時(shí))電子部分總結(jié)4、雙極晶體管：基本結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)；工作狀態(tài)（放大狀態(tài)、飽和、截至狀態(tài)）條件及相關(guān)結(jié)論；特性曲線(xiàn)（輸入和輸出特