門電路和組合邏輯電路第13章門電路和組合邏輯電路模擬信號數字信號電子電路中的信號——隨時間變化的信號——時間上和數值上()不連續變化的信號常用的模擬信號：正弦波信號三角波信號處理模擬信號的電路稱為模擬電路。如整流電路、放大電路等。研究的是輸入和輸出信號之間大小和相位關系。T工作在線性區常用的數字信號：處理數字信號的電路稱為數字電路。研究的是輸入和輸出信號之間邏輯關系。T工作在飽和區和截止區。矩形波尖脈沖信號13.1

分立元件門電路13.1.1門電路的基本概念邏輯門電路是數字電路中最基本的邏輯元件。

所謂“門”，就是一種開關，它能按照一定的條件去控制信號的通過或不通過。門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關系(因果關系)，所以門電路又稱為邏輯門電路。基本邏輯關系為“與”、“或”、“非”三種。1.“與”邏輯關系~220VAB燈設輸入：開關斷開用邏輯“0”表示開關閉合用邏輯“1”表示。輸出：燈不亮用邏輯“0”表示燈亮用邏輯“1”表示狀態表ABY000010100111邏輯表達式：

Y=A?B邏輯符號：&ABY“與”邏輯關系是指當決定某事件的條件全部具備時，該事件才發生。2.“或”邏輯關系狀態表ABY000011101111邏輯表達式：

Y=A+B邏輯符號：≥1ABY~220VAB燈“或”邏輯關系是指當決定某事件的條件之一具備時，該事件就發生。3.“非”邏輯關系狀態表AY010邏輯表達式：邏輯符號：“非”邏輯關系是否定或相反的意思。~220VA燈R11AY13.1.2分立元件基本邏輯門電路門電路的輸入和輸出信號都是用電位(或電平)的高低表示的。高電平和低電平都不是一個固定的數值，而是有一定的變化范圍。100VUCC高電平低電平電平的高低一般用“1”和“0”兩種狀態區別，若規定高電平為“1”，低電平為“0”則稱為正邏輯。反之則稱為負邏輯。一、二極管“與”門電路(1)電路結構+5VRDAABYDB(2)工作原理0V0V0.7VABY電路的邏輯電平000.7V0V3V03V0.7V0.7V03V0.7V3V3V3.7V3V3V3.7V真值表ABY000010100111

Y=A?B輸入A、B全為高電平“1”，輸出Y為“1”。輸入A、B不全為“1”，輸出Y

為“0”。有“0”出“0”全“1”出“1”二、二極管“或”門電路(1)電路結構(2)工作原理0V0V0VABY電路的邏輯電平000V0V3V03V2.3V2.3V03V2.3V3V3V2.3V3V3V2.3V真值表ABY000011101111

Y=A+B輸入A、B全為低電平“0”，輸出Y為“0”。輸入A、B有一個為“1”，輸出Y

為“1”。有“1”出“1”全“0”出“0”RDAABYDB三、三極管“非”門電路+UCC-UBBARKRBRCYT10截止飽和“0”10“1”“0”“1”AY狀態表例1：已知輸入端A、B的波形，畫出Y1和Y2的波形。&ABY1ABY1ABY2≥1Y213.1.3基本邏輯門電路的組合1、“與非”門電路&AB1Y&ABY2、“或非”門電路≥1AB1Y≥1ABY3、“與或非”門電路&AB1Y&CD≥1≥1ABYCD&&例1：三個與門電路中，A為信號端，B為控制端，畫出Y的波形。&ABY11&ABY20&ABY3AAABY1“與門”開通Y2=0“與門”關斷Y313.2TTL門電路13.2.1TTL“與非”門電路Y

R3AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1D3D1D2多發射極三極管R1+5VT1B1E1E2C1R1+5VB1E1E2C11.工作原理(1)輸入不全為高電平“1”(3.6V)時0.3V“1”Y

R3AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1D3D1D2B1C2T2、T4截止VB1=1VVC2≈5VVY5-0.7-0.7

=3.6V

負載電流（拉電流）輸出為高電平“1”(3.6V)T3導通(2)輸入全為高電平“1”(3.6V)時3.6V3.6VY

R3AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1D3D1D2B1C24.3VT2、T4飽和導通鉗位2.1V發射結反偏1VT3截止VY0.3V輸出為低電平“0”(0.3V)

負載電流（灌電流）2.常用的TTL“與非”門74LS20(4輸入2門)&UCCD2C2B2Y214C1D1Y1B1A1GND13121110981234567A2&74LS00(2輸入4門)UCCB4A4B3Y314A2B2Y2B1A1GND13121110981234567A3&&Y4Y1&&13.3.2三態輸出“與非”門Y

R3AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1D31、電路結構DE控制端輸入端2、工作原理Y

R3AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1D3DE“1”截止當E=1時，實現正常的“與非”邏輯關系。此時電路處于工作狀態。2、工作原理Y

R3AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1D3DE“0”導通當E=0時，此時電路處于高阻狀態。1VT3截止1VT2、T4截止高阻狀態3、邏輯符號及狀態表&ABYEEN&ABYEEN邏輯狀態表AB輸出端Y001011101110控制端E輸入端10XX高阻E為低電平有效表示任意態4、三態門的應用(1)可實現用一條總線分時傳送幾個不同的數據或控制信號?？偩€&A1B1E1EN&A2B2E2EN&A3B3E3EN“1”“0”“0”A1

B1(2)實現數據的雙向傳輸AB1ENE1EN111G1G5G2G4G3當E=0時，信號由A→B當E=1時，信號由B→A13.4組合邏輯電路的分析邏輯代數(又稱布爾代數)，它是分析設計邏輯電路的數學工具。變量的取值只有“0”，“1”兩種，分別稱為邏輯“0”和邏輯“1”。沒有數量關系，只表示兩種相反的邏輯狀態

邏輯代數所表示的是邏輯關系，而不是數量關系。這是它與普通代數的本質區別。13.4.1邏輯代數一、邏輯代數運算法則1.常量與變量的關系自等律0-1律重疊律還原律互補律2.基本運算法則交換律普通代數不適用！結合律分配律證明:A+1=1AA=A.2.基本運算法則吸收律反演律110011111100證明：AB00011011111001000000二、邏輯函數的化簡1、并項法例1：化簡例2：化簡2、配項法3、加項法例3：化簡4、吸收法吸收例4：化簡例5：化簡吸收吸收吸收吸收解：例6：證明證明：13.4.2組合邏輯電路的分析(1)由邏輯圖寫出輸出的邏輯表達式(2)運用邏輯代數化簡或變換(3)列邏輯狀態表(4)分析邏輯功能已知邏輯電路確定邏輯功能分析步驟：例1：分析如圖所示電路的邏輯功能。AB&&&&YABABA·ABB·解：“異或”關系真值表ABY000011101110邏輯符號=1ABY邏輯功能：當輸入相同時輸出為“0”當輸入不同時輸出為“1”思考：真值表ABY001010100111邏輯符號

=ABY“同或”關系當輸入相同時輸出為“1”，當輸入不同時輸出為“0”。例2：分析如圖所示電路的邏輯功能。ABC解：YCBA&≥1&&&000001010011100101110111

A

B

C

Y10000001電路功能：“判一致”電路，可用于判斷輸入端的狀態是否相同。13.4.3組合邏輯電路的綜合根據邏輯功能要求邏輯電路設計(1)分析事件的因果關系，確定輸入變量和輸出變量，并確定邏輯狀態的含義“0”、“1”。(3)由邏輯狀態表寫出邏輯表達式(4)簡化和變換邏輯表達式(5)畫出邏輯圖設計步驟如下：(2)根據電路對功能的要求，列出邏輯狀態表例3：試設計一邏輯電路供三人(A、B、C)表決使用，每人又一鍵如果贊成就按鍵，表示“1”；如果不贊成，不按電鍵，表示“0”。表決結果用指示燈表示，如果多數贊成，則指示燈亮，Y=1；反之則燈不亮，Y=0。解：(1)列真值表000001010011100101110111

A

B

C

Y00010111(2)寫出邏輯式，并化簡(3)畫邏輯圖YCBA&≥1&&若用“與非”門來實現YCBA&&&&由“與門”和“或門”實現。補：用“與非”門構成基本門電路1.構成“非”