门电路和组合逻辑电路

关于门电路和组合逻辑电路2024/3/29第12章直流稳压电源21.掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式。了解TTL门电路的特点。3.会分析和设计简单的组合逻辑电路。理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑电路的工作原理和功能。5.学会数字集成电路的使用方法。本章要求：2.会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。第13章门电路和组合逻辑电路第2页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源3模拟信号：随时间连续变化的信号13.1

脉冲信号1.模拟信号模拟信号数字信号电子电路中的信号正弦波信号t三角波信号t第3页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源4

处理模拟信号的电路称为模拟电路。如整流电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。

在模拟电路中，晶体三极管通常工作在放大区。2.脉冲信号

是一种跃变信号，并且持续时间短暂。尖顶波t矩形波t第4页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源5

处理数字信号的电路称为数字电路。它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。

在数字电路中，晶体管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。脉冲信号正脉冲：脉冲跃变后的值比初始值高负脉冲：脉冲跃变后的值比初始值低如：0+3V0-3V正脉冲0+3V0-3V负脉冲第5页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源6脉冲幅度A脉冲上升沿tr

脉冲周期T脉冲下降沿tf

脉冲宽度tp

脉冲信号的部分参数：A0.9A0.5A0.1AtptrtfT实际的矩形波第6页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源7R3.

晶体管的开关作用（1）二极管的开关特性导通截止相当于开关断开相当于开关闭合S3V0VSRRD3V0V第7页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源8（2）三极管的开关特性饱和截止3V0VuO

0相当于开关断开相当于开关闭合uO

UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V第8页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源913.2基本门电路及其组合13.2.1逻辑门电路的基本概念

逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。

所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。

基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。第9页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源10220V+-

设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”表示，开关闭合、灯亮用逻辑“1”表示。逻辑表达式：Y=A

•

B1.“与”逻辑关系

“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表第10页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源11BY220VA+-2.“或”逻辑关系

“或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。逻辑表达式：

Y=A+B真值表000111110110ABY第11页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源123.“非”逻辑关系

“非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：Y=A状态表101AY0Y220VA+-R第12页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源13

由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。13.2.2分立元件逻辑门电路

门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。

门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。门电路的概念第13页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源14

电平的高低一般用“1”和“0”两种状态区别，若规定高电平为“1”，低电平为“0”则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。100VUCC高电平低电平第14页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源151.二极管“与”门电路（1）电路（2）工作原理输入A、B、C全为高电平“1”，输出Y为“1”。输入A、B、C不全为“1”，输出Y

为“0”。0V0V0V0V0V3V+U12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“与”门逻辑状态表0V3V第15页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源16（3）逻辑关系：

“与”逻辑即：有“0”出“0”，

全“1”出“1”Y=ABC逻辑表达式：

逻辑符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“与”门逻辑状态表1.二极管“与”门电路第16页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源17

（1）电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或”门逻辑状态表3V3V-U12VRDADCABYDBC（2）工作原理输入A、B、C全为低电平“0”，输出Y为“0”。输入A、B、C有一个为“1”，输出Y

为“1”。2.二极管“或”门电路第17页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源18（3）逻辑关系：

“或”逻辑即：有“1”出“1”，

全“0”出“0”Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑符号：ABYC>100000011101111011001011101011111ABYC“或”门逻辑状态表2.二极管“或”门电路第18页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源19+UCC-UBBARKRBRCYT10截止饱和逻辑表达式：Y=A“0”10“1”“0”“1”AY“非”门逻辑状态表逻辑符号1AY3.三极管“非”门电路第19页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源201.“与非”门电路有“0”出“1”，全“1”出“0”“与”门&ABCY&ABC“与非”门00010011101111011001011101011110ABYC“与非”门逻辑状态表Y=ABC逻辑表达式：1Y“非”门13.2.3基本逻辑门电路的组合第20页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源212.“或非”门电路有“1”出“0”，全“0”出“1”1Y“非”门00010010101011001000011001001110ABYC“或非”门逻辑状态表“或”门ABC>1“或非”门YABC>1Y=A+B+C逻辑表达式：第21页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源223.“与或非”门电路&AB&CD1Y>1“与或非”门YABC>1D＆＆Y=A·

B+C·D逻辑表达式：第22页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源23例1：根据输入波形画出输出波形ABY1有“0”出“0”，全“1”出“1”有“1”出“1”，全“0”出“0”&ABY1>1ABY2Y2第23页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源24例2：根据输入波形画出输出波形&ABY1>1ABY3>1ABY4&ABY2ABY1Y2Y3Y4信号输入端控制端控制端为高电平时，与门、与非门开门控制端为低电平时，或门、或非门开门第24页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源25例3：分析下图的逻辑功能Y&&1.BA&C101AA写出逻辑式：Y=AC•BC设：C=1封锁打开选通A信号=A=A第25页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源26BY&&1.BA&C011设：C=0封锁选通B信号打开B逻辑式：Y=AC•BC=B=B例3：分析下图的逻辑功能第26页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源2713.3TTL门电路(三极管—三极管逻辑门电路)

TTL门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，具有速度快、可靠性高和微型化等优点，目前分立元件电路已被集成电路替代。下面介绍集成“与非”门电路的工作原理、特性和参数。第27页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源28输入级中间级输出级13.3.1TTL“与非”门电路1.电路T5Y

R3R5AB

CR4R2R1T3T4T2+5VT1E2E3E1B等效电路C多发射极三极管第28页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源29T5Y

R3R5AB

CR4R2R1T3T4T2+5VT1“1”(3.6V)(1)输入全为高电平“1”(3.6V)时2.工作原理4.3VT2、T5饱和导通钳位2.1VE结反偏截止“0”(0.3V)

负载电流（灌电流）输入全高“1”,输出为低“0”1V0.3V0.3V第29页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源301VT2、T5截止

负载电流（拉电流）(2)输入端有任一低电平“0”(0.3V)(0.3V)“1”“0”输入有低“0”输出为高“1”

流过E结的电流为正向电流5VT5YR3R5AB

CR4R2R1T3T4T2+5VT1VY

5-0.7-0.7

=3.6V2.工作原理第30页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源31有“0”出“1”全“1”出“0”“与非”逻辑关系00010011101111011001011101011110ABYC“与非”门逻辑状态表Y=ABC逻辑表达式：Y&ABC“与非”门第31页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源32(1)电压传输特性：输出电压UO与输入电压Ui的关系。CDE3.TTL“与非”门特性及参数电压传输特性测试电路01231234Ui/VUO/V&+5VUiUoVVAB第32页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源33ABCDE(2)TTL“与非”门的参数电压传输特性典型值3.6V，

2.4V为合格典型值0.3V，

0.4V为合格输出高电平电压UOH输出低电平电压UOL输出高电平电压UOH和输出低电平电压UOLUO/V01231234Ui/V第33页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源34ABDE低电平噪声容限电压UNL—保证输出高电平电压不低于额定值90%的条件下所允许叠加在输入低电平电压上的最大噪声（或干扰）电压。UNL=UOFF–UIL允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力UOFF

UOFF是保证输出为额定高电平的90%时所对应的最大输入低电平电压。0.9UOH输入低电平电压UIL01231234Ui/VUO/V第34页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源35输入高电平电压UIHAB高电平噪声容限电压UNH—保证输出低电平电压的条件下所允许叠加在输入高电平电压上的最大噪声（或干扰）电压。UNH=UIH–UON允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力UON

UON是保证输出为额定低电平时所对应的最小输入高电平电压。DE01231234Ui/VUO/V第35页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源36

指一个“与非”门能带同类门的最大数目，它表示带负载的能力。对于TTL“与非”门NO

8。输入高电平电流IIH和输入低电平电流IIL

当某一输入端接高电平，其余输入端接低电平时，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流IIH（

A）。

当某一输入端接低电平，其余输入端接高电平时，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流IIL（mA）。扇出系数NO第36页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源3710

当某一输入端接低电平，其余输入端接高电平时，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流IIL

（mA）。

若要保证输出为高电平，则对电阻值有限制RIIL<UNL&&Y11R第37页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源38平均传输延迟时间tpd50%50%tpd1tpd2TTL的tpd约在10ns~40ns，此值愈小愈好。输入波形ui输出波形uO第38页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源3913.3.2三态输出“与非”门当控制端为高电平“1”时，实现正常的“与非”逻辑关系

Y=A•B“1”控制端DE1.电路T5Y

R3R5AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1截止第39页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源40“0”控制端DET5Y

R3R5AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1导通1V1V截止截止当控制端为低电平“0”时，输出Y处于开路状态，也称为高阻状态。13.3.2三态输出“与非”门1.电路第40页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源41&YEBA逻辑符号

0

高阻0

0

1

1

0

1

11

1

0

111

1

10

表示任意态13.3.2三态输出“与非”门三态输出“与非”状态表ABEY输出高阻功能表第41页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源42三态门应用：可实现用一条总线分时传送几个不同的数据或控制信号。“1”“0”“0”如图所示：总线&A1B1E1&A2B2E2&A3B3E3A1

B1第42页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源431.电路有源负载&YCBA逻辑符号T5Y

R3AB

CR2R1T2+5VT1RLU

13.3.3集电极开路“与非”门电路(OC门)第43页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源44OC门的特点：1.输出端可直接驱动负载如：Y&CBAKA+24VKA~2202.几个输出端可直接相联&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“0”“0”第44页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源451.输出端可直接驱动负载如：Y&CBAKA+24VKA~2202.几个输出端可直接相联&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“1”“线与”功能0OC门的特点：第45页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源46门电路多余输入端的处理一般不允许将多余输入端悬空，否则会引入干扰信号。(1)对与、与非门电路：

将多余输入端经电阻（1～3kΩ）或直接接电源正端。(2)对或、或非门电路：

将多余输入端接“地”。(3)若前级有足够驱动能力：

将多余输入端与信号输入端联在一起。&AY+UCC>1AY&AY>1AY第46页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源4713.4逻辑代数

逻辑代数（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，但变量的取值只有“0”，“1”两种，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。这里“0”和“1”并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。逻辑代数所表示的是逻辑关系，而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别。第47页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源481.常量与变量的关系13.4.1逻辑代数运算法则2.逻辑代数的基本运算法则自等律0-1律重叠律还原律互补律交换律第48页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源492.逻辑代数的基本运算法则普通代数不适用！证:结合律分配律A+1=1

AA=A.第49页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源50110011111100反演律列状态表证明：AB00011011111001000000吸收律(1)A+AB=A(2)A(A+B)=A对偶式第50页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源51对偶关系：

将某逻辑表达式中的与(•)换成或

(+)，或(+)换成与(•)，得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑式的对偶式。若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。证明：A+AB=A（3）（4）对偶式（5）（6）对偶式第51页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源5213.4.2逻辑函数的表示方法表示方法逻辑式逻辑状态表逻辑图卡诺图下面举例说明这四种表示方法。例：有一T形走廊，在相会处有一路灯，在进入走廊的A、B、C三地各有控制开关，都能独立进行控制。任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。设A、B、C代表三个开关（输入变量）；Y代表灯（输出变量）。第52页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源531.列逻辑状态表设：开关闭合其状态为“1”，断开为“0”灯亮状态为“1”，灯灭为“0”用输入、输出变量的逻辑状态（“1”或“0”）以表格形式来表示逻辑函数。三输入变量有八种组合状态n输入变量有2n种组合状态0000A

B

C

Y0011010101101001101011001111第53页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源542.逻辑式取Y=“1”(或Y=“0”)列逻辑式取Y=“1”

用“与”“或”“非”等运算来表达逻辑函数的表达式。(1)由逻辑状态表写出逻辑式一种组合中，输入变量之间是“与”关系，0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111对应于Y=1，若输入变量为“1”，则取输入变量本身(如A)；若输入变量为“0”则取其反变量(如A)。第54页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源55各组合之间是“或”关系2.逻辑式反之，也可由逻辑式列出状态表。

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111第55页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源563.逻辑图YCBA1&&&&11>1CBA第56页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源5713.4.3逻辑函数的化简

由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的逻辑图，一般比较复杂；若经过简化，则可使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。从而可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠性。

利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现相同的逻辑功能。化简方法公式法卡诺图法第57页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源581.用“与非”门构成基本门电路(2)应用“与非”门构成“或”门电路(1)应用“与非”门构成“与”门电路AY&B&BAY&&&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：第58页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源59&YA(3)应用“与非”门构成“非”门电路(4)用“与非”门构成“或非”门YBA&&&&由逻辑代数运算法则：第59页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源60例1：化简2.应用逻辑代数运算法则化简（1）并项法例2：化简（2）配项法第60页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源61例3：化简（3）加项法（4）吸收法吸收例4：化简第61页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源62例5：化简吸收吸收吸收吸收第62页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源633.应用卡诺图化简卡诺图:是与变量的最小项对应的按一定规则排列的方格图，每一小方格填入一个最小项。（1）最小项：对于n个输入变量有2n种组合,其相应的乘积项也有2n个，则每一个乘积项就称为一个最小项。其特点是每个输入变量均在其中以原变量或反变量形式出现一次，且仅一次。如：三个变量，有8种组合，最小项就是8个，卡诺图也相应有8个小方格。在卡诺图的行和列分别标出变量及其状态。第63页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源64(2)卡诺图BA0101二变量BCA0010011110三变量二进制数对应的十进制数编号AB00011110CD00011110四变量任意两个相邻最小项之间只有一个变量改变第64页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源65(2)卡诺图（a)根据状态表画出卡诺图如:ABC00100111101111将输出变量为“1”的填入对应的小方格,为“0”的可不填。

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111第65页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源66(2)卡诺图（b)根据逻辑式画出卡诺图ABC00100111101111将逻辑式中的最小项分别用“1”填入对应的小方格。如:注意：如果逻辑式不是由最小项构成，一般应先化为最小项，或按例8方法填写。第66页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源67(3)应用卡诺图化简逻辑函数ABC00100111101111例6.用卡诺图表示并化简。解：(a)将取值为“1”的相邻小方格圈成圈，步骤1.卡诺图2.合并最小项3.写出最简“与或”逻辑式(b)所圈取值为“1”的相邻小方格的个数应为2n，(n=0,1,2…)

画卡诺图，圈“1”第67页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源68ABC00100111101111三个圈最小项分别为：

合并最小项

写出简化逻辑式卡诺图化简法：保留一个圈内最小项的相同变量，而消去相反变量。

画卡诺图，圈“1”第68页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源6900ABC100111101111解：写出简化逻辑式多余AB00011110CD000111101111相邻例7.应用卡诺图化简逻辑函数(1)(2)第69页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源70解：AB00011110CD000111101例8.应用卡诺图化简逻辑函数111111111

含A均填“1”注意：1.圈的个数应最少2.每个“圈”要最大3.每个“圈”至少要包含一个未被圈过的最小项。第70页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源7113.5

组合逻辑电路的分析与综合

组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。组合逻辑电路框图X1XnX2Y2Y1Yn......组合逻辑电路输入输出第71页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源7213.5.1组合逻辑电路的分析(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2)化简或变换逻辑表达式(3)列逻辑状态表(4)分析逻辑功能已知逻辑电路确定逻辑功能分析步骤：第72页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源73例1：分析下图的逻辑功能(1)写出逻辑表达式Y=Y2Y3=AABBAB...AB..AB.A..ABBY1.AB&&&&YY3Y2..逐级递推第73页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源74(2)应用逻辑代数化简Y=AABBAB...=AAB+BAB..=AB+AB反演律=A(A+B)+B(A+B)..反演律=AAB+BAB..第74页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源75(3)列逻辑状态表ABY001100111001Y=AB+AB=AB逻辑式(4)分析逻辑功能输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，称为“异或”逻辑关系。这种电路称“异或”门。

=1ABY逻辑符号第75页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源76(1)写出逻辑式例2：分析下图的逻辑功能.A

B.Y=ABAB

.A•B化简&&11.BAY&A

B

=AB+AB第76页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源77(2)列逻辑状态表Y=AB+AB(3)分析逻辑功能输入相同输出为“1”,输入相异输出为“0”,称为“判一致电路”(“同或门”)

,可用于判断各输入端的状态是否相同。=AB逻辑式

=1ABY逻辑符号=ABABY001100100111第77页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源7813.5.2组合逻辑电路的综合根据逻辑功能要求逻辑电路设计(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式(3)简化或变换逻辑表达式(4)画出逻辑图设计步骤如下：第78页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源79例1：设计一个三变量奇偶检验器。要求:

当输入变量A、B、C中有奇数个“1”时，输出为“1”，否则为“0”。用“与非”门实现。(1)列逻辑状态表(2)写出逻辑表达式取Y=“1”(或Y=“0”)列逻辑式取Y=“1”0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111对应于Y=1，若输入变量为“1”，则取输入变量本身(如A)；若输入变量为“0”则取其反变量(如A)。第79页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源80(3)用“与非”门构成逻辑电路在一种组合中，各输入变量之间是“与”关系；而各组合之间是“或”关系。ABC00100111101111由卡图诺可知，该函数不可化简。0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111第80页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源81(4)逻辑图YCBA01100111110&&&&&&&&1010第81页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源82例2:

某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机G1和G2。G1的容量是G2的两倍。如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和G2均需运行。试画出控制G1和G2运行的逻辑图。

设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：其开工为“1”，不开工为“0”；

G1和

G2运行为“1”，不运行为“0”。(1)根据逻辑要求列状态表

首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”或“1”时的含义。第82页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源83

逻辑要求：如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和G2均需运行。开工“1”不开工“0”运行“1”不运行“0”(1)根据逻辑要求列状态表0111001010001101101001010011100110111000ABC

G1G2第83页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源84(2)由状态表写出逻辑式ABC00100111101111或由卡图诺可得相同结果(3)化简逻辑式可得：10100101001110011011100001110010ABC

G1

G210001101第84页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源85(4)用“与非”门构成逻辑电路

由逻辑表达式画出卡诺图，由卡图诺可知，该函数不可化简。ABC00100111101111第85页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源86(5)画出逻辑图ABCABC&&&&&&&&&G1G2第86页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源8713.6加法器13.6.1二进制十进制：0~9十个数码，“逢十进一”。

在数字电路中，为了把电路的两个状态(“1”态和“0”态)与数码对应起来，采用二进制。二进制：0，1两个数码，“逢二进一”。第87页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源88加法器:

实现二进制加法运算的电路进位如：0

0

0

0

11+10101010不考虑低位来的进位半加器实现要考虑低位来的进位全加器实现第88页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源8913.6.2半加器半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。AB两个输入表示两个同位相加的数两个输出SC表示半加和表示向高位的进位逻辑符号：半加器：COABSC

第89页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源90半加器逻辑状态表A

B

S

C0000011010101101逻辑表达式逻辑图&=1..ABSC第90页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源9113.6.3全加器输入Ai表示两个同位相加的数BiCi-1表示低位来的进位输出表示本位和表示向高位的进位CiSi全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。逻辑符号：全加器：AiBiCi-1SiCiCO

CI第91页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源92(1)列逻辑状态表(2)写出逻辑式Ai

Bi

Ci-1

Si

Ci

0000000110010100110110010101011100111111第92页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源93逻辑图&=1>1AiCiSiCi-1Bi&&半加器构成的全加器>1BiAiCi-1SiCiCO

CO

第93页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源9413.7

编码器把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特定的含义，称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。n

位二进制代码有2n

种组合，可以表示2n

个信息。要表示N个信息所需的二进制代码应满足:2n

N第94页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源9513.7.1二进制编码器将输入信号编成二进制代码的电路。2n个n位编码器高低电平信号二进制代码第95页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源96(1)分析要求：

输入有8个信号，即N=8，根据2n

N的关系，即n=3，即输出为三位二进制代码。例：设计一个编码器，满足以下要求：(1)将I0、I1、…I78个信号编成二进制代码。(2)编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个或两个以上的信号同时有效。(3)设输入信号高电平有效。第96页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源97001011101000010100110111I0I1I2I3I4I5I6I7(2)列编码表：输入输出Y2

Y1

Y0第97页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源98(3)写出逻辑式并转换成“与非”式Y2=I4+I5+I6+I7=I4I5I6I7...=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7=I2I3I6I7...=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7=I1I3I5I7...=I1+I3+I5+I7第98页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源99(4)画出逻辑图10000000111I7I6I5I4I3I1I2&&&1111111Y2Y1Y0第99页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源100将十进制数0~9编成二进制代码的电路13.7.2二–

十进制编码器表示十进制数4位10个编码器高低电平信号二进制代码第100页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源101

列编码表：四位二进制代码可以表示十六种不同的状态，其中任何十种状态都可以表示0~9十个数码，最常用的是8421码。000输出输入Y1Y2Y00(I0)1(I1)2(I2)3(I3)4(I4)5(I5)6(I6)7(I7)8(I8)9(I9)Y300011101000011110001101100000000001118421BCD码编码表1.8421码第101页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源102

写出逻辑式并化成“或非”门和“与非”门Y3=I8+I9.

=I4+I6I5+I7Y2=I4+I5+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7+I9.=I1+I9I3+I7

I5+I7..

=I2+I6I3+I7Y1=I2+I3+I6+I7第102页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源103画出逻辑图10000000011101101001&&&>1>1>1>1>1>1I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y0第103页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源104

法二：第104页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源105十键8421码编码器的逻辑图+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I91K

×10S001S12S23S34S45S56S67S78S89S9第105页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源106

当有两个或两个以上的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。

即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。2.二-十进制优先编码器第106页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源10774LS147型优先编码器功能表I9Y0I8I7I6I5I4I3I2I1Y1Y2Y31111111111111输入(低电平有效)输出(8421反码)0

011010

0111110

10001110

100111110

1010111110

10111111110

110011111110

11011111111101110第107页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源108例:74LS147集成优先编码器(10线-4线)T4147引脚图低电平有效16151413121110912345678CT74LS4147第108页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源10913.8

译码器和数字显示

译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。13.8.1二进制译码器8个3位译码器二进制代码高低电平信号第109页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源110状态表

例：三位二进制译码器（输出高电平有效）输入ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70001000000000101000000010001000000110001000010000001000101000001001100000001011100000001输出第110页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源111写出逻辑表达式Y0=ABCY1=ABCY2=ABCY3=ABCY7=ABCY4=ABCY6=ABCY5=ABC第111页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源112逻辑图CBA111&&&&&&&&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y701110010000000AABBCC第112页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源113例：利用译码器分时将采样数据送入计算机总线2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门译码器工作第113页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源114总线2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门译码器工作工作原理：(以A0A1=00为例)000脱离总线数据全为“1”第114页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源11574LS139型译码器(a)外引线排列图；(b)逻辑图(a)GND1Y31Y21Y11Y01A11A01S876543212Y22Y32Y11Y02A12A02S+UCC10916151413121174LS139(b)11111&Y0&Y1&Y2&Y3SA0A1双2/4线译码器A0、A1是输入端Y0~Y3是输出端

S

是使能端第115页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源116

输入

输出SA0A1Y0110000011001101110LS139功能表

Y1Y2Y311101110111011174LS139型译码器双2/4线译码器A0、A1是输入端Y0~Y3是输出端

S

是使能端S=0时译码器工作输出低电平有效第116页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源11713.8.2

二-十进制显示译码器

在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制数显示出来，这就要用显示译码器。二十进制代码译码器驱动器显示器第117页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源118gfedcba1.半导体数码管

由七段发光二极管构成例：共阴极接法a

b

c

d

e

f

g

01100001101101低电平时发光高电平时发光共阳极接法abcgdef+dgfecbagfedcba共阴极接法abcdefg第118页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源1192.七段译码显示器Q3Q2Q1Q0agfedcb译码器二十进制代码(共阴极)100101111117个4位第119页,共136页，2024年2月25日，星期天2024/3/29第12章直流稳压电源120七段显示译码器状态表gfedcbaQ3Q2Q1Q0a

b

c

d

efg00001111110000010110000100