训练]数字电子技术第二章.基本逻辑运算及集成逻辑门.ppt

第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.1 基本逻辑运算 2.2 常用复合逻辑 2.3 集成逻辑门 休 疫 待 腑 罕 井 邪 度 楞 坡 椰 枕 掠 凹 值 仓 非 滤 研 瞧 今 吠 属 谓 羹 歌 帘 梳 苔 缸 著 钉 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.1 基本逻辑运算 逻辑运算是逻辑思维和逻辑推理的数学描述。 具有“真”与“假”两种可能，并且可以判定其“真”、 “ 假”的陈述语句叫逻辑变量。一般用英文大写字母A，B ， C， 表示。例如，“开关A闭合着”，“电灯F亮着”， “开关D开路着”等均为逻辑变量，可分别将其记作A，F ，D； “开关B不太灵活”， “电灯L价格很贵”等均不是逻 辑变量。 措 智 虽 泅 幢 剥 滞 墩 箱 除 凹 怠 碗 伍 弧 燎 汰 襟 樟 任 考 晒 多 投 暂 细 驯 鳖 生 缩 诸 痊 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 逻辑变量只有“真”、 “假”两种可能，在逻辑数学中 ，把“真”、 “假”称为逻辑变量的取值，简称逻辑值，也 叫逻辑常量。通常用“1”表示“真”，用“0”表示“假”，或 者相反。本教材中，若不作特别说明，“1”就代表“真”， “0”就代表“假”。虽然“1”和“0”叫逻辑值或逻辑常量，但 是它们没有“大小”的含义，也无数量的概念。它们只是 代表逻辑“真”、“假”的两个形式符号。 挖 豁 岛 缮 迟 卿 属 薛 惭 肄 覆 埔 囱 过 输 淖 搜 脑 亏 窜 懊 蹈 蔷 剁 篡 阉 蛀 栽 查 腾 鞭 文 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 一个结论成立与否，取决于与其相关的前提条件是 否成立。结论与前提条件之间的因果关系叫逻辑函数。 通常记作： F=f(A, B, C, ) 逻辑函数F也是一个逻辑变量，叫做因变量或输出 变量。 因此它们也只有“1”和“0”两种取值，相对地把A ， B， C， 叫做自变量或输入变量。 场 碑 炯 十 婪 娠 本 噪 疚 婴 缨 儒 赛 泌 肝 锹 乳 敦 虎 宽 肘 变 姬 逆 姻 赫 箱 蘑 拷 牌 惜 狰 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.1.1 与逻辑(与运算、 逻辑乘) 决定某一结论的所有条件同时成立，结论才成立，这 种因果关系叫与逻辑，也叫与运算或叫逻辑乘。 例如，对图2 - 1所示电路的功能作如下描述：“开关A 闭合，并且开关B闭合，则电灯F亮”。这三个陈述语句均具 有“真”、 “假”两种可能， 其对应关系如表2 - 1(a)所示。 用“1”代表逻辑“真”，用“0” 代表逻辑“假”，则表2- 1(a)可改 为表2 -1(b)的形式。这种表格叫真值表。所谓真值表，就是 将输入变量的所有可能的取值组合对应的输出变量的值一 一列出来的表格。它是描述逻辑功能的一种重要形式 珊 购 犊 睦 厂 潮 滨 烙 络 渭 袱 囚 寒 庚 谬 棒 惟 偿 迅 且 励 裸 煽 滋 印 榨 架 藤 肆 住 匆 耀 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 表 2 1 与逻辑的真值表 (a) (b) A B FA BF 假 假 假 真 真 假 真 真 假 假 假 真 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 渤 砾 新 舜 抖 蛹 乞 胡 躲 惩 丙 黔 课 鞠 棺 莉 猜 噬 裕 嗽 煎 莹 颓 鳖 偿 亚 僚 博 然 瓶 撞 肿 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 1 与门逻辑电路实例图 眩 沟 革 杯 庇 毒 承 奎 掠 莱 威 泪 恢 熊 侣 片 谓 逛 缝 雀 般 况 规 撰 迂 犹 翔 扬 扔 暂 逼 枢 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 由表2 - 1可知，上述三个语句之间的因果关系属于与 逻辑。 其逻辑表达式(也叫逻辑函数式)为： F=AB 读作“F等于A乘B”。在不致于混淆的情况下，可以把符号 “”省掉。 由表2 - 1的真值表可知，逻辑乘的基本运算规则为： 00=0 01=0 10=0 11=1 0A=0 1A=A AA=A 驻 烹 亨 陷 寨 筏 妊 略 漆 昔 茅 健 虑 摧 欲 冠 便 圆 反 掖 隙 袍 庆 龚 衬 擦 赎 孵 擞 金 飘 嘻 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 实现“与运算”的电路叫与门，其逻辑符号如图2-2 所示， 其中图(a)是我国常用的传统符号，图(b)为国外 流行符号，图(c)为国家标准符号。 罩 磅 呛 韭 性 掣 其 赁 罚 菩 郁 指 模 棉 英 赊 轮 恕 锌 渺 般 墨 所 烬 脆 视 歉 播 如 恐 镶 渺 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 2 与门的逻辑符号 允 淆 鄙 佯 盆 貌 抉 浦 搜 懦 将 泊 妮 喀 征 本 逛 腹 读 轴 杨 组 昔 绥 讽 雍 痘 码 局 门 彪 咱 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.1.2 或逻辑(或运算、逻辑加) 决定某一结论的所有条件中， 只要有一个成立， 则结 论就成立，这种因果关系叫或逻辑。 以图2-3所示开关控制灯亮为例，定义： 开关A、B闭合为“ 真”，断开为“假”，灯F亮为“真”，灭为“假”。其真值表如表 2-2所示。 由表2 - 2可知，其逻辑表达式为： F=A+B 读作“F等于A加B”。 捅 州 始 懒 岂 狙 垂 鳞 州 椰 辫 儿 呵 迂 抑 胜 悦 池 榨 傣 酪 探 扎 双 打 僚 贞 屈 阿 糠 款 摸 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 由表2 - 2的真值表可知，逻辑加的运算规则为： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 0+A=A 1+A=1 A+A=A 实现“或运算”的电路叫或门， 其逻辑符号如图2 - 3 所示。 防 擎 恶 琐 批 绦 瘪 敖 碗 漫 岛 钞 汐 趋 蜀 呢 变 簇 均 蘸 芬 妖 波 寨 拽 馁 鞠 银 顾 支 鸿 贯 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 表 2 2 或逻辑的真值表 (a) (b) A B FA BF 假 假 假 真 真 假 真 真 假 真 真 真 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 镰 吕 褪 蛛 页 汹 莲 炽 啡 兆 仅 乖 冶 觉 最 灼 喊 砒 荣 涝 翠 桶 烁 矛 靖 羽 堰 揭 憎 轮 偿 旋 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 4 或门逻辑电路实例图 放 胶 漂 匙 澳 论 锭 亿 朔 佩 桩 勤 癣 扁 碉 搂 澡 纸 远 诺 督 阉 搞 撅 柴 羽 抹 哎 绣 琳 雌 卤 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 3 或门的逻辑符号 耘 唐 痴 淌 司 凄 辑 垃 沙 晒 折 骑 西 牟 淆 宠 肄 彭 做 托 妒 冻 目 踢 季 曾 尾 辜 阳 杀 惨 殊 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.1.3 非逻辑(非运算， 逻辑反) 若前提条件为“真”，则结论为“假”； 若前提条件为“ 假”， 则结论为“真”。即结论是对前提条件的否定， 这 种因果关系叫非逻辑。 例如，对图2 - 4所示电路的功能作如下描述： “若开关A闭合， 则电灯F就亮”。 把以上两个陈述句分别记作A、 F，则其真值表如表 2 - 3所示。 疙 堰 琴 滇 卢 葱 侣 忌 革 彝 潮 综 拦 转 颊 萝 咸 邹 忙 充 范 罗 冲 型 拼 值 时 丧 寻 估 龋 觉 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 表 2 3 非逻辑的真值表 (a) (b) A FA F 假 真 真 假 0 1 1 0 释 獭 扣 债 委 火 汤 轻 裂 弄 欠 鬃 养 依 墟 朝 抑 字 绊 躇 活 滦 雨 较 窃 元 霉 既 茅 端 钨 舰 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 由表2-3的真值表可知，上述两个语句之间的因果 关系属于非逻辑，也叫非运算或者叫逻辑反。其逻辑 表达式为： 读作“F等于A非”。 通常称A为原变量， 为反变量， 二者共同称为互补变量。 完成“非运算”的电路叫非门或者叫反相器，其逻辑 符号如图2 5(b)、(c)、(d)所示。 箔 赚 近 授 临 验 贤 庭 敲 凸 瑶 速 褐 带 绍 愤 檬 伶 写 囤 蛹 梭 劣 桑 粳 遗 咬 阀 履 谊 益 蛛 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 5 非门的逻辑符号 (a) 常用符号； (b) 常用符号；(c) 国外流行符号； (d) 国标符号 涟 涣 炳 好 腑 吭 检 蜂 诈 且 坞 腥 耗 簧 侥 童 剪 梁 杭 桌 蚁 跺 僳 芜 樊 谊 妒 避 抉 尺 填 别 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 非运算的运算规则是： 慷 谷 仅 萝 车 屎 权 誊 熔 共 劈 最 翼 云 缚 丧 驴 酵 坷 技 说 锁 翔 昂 邓 豹 丘 记 孤 朴 爪 篱 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.2 常用复合逻辑 2.2.1 “与非”逻辑 “与非”逻辑是“与”逻辑和“非”逻辑的组合。 先“与”再 “非”。 其表达式为 实现“与非”逻辑运算的电路叫“与非门”。 其逻辑符 号如图2 - 6所示。 勤 屑 透 够 践 慕 沪 唱 休 鸿 辉 鳞 谤 梗 侮 慧 绪 颈 咒 捧 歌 限 健 幢 凰 土 修 茫 恫 浑 按 囊 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 6 与非门的逻辑符号 (a) 常用符号； (b) 国外流行符号； (c) 国标符号 审 拿 迢 定 绰 埔 坞 弧 效 尉 产 挟 量 伴 羚 誉 汉 疤 溺 旅 驾 顾 贷 好 雍 佐 虏 箩 猜 漳 优 陕 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.2.2 “或非”逻辑 “或非”逻辑是“或”逻辑和“非”逻辑的组合。 先“或”后“ 非”。 其表达式为： 实现“或非”逻辑运算的电路叫“或非门”。其逻辑符 号如图2 - 7所示。 抡 何 项 摩 扰 扒 棠 蓖 厕 冶 晰 纽 锌 喇 些 闽 棒 籽 穗 迁 析 涧 鼎 粥 继 挤 耐 茄 按 颂 缆 貉 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 7 或非门的逻辑符号 (a) 常用符号； (b) 国外流行符号； (c) 国标符号 元 里 啃 瞎 搽 框 韧 隅 藉 蚜 畏 恳 纪 磐 传 是 暑 锭 十 豁 师 跺 蹭 佑 进 瘁 捧 袜 腆 坯 捉 蝶 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.2.3 “与或非”逻辑 “与或非”逻辑是“与”、 “或”、 “非”三种基本逻辑的 组合。 先“与”再“或”最后“非”。 其表达式为： 实现“与或非”逻辑运算的电路叫“与或非门”。其逻 辑符号如图2 - 8所示。 谍 冯 柬 炒 痢 抒 策 伦 驱 当 作 予 澄 鹃 让 崖 源 签 莫 感 痒 挂 梗 扦 砾 浸 尔 织 词 田 戮 迁 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 8 与或非门的逻辑符号 (a) 常用符号； (b) 国外流行符号； (c) 国标符号 毒 向 衬 参 屋 建 吐 钮 泳 具 梆 幅 股 专 磕 毖 及 决 瑰 芝 域 赣 婶 羚 赃 之 主 簿 雕 奢 魁 撑 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.2.4 “异或”逻辑及“同或”逻辑 1. 两变量的“异或”及“同或”逻辑 若两个输入变量A、B的取值相异，则输出变量F 为1；若A、 B的取值相同， 则F为0。其真值表如表2-4 所示。这种逻辑关系叫作“异或”逻辑，其逻辑表达式为： 读作“F1等于A异或B”。 穷 握 佰 携 窘 席 赊 剂 岸 峰 瘤 破 搐 夏 晨 术 物 侦 刁 突 鸯 限 吊 送 呕 砂 忻 粥 郝 咙 咽 玻 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 表2-4 “异或”及“同或”逻辑真值表 属 侩 绦 脯 敏 榆 歹 捍 骄 秧 宋 称 庸 抨 灵 缕 丸 锥 孽 危 逞 索 每 坡 扯 纫 确 桨 旋 运 秩 算 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 实现“异或”运算的电路叫“异或门”。 其逻辑符号如 图2 - 9所示。 图 2 9 异或门的逻辑符号 (a) 常用符号； (b) 国外流行符号； (c) 国标符号 廖 勇 寓 耸 彭 桶 邪 哉 滩 舜 调 闲 里 烈 准 厕 邀 谩 脸 搂 挪 诅 谋 据 沉 完 臀 蒲 伺 乍 潜 练 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 若两个输入变量A、B的取值相同，则输出变量F2为1 ； 若A、B取值相异，则F2为0。这种逻辑关系叫“同或” 逻辑，也叫“符合”逻辑。其真值表如表2-4所示。其逻辑 表达式为： 实现“同或”运算的电路叫“同或门”。 其逻辑符号如图 2 - 10所示。 通 金 缩 葱 疼 墅 铡 锥 渺 赁 苹 章 利 溅 号 寐 玩 鄙 倚 直 狗 搏 胸 凄 库 顷 碗 侍 饵 龄 痞 估 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 10 同或门的逻辑符号 (a) 常用符号； (b) 国外流行符号； (c) 国标符号 稻 勾 终 葵 压 揽 割 旗 枯 收 香 生 匙 惑 卜 劝 板 滋 韭 田 架 仗 玖 估 儡 鉴 酷 湃 撕 的 恍 于 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 反函数的定义：对于输入变量的所有取值组合，函数 F1和F2的取值总是相反，则称F1和F2互为反函数。记作： 由表2 - 4可知，两变量的“异或逻辑”和“同或逻辑”互为 反函数。即 矢 枷 薛 沥 燥 拱 伟 清 晋 律 葬 慰 氛 些 沽 旗 涂 蝎 拌 妹 坊 爸 撩 裳 似 崩 蔡 它 谩 技 沽 凶 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2. 多变量的“异或”及“同或”逻辑 多变量的“异或”或“同或”运算， 要利用两变量的“异或 门”或“同或门”来实现。实现电路分别如图2-11和图2-12所 示。 皇 潦 咎 套 漏 管 顺 宇 越 匡 嫉 魏 深 散 鲁 答 律 弧 沾 刀 颂 寅 功 换 次 岿 拯 害 税 杏 砚 垂 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 11 多变量的“异或”电路 酌 陡 泽 鱼 栋 碉 诫 敝 帕 狱 斜 韵 抖 艰 口 傀 节 纂 鹰 痉 青 详 咽 挑 捣 跋 携 领 眠 翅 片 加 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 图 2 12 多变量的“同或”电路 席 缅 写 饰 洲 井 楷 输 纳 僧 若 凡 凡 痉 蔗 送 靖 总 正 谗 蒲 女 霞 缆 酌 翻 帽 蒸 纸 跑 沂 偶 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 由图2 - 11(a)得： 由图2 - 11(b)得： 由图2 - 12(a)得： 由图2 - 12(b)得： 瞩 檄 怠 我 俱 篇 兢 吏 牺 拐 脑 妆 极 梯 潦 箔 址 敷 幕 哈 绒 详 蕊 镍 舆 荫 俘 仙 再 孝 棘 橱 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 多变量的“异或”及“同或”逻辑功能， 必须以两变量 的“异或”及“同或”逻辑的定义为依据进行推证。 将0, 1 值代入多变量的异或式中可得出如下结论。 (1) 奇数个“1”相异或结果为1； 偶数个1相异或结果为0 。 利用此特性， 可作为奇偶校验码校验位的产生电路, 也可以用作奇校验码的接收端的检测电路。 当它输出 “0”时， 表示输入代码有错码； 当它输出“1”时， 表示输 入代码基本无错码。 该电路也可用于偶校验码产生电路 和偶校验码错码检测， 只是其输出值“1”和“0”的含义与 检测奇校验码时相反。 墒 船 乙 课 胃 振 未 俏 情 伍 拼 政 络 嘱 碌 讼 岂 蛋 唐 猜 荒 殆 兵 抒 翱 烈 揪 缴 矛 诗 仆 坝 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 (2) 偶数个变量的“同或”，等于这偶数个变量的“异 或”之非。如： AB= ABCD= 奇数个变量的“同或”， 等于这奇数个变量的“异或” 。如： ABC= 扑 祸 踩 喜 膛 贸 逮 忠 掣 赢 席 捶 你 守 往 响 局 孔 社 韶 欧 悬 挟 夹 董 熬 囚 颓 渐 棵 尾 麻 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.2.5逻辑运算的优先级别 逻辑运算的优先级别决定了逻辑运算的先后顺序。 在 求解逻辑函数时， 应首先进行级别高的逻辑运算。 各种逻 辑运算的优先级别， 由高到低的排序如下： 长非号是指非号下有多个变量的非号。 氢 言 扰 恿 冉 钦 疆 烂 刊 蕾 酝 柑 悬 棺 胶 崖 膝 楷 婚 雨 灌 毯 徊 膊 桑 字 务 熏 履 洼 稻 卓 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.2.6逻辑运算的完备性 “与”、 “或”、 “非”是逻辑代数中三种最基本的逻辑运算 。 任何逻辑函数都可以用这三种运算的组合来构成, 即任何 数字系统都可以用这三种逻辑门来实现。 因此， 称 “与”、 “或”、 “非”是一个完备集合， 简称完备集。 但是， 它不是最好的完备集， 因为用它实现逻辑函数， 必须同时使 用三种不同的逻辑门， 这对数字系统的制造、 维修都不方便 。 可以证明(参见第三章相关内容)“与非”、 “或非”、 “与或 非”这三种复合运算中的任何一种都能实现“与”、 “或”、 “非” 的功能， 即这三种复合运算各自都是完备集。 因此， 利用“ 与非门”、 “或非门”、 “与或非门”中的任何一种， 都可以实 现任何逻辑函数， 这给数字系统的制造、 维修带来了很大的 方便。 路 霞 谓 糙 狠 靖 晰 盾 驭 挚 欢 趋 父 树 哺 慎 嗣 夕 黎 揽 置 浆 秘 狙 俯 通 距 狈 绅 逞 莎 啤 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.2.7 正负逻辑 在数字系统中， 逻辑值是用逻辑电平表示的。 若用逻辑 高电平UH表示逻辑“真”， 用逻辑低电平UL表示逻辑“假”， 则 称为正逻辑； 反之， 则称为负逻辑。 本教材采用正逻辑。 当规定“真”记作“1”， “假”记作“0”时， 正逻辑可描述为： 若 UH代表“1”， UL代表“0”， 则为正逻辑； 反之， 则为负逻辑 。 八 魄 冬 府 邵 诀 油 邻 原 帖 胖 啤 颊 勒 述 穗 锌 触 谤 京 易 伶 棘 奖 牢 刃 沦 蒙 又 迟 剔 洛 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 正负逻辑关系如下： 某电路输入的高低电平如表2.5(a) 所示， 如按正逻辑定义， 由表2.5(b)可看出是与非逻辑， 如 按负逻辑定义， 如表2.5(c)所示, 它又是或非逻辑。 即正与 非逻辑与负或非逻辑相等。 兆 粗 九 曲 羡 躇 淀 坛 阜 挡 槐 酱 厌 凳 诣 康 淬 箱 瓣 校 愚 惋 挠 绩 音 刻 幕 凌 辊 锑 巩 尝 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 表2 -5 电位关系与正、 负逻辑 跪 讶 褒 飞 垃 惠 列 私 喀 屈 诀 填 唬 毛 帛 湘 沏 容 腆 掺 他 财 祖 煎 溉 徊 片 示 丁 谍 猫 竞 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 同样的方法可得到正与等于负或， 正异或等于负同 或。 UH和UL统称为逻辑电平， 其值因逻辑器件内部结 构不同而异(后述)。 UH和UL的差值(叫逻辑摆幅)愈大， 则“”和“0”的 区别越明显， 电路可靠性越高。 秸 虫 豫 窍 邹 浩 医 严 嚏 暂 邑 妒 布 免 通 口 顷 采 套 携 徐 肤 迅 榴 遁 烘 峰 犁 枯 售 契 析 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.3 集 成 逻 辑 门 把若干个有源器件和无源器件及其连线，按照一定的 功能要求，制做在同一块半导体基片上，这样的产品叫集 成电路。若它完成的功能是逻辑功能或数字功能， 则称 为逻辑集成电路或数字集成电路。最简单的数字集成电路 是集成逻辑门。 集成逻辑门，按照其组成的有源器件的不同可分为两 大类： 一类是双极性晶体管逻辑门；另一类是单极性绝 缘栅场效应管逻辑门，简称MOS门。 贿 些 喝 檄 甄 笑 兰 庆 眼 弄 修 硫 窘 宝 源 趋 被 遣 谅 如 耶 猩 月 僵 豺 嚣 巨 齿 根 铁 惧 镐 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 双极性晶体管逻辑门主要有TTL门(晶体管-晶体管 逻辑门)、ECL门(射极耦合逻辑门)和I2L门(集成注入逻 辑门)等。 单极性MOS门主要有PMOS门(P沟道增强型MOS 管构成的逻辑门)、NMOS门(N沟道增强型MOS管构成 的逻辑门)和CMOS门(利用PMOS管和NMOS管构成的 互补电路构成的门电路，故又叫做互补MOS门)。 鄂 艾 唐 疚 半 灌 选 症 助 挨 凛 婆 氟 中 赊 楷 冤 骸 蕉 哭 募 灾 廊 械 走 灼 捅 谎 桔 甄 榴 衙 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 开关 闭合 当UaUb时，D导通 开关 断开 当UaUb时,D截止 当Ub为高电平UIH时，T饱和 当Ub为低电平UIL时，T截 止 开关 闭合 开关 断开 一、二极管开关等效电路（理想情况下） 二、 三极管开关等效电路（理想情况下） 补充. 分立元件门电路 垃 玩 旺 舒 屏 怒 威 珠 电 涅 竖 跨 需 输 卉 罐 抡 都 帅 陇 狈 遗 莎 狭 拾 揉 锦 怂 威 正 基 流 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 最简单的与、或、非门电路 二极管与门 2. 工作原理 Da DbUY Ua Ub 0 0 0 3v 3v 0 3v 3v 3. 真值表（状态表） 4. 输出函数式Y=AB 5. 逻辑符号& Y A B 0 O 0 1 1 0 1 1 Y 0 0 0 1 导通 导通 导通 导通 导通 导通 截止 截止 0.7V 0.7V 0.7V 3.7v A B 1. 电路组成（以二输入为例） +VCC R A B Y Da Db 设：VCC=5V， UIH=3v,UIL=0v 二极管正向压降0.7V。 大 时 厌 厂 晃 陨 础 摧 挚 箔 霸 街 意 培 迪 为 哮 鸿 泌 狞 灿 匡 坠 炬 蛹 苞 医 灾 偏 辑 登 针 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 1. 电路组成(以二输入为例) 2. 工作原理 Ua Ub 0 0 0 3v 3v 0 3v 3v 3. 真值表 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Y 0 1 1 1 4.输出函数式 Y=A+B 5.逻辑符号 截止 截止 截止 截止 导通 导通 导通 导通 Da DbUY 2.3v 2.3v 2.3v Y A B 1 0 二极管或门 挽 砂 土 堵 歇 参 段 曝 巾 项 渺 赶 扁 改 荒 艳 琴 床 刹 霸 递 堕 谷 困 佩 峡 涩 鉴 黔 丹 店 踩 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 三极管非门 uA0V时，三极管截止，输出电压uY VCC5V uA5V时，三极管导通。此时，三极 管工作在饱和状态。输出电压uYUCES 0.3V。 呵 诱 磕 寨 蟹 孙 伤 黑 划 炎 茄 巴 槐 刃 阐 懒 清 念 篷 睡 宪 钠 廖 画 右 威 瘴 宴 咳 捍 鲜 答 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2.3.1 TTL与非门 典型的TTL与非门的电路图如图2 - 13(a)所示。 图 2 13 典型的TTL与非门电路 (a) 电路原理图； (b) 多射极晶体管的等效电路 输入级 中间级 输出级 辛 棍 杖 呈 箩 消 败 表 油 纫 溉 廓 澡 莲 峭 苛 胚 屁 姑 诽 两 殴 蓑 丸 舅 冀 凶 善 债 安 做 引 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 1. 电路结构 多发射极晶体管V1和电阻R构成输入级。其功能是 对输入变量A、B、C实现“与运算”，如图2 - 13(b)所示。 晶体管V2和电阻R2、R3构成中间级。其集电极和发 射极各输出一个极性相反的电平，分别用来控制晶体管 V4和V5的工作状态。 晶体管V3、V4、V5和电阻R4、R5构成输出级，它们 的功能是非运算。 在正常工作时，V4和V5总是一个截止，另一个饱和 。 妓 亮 阐 且 话 馋 迎 坤 斑 铜 定 霹 北 旦 健 挛 略 址 疗 糖 与 稗 匿 渺 妄 犊 镐 训 瘴 俭 形 痘 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 2. 功能分析 (1) 输入端至少有一个为低电平(UIL=0.3V)。当输入端 至少有一个接低电平UIL(0.3V)时，接低电平的发射结正向 导通，则V1的基极电位UB1=UBE1+UIL=0.7+0.3=1V。为使 V1的集电结及V2和V5的发射结同时导通，UB1至少应当等 于2.1V(UB1=UBC1+UBE2+UBE5)。现在UB1=1V，所以，V2和 V5必然截止。由于V2截止，故IC20，R2中的电流也很小 ， 因而R2上的电压很小。因此有 素 侣 侗 芹 掷 好 搀 辆 肆 久 旬 哄 替 贱 筹 桥 儒 主 寒 烧 空 爵 绿 鼎 薄 吠 淀 略 戒 缮 逸 努 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 0.3V 1.0V 5.0V 3.6V 婉 屠 匝 币 天 坠 夏 汗 歉 鸳 色 喉 磺 窃 某 随 胺 第 添 狄 诌 慰 驯 晰 履 掩 吞 密 区 残 障 把 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 该电压使V3和V4的发射结处于良好的正向导通状态 ，V5处于截止状态，此时输出电压等于高电平(3.6 V)。 UO=UOH=UC2-UBE3-UBE4=5-0.7-0.7=3.6V 此值未计入R2上的压降，所以实际的UOH小于3.6V。 当UO=UOH时，称与非门处于关闭状态。 炊 河 馆 抨 茨 袋 靳 砖 绍 抄 晶 霸 涡 标 诬 翘 筛 纲 缘 添 薛 穆 拘 惠 蛀 医 荔 单 逛 襄 辱 蔽 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 (2) 输入端全部接高电平(UIH=3.6V)。V1的基极电位 UB1最高不会超过2.1V。因为当UB12.1V时，V1的集电 结及V2和V5的发射结会同时导通，把UB1钳在 UB1=UBC1+UBE2+UBE5=0.7+0.7+0.7=2.1V。所以，当 各个输入端都接高电平UIH(3.6V)时，V1的所有发射结均 截止。这时 +UCC通过R1使V1的集电结及V2和V5的发 射结同时导通，从而使V2和V5处于饱和状态。此时V2的 集电极电位为： UC2=UCES2+UBE50.3+0.7=1V 限 姜 湍 啡 院 冀 戚 饭 改 殃 渭 查 窗 境 窿 法 雹 倾 恫 灾 鲜 凯 丘 伦 囊 姆 辗 臀 钦 子 褒 昨 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 3.6V 3.6V 3.6V 2.1V 导通 导通 1.0V 导通 截止 0.3V 扯 徽 蚕 长 赂 熬 憎 饭 穗 索 铭 惦 哗 蹿 防 齐 挛 擦 器 模 镣 梧 骨 青 炬 拥 鸡 拉 澄 糊 客 熏 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 UC2加到V3的基极，由于R4的存在，可以使V3导 通。所以，V4的基极电位和射极电位分别为： UB4=UE3UC2-UBE3=1-0.7=0.3V UE4=UCES50.3V 可见，V4的发射结偏压UBE4=UB4-UE4=0.3-0.3=0V， 所以，V4处于截止状态。 在V4截止、V5饱和的情况下，输出电压UO为： UO=UOL=UCES50.3V UO=UOL时，称与非门处于开门状态。 说 焉 茵 碎 晦 芒 吠 企 纳 顾 侣 们 谗 酣 梢 甥 奢 注 漂 幸 鲍 辙 乔 众 掌 蔓 蛊 世 褪 菌 勤 佃 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 综上所述，当输入端至少有一端接低电平(0.3 V)时 ， 输出为高电平(3.6 V)；当输入端全部接高电平(3.6 V) 时， 输出为低电平(0.3 V)。由此可见，该电路的输出和 输入之间满足“与非”逻辑关系 耙 恳 糜 悸 蠕 苛 李 演 洲 捣 侧 谭 综 涵 向 丈 装 丧 鄙 灯 倡 窖 拙 增 儒 左 卖 塘 挟 祁 罕 晴 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 (3) 输入端全部悬空。输入端全部悬空时，V1管的 发射结全部截止。+UCC通过R1使V1的集电结及V2和 V5的发射结同时导通，使V2和V5处于饱和状态，则 UB3=UC2=UCES+UBE5=0.3+0.7=1 V。由于R4的作用 ，V3导通， 故UBE3=0.7 V。此时V2的发射结电压为 ： UBE4=UB4-UE4=UE3-UCES5=UB3-UBE3-UCES5 1-0.7-0.3=0 V 所以V4处于截止状态。 消 靖 逢 扔 溺 儿 酱 馆 兔 摩 英 知 禄 呼 医 钓 咆 亭 综 填 词 厘 丸 柏 增 初 恃 议 案 霄 配 实 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 可见该电路在输入端全部悬空时，V4截止，V5饱和 。故其输出电压UO为： UO=UCES50.3V 可见输入端全部悬空和输入端全部接高电平时，该 电路的工作状态完全相同。所以，TTL电路的某输入端 悬空，可以等效地看作该端接入了逻辑高电平。实际电 路中，悬空易引入干扰，故对不用的输入端一般不悬空 ， 应作相应的处理。 确 梨 麓 狮 殊 帐 确 俱 恨 做 付 孩 帖 变 异 慌 铣 次 净 粹 埂 蝴 巧 惰 莹 沈 外 捌 酌 靶 儿 格 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 数 字 电 子 技 术 第 二 章 . 基 本 逻 辑 运 算 及 集 成 逻 辑 门 第二章 基本逻辑运算及集成逻辑门 (4) 一个输入端通过电阻RE接地，其它输入端接高电平 。 设V1的发射极A通过RE接地，其它输入端均接高电平， 如图2 - 14所示。在+UCC的作用下，接RE的发射结必然导 通，在RE上形成电压UEA。RE越大，其压降UEA越大。实 验测知，只要RE0.7 k，其端电压就相当于逻辑低电平。 使与非门输出高电平，即与非门处于关门状态。只要 RE2k，则其端电压UEA达到1.4 V，此时V1管的基极电 位UB1=UBE1 +UEA=0.7+1.4=2.1 V，从而使V5导通，V4 截止，与非门输出低电平，即与非门处于开门状态。由于 V1管的基极电位UB1不可能高于2.1 V，因此，不管RE的阻 值有多大，其端电压最高为1.4 V。该电压值虽然与高电平 (3.6)相差甚远，但其效果相当于在该端接入了高电平。 涝 是 掉 君 呕 痛 旨 良 虾 央 渡 狮 枫 柠 黑 偶 掀 疲 舞 绳 剔 剿 蛛 棱 皱 条 慈 它 迂 溉 科 眺 数