第九章 数字电路基础及组合逻辑电路

1、电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院第一节第一节 数字电路基础数字电路基础 第二节第二节 门电路门电路 第三节第三节 常用集成组合逻辑电路常用集成组合逻辑电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 门电路是构成组合逻辑电路的基本单元，学习中注意理解各种门的工作原理和逻辑功能；掌握逻辑代数的运算方法及化简逻辑函数的方法；掌握组合逻辑电路的分析步骤和方法；了解和熟悉各类常用中规模集成逻辑部件的逻辑功能、工作原理及应用。作业：9-15(3)；9-16(b)；9-17(3)；9-18电工电子技术基础电工电子技术基础广

2、东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院第一节第一节 数字电路基础数字电路基础一、数字信号的概念一、数字信号的概念 电子电路所处理的电信号可以分为两大类：电子电路所处理的电信号可以分为两大类：模拟信号模拟信号和和数字信号数字信号。诸如温度、压力、速度等量的转换信号，数值上具有诸如温度、压力、速度等量的转换信号，数值上具有随时随时间连续变化间连续变化的特点，习惯上人们把这类信号称为的特点，习惯上人们把这类信号称为模拟信号模拟信号。tu0对模拟信号接收、处理和传递的电子电路称对模拟信号接收、处理和传递的电子电路称模拟电路模拟电路。如放大电路、滤波器、信号发生器等。如放大电路、滤波器、信号发生

3、器等。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院tu0 在两个稳定状态之间作在两个稳定状态之间作阶跃式阶跃式变化的信号称为变化的信号称为数字信号数字信号，数字数字信号在信号在时间时间上和上和数值数值上都是上都是离散离散的的。例如生产线中的例如生产线中的产产品，只能在一些离散的瞬间完成，而且产品的个数也只能品，只能在一些离散的瞬间完成，而且产品的个数也只能逐逐个增减，它们的转换信号就是数字信号。个增减，它们的转换信号就是数字信号。 上图是典型的数字信号波形。实用中，计算机键盘的上图是典型的数字信号波形。实用中，计算机键盘的输输入信号就是典型的数字信号。用来实

4、现数字信号的产生入信号就是典型的数字信号。用来实现数字信号的产生、变换、运算、控制等功能的电路称为变换、运算、控制等功能的电路称为数字电路数字电路。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 1.数字电路的工作信号是二进制信息。因此，数字数字电路的工作信号是二进制信息。因此，数字电路对组成电路元器件的精度要求并不高，只要满足工电路对组成电路元器件的精度要求并不高，只要满足工作时能够可靠区分作时能够可靠区分0和和1两种状态即可，所以数字两种状态即可，所以数字电路设电路设计方便计方便。2.对数字电路而言，干扰往往只影响脉冲的幅度，对数字电路而言，干扰往往只影响

5、脉冲的幅度，在一定范围内不会混淆在一定范围内不会混淆0和和1两个数字信息，因此两个数字信息，因此抗干扰抗干扰能力强能力强。3.不仅能完成数值运算，而且不仅能完成数值运算，而且能进行逻辑判断和逻能进行逻辑判断和逻辑运算辑运算。4.分析方法不同于模拟电路。分析方法不同于模拟电路。 本教材介绍的数字电路分有本教材介绍的数字电路分有组合逻辑电路组合逻辑电路和和时序逻辑时序逻辑电路电路两大部分。两大部分。1数字信号的特点数字信号的特点电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院2脉冲信号和数字信号脉冲信号和数字信号一切非正弦的、带有突变特点的波形，统称为一切非正弦的、

6、带有突变特点的波形，统称为脉冲脉冲。数字。数字电路处理的信号多是矩形脉冲，这种信号常用二值量信息表示，电路处理的信号多是矩形脉冲，这种信号常用二值量信息表示，即用逻辑信号即用逻辑信号0和和来表示信号的状态（来表示信号的状态（高电平高电平或或低电平低电平），），我们所讲的数字信号，通常都是指这种信号。我们所讲的数字信号，通常都是指这种信号。 图图9-1 几种常见的脉冲波形几种常见的脉冲波形电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 数字电路的应用十分广泛，它已广泛应用于数字电路的应用十分广泛，它已广泛应用于数字通讯、自动控制、数字测量仪表、家用电器、数字通讯

7、、自动控制、数字测量仪表、家用电器、电子计算机等各个领域。电子计算机等各个领域。3数字电路的应用数字电路的应用电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院二、数制和码制二、数制和码制（1）十进制数）十进制数十进制数是最常用的计数体制，十进制数的特点是：十进制数是最常用的计数体制，十进制数的特点是：1）基数是）基数是10。2）计数规律是）计数规律是“逢十进一逢十进一”。每一数码处于不同的位置时，它代表的数值是不同每一数码处于不同的位置时，它代表的数值是不同的，即不同的数位有不同的的，即不同的数位有不同的位权位权。 1数的表示方法数的表示方法 式中的下标式中的下

8、标10表示是十进制数：表示是十进制数：23410410310223401210电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院（2）二进制数）二进制数 二进制数的特点：二进制数的特点： 1）基数是。采用两个数码和。）基数是。采用两个数码和。 2）计数规律是）计数规律是“逢二进一逢二进一”。 二进制的各位二进制的各位位权位权分别为分别为20、21、22。 式中的下标表示是二进制数。式中的下标表示是二进制数。100123292120202110011001B每一位的每一位的系数系数和和位权位权的乘积称为该位的的乘积称为该位的加权系数加权系数。任意一个任意一个n位正整

9、数位正整数N所表示的数值，等于其各位加权所表示的数值，等于其各位加权系数之和。系数之和。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院例：例： （3）十六进制数）十六进制数 十六进制数的基数是十六进制数的基数是16，采用，采用16个数码：个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、，其中、，其中1015分别用表示。分别用表示。 十六进制数的计数规律是十六进制数的计数规律是“逢十六进一逢十六进一”，各位的位，各位的位权是权是16的幂。的幂。 N位十六进制正整数位十六进制正整数N可表示为可表示为 101616niiikN1001161571613169D9电工

10、电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院（1）二进制、十六进制数转换为十进制数）二进制、十六进制数转换为十进制数 只要求出二进制或十六进制数各位加权系数之和，则只要求出二进制或十六进制数各位加权系数之和，则得相应的十进制数。得相应的十进制数。 （2）十进制数转换为二进制数）十进制数转换为二进制数 可以采用可以采用除除2倒取余倒取余法，转换步骤如下：法，转换步骤如下： 第一步：把给定的十进制数除以第一步：把给定的十进制数除以2，取出余数，即为，取出余数，即为最最低位数低位数的数码的数码k0。 第二步：将前一步得到的商再除以第二步：将前一步得到的商再除以2，再取

11、出余数，即，再取出余数，即得得次低位次低位数的数码数的数码k1。 以下各步类推，直到商为以下各步类推，直到商为0为止，最后得到的余数即为为止，最后得到的余数即为最高位最高位数的数码数的数码 kn-1。2不同进制数之间的相互转换不同进制数之间的相互转换电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院例例9-1解解将十进制数将十进制数75转换成二进制数。转换成二进制数。 2|75 余余1 即即 k01 2|37 余余1 即即 k11 2|18 余余0 即即 k20 2| 9 余余1 即即 k31 2| 4 余余0 即即 k40 2| 2 余余0 即即 k50 2|

12、1 余余1 即即 k61 0即即 210100101175电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 （3）二进制数与十六进制数的相互转换）二进制数与十六进制数的相互转换 1）将二进制正整数转换为十六进制数）将二进制正整数转换为十六进制数 将二进制数从最低位开始，每位分为一组将二进制数从最低位开始，每位分为一组（最高位可以补），每组都转换为位相应的（最高位可以补），每组都转换为位相应的十六进制数数码即可。十六进制数数码即可。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院例例9-2解解将二进制数将二进制数 转换成十六进制数。

13、转换成十六进制数。 二进制数二进制数 0100 1011 十六进制数十六进制数 4 即即21001011162B41001011电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 2）将十六进制正整数转换为二进制数。）将十六进制正整数转换为二进制数。 将十六进制数的每一位转换为相应的位二将十六进制数的每一位转换为相应的位二进制数即可。进制数即可。例例9-3解解 将将 转换为二进制数。转换为二进制数。 16B4 十六进制数十六进制数 4 二进制数二进制数 0100 1011 即即2161001011B4（最高位为（最高位为0可舍去）可舍去） 电工电子技术基础电工电子

14、技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 建立代码与文字、符号或特定对象之间的一一对应的关系建立代码与文字、符号或特定对象之间的一一对应的关系称为编码。称为编码。 所谓二十进制码，指的是用十个四位二进制数来分所谓二十进制码，指的是用十个四位二进制数来分别表示十进制数中的十个数码，简称别表示十进制数中的十个数码，简称BCD码。码。 BCD码的编码方式有很多种码的编码方式有很多种,一般分有权码和无权码。一般分有权码和无权码。 8421BCD码是一种最基本的，应用十分普遍的码是一种最基本的，应用十分普遍的BCD码，码，它是一种有权码，它是一种有权码，8421就是指编码中各位的位权分别

15、是就是指编码中各位的位权分别是8、4、2、1。 将十进制数的每一位分别用将十进制数的每一位分别用4位二进制码表示出来，位二进制码表示出来，所构成的数称为二十进制数。所构成的数称为二十进制数。 例例BCD84211001000111473二十进制码（二十进制码（BCD码）码） 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院三、逻辑代数三、逻辑代数 （1）逻辑代数、逻辑变量）逻辑代数、逻辑变量1基本逻辑关系基本逻辑关系日常生活中我们会遇到很多结果完全日常生活中我们会遇到很多结果完全对立而又相互依对立而又相互依存的事件，如开关的通断、电位的高低、信号的有无、工存的事

16、件，如开关的通断、电位的高低、信号的有无、工作和休息等，显然这些作和休息等，显然这些都可以用二值变量来表示，这种二都可以用二值变量来表示，这种二值变量就称为值变量就称为逻辑变量逻辑变量。逻辑变量可以用字母、逻辑变量可以用字母、等来、等来表示，但逻辑变量只有两个不同的取值，分别是逻辑和表示，但逻辑变量只有两个不同的取值，分别是逻辑和逻辑。显然，逻辑。显然，1和和0并不是体现的数值大小，而是体现的并不是体现的数值大小，而是体现的某种逻辑状态。某种逻辑状态。逻辑代数逻辑代数就是用以描述逻辑关系、反映逻辑变量运算就是用以描述逻辑关系、反映逻辑变量运算规律的数学，它是按照一定的逻辑规律进行运算的。规律的

17、数学，它是按照一定的逻辑规律进行运算的。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院（2）基本的逻辑关系及其运算）基本的逻辑关系及其运算 基本的逻辑关系只有基本的逻辑关系只有“与与”、“或或”、“非非”三种。三种。 1）“与与”逻辑和逻辑和“与与”运算运算 当决定某一种结果的所有条件都具备时，这个结果才能当决定某一种结果的所有条件都具备时，这个结果才能发生，这种逻辑关系称为发生，这种逻辑关系称为“与与”逻辑，逻辑，又称又称逻辑乘逻辑乘。用用F代表灯泡的状态、用代表灯泡的状态、用、分别代表两只开关分别代表两只开关的状态，可记作的状态，可记作F=或或 F= US

18、R0AB“与与”逻辑电逻辑电路路逻辑符号级别最高，逻辑符号级别最高，运算规则为运算规则为“有有0为为0，全，全1为为1”电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 当决定某事件的全部条件都不具备时，结果不会发生，但当决定某事件的全部条件都不具备时，结果不会发生，但只要一个条件具备，结果就会发生，这种因果关系叫做只要一个条件具备，结果就会发生，这种因果关系叫做“或或”逻辑逻辑，也称为，也称为逻辑加逻辑加。F=A+B式中式中“+ ”表示逻辑表示逻辑“或或”( (或或逻辑逻辑“加加”) )，运算符级别比，运算符级别比“与与”低。低。USR0“或或”逻辑电逻辑电路

19、路AB灯泡的状态用灯泡的状态用F表示，开关表示，开关的状态分别用、表示的状态分别用、表示：2）“或或”逻辑和逻辑和“或或”运运算算 运算规则为运算规则为“有有1为为1，全，全0为为0”电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 当某事件相关条件不具备时，结果必然发生；但条件具备当某事件相关条件不具备时，结果必然发生；但条件具备时，结果不会发生，这种因果关系叫做时，结果不会发生，这种因果关系叫做“非非”逻辑逻辑，也称为，也称为逻辑非逻辑非。 变量头上的横杠变量头上的横杠“ ”表表示逻辑示逻辑“非非”，0非是非是1；1非非是是0。USR0“非非”逻辑电路逻辑电

20、路 条件具备时开关条件具备时开关A闭合，闭合，电源被开关短路，电灯不会电源被开关短路，电灯不会亮。这种关系用逻辑函数式亮。这种关系用逻辑函数式表示为：表示为：F=A3）“非非”逻辑和逻辑和“非非”运算运算运算规则为运算规则为“见见0出出1，见，见1出出0”电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院（3）逻辑代数中的基本公式和定律）逻辑代数中的基本公式和定律 1）变量和常量的关系）变量和常量的关系 公式公式1 公式公式1 公式公式2 公式公式2 公式公式3 公式公式3 2）与普通代数相似的定律）与普通代数相似的定律 a交换律交换律 公式公式4 公式公式4 b

21、结合律结合律 公式公式5 公式公式5 A0AA1A11A00A1AA0AAABBAABBACBACBACBACBA自等自等律律01律律互补互补律律电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院c分配律分配律 公式公式6 公式公式6 3）逻辑代数中的一些特殊定律）逻辑代数中的一些特殊定律 a重叠律重叠律 公式公式7 公式公式7 b反演律（摩根定律）反演律（摩根定律） 公式公式8 公式公式8 c 非非律（否定律或还原律）非非律（否定律或还原律） 公式公式9 AAAAAABABABABAAA CABACBAC)(AB)(ACBA电工电子技术基础电工电子技术基础广东水

22、利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院逻辑代数的三条规则逻辑代数的三条规则 (1) (1) 代入代入规则规则 任何一个含有变量任何一个含有变量x的等式的等式, ,如果将所有出现如果将所有出现x的的位置位置, ,都用一个逻辑函数式都用一个逻辑函数式F代替代替, ,则等式仍然成立则等式仍然成立. .电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院例例: : 已知等式已知等式 A+B=A B ,有函数式有函数式F=B+C, ,则则 用用F代替等式中的代替等式中的B, 有有 A+(B+C)=A B+C 即即 A+B+C=A B C 由此可以证明反演定律对由此可以证明

23、反演定律对n n变量仍然成立变量仍然成立. .电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 设设F F为任意逻辑表达式为任意逻辑表达式, ,若将若将F F中中所有所有运算符、运算符、常量常量及及变量变量作如下变换：作如下变换： + 0 1 原变量原变量 反变量反变量 + 1 0 反变量反变量 原变量原变量 则所得新的逻辑式即为则所得新的逻辑式即为F的的反函数反函数，记为，记为F。例例 已知已知 F=A B + A B, 根据上述规则可得：根据上述规则可得： F=(A+B)(A+B)(2) (2) 反演反演规则规则电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职

24、业技术学院广东水利电力职业技术学院例例 已知已知 F=A+B+C+D+E, 则则F=A B C D E由由F F求反函数求反函数注意注意：1 1）保持原式运算的优先次序；）保持原式运算的优先次序；2 2）原式中的）原式中的不不属于属于单单变量上的变量上的非号非号不变；不变； 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院(3) (3) 对偶对偶规则规则 设设F为任意逻辑表达式为任意逻辑表达式, ,若将若将F F中所有运算符和常量作中所有运算符和常量作如下变换：如下变换： + 0 1 + 1 0 则所得新的逻辑表达式即为则所得新的逻辑表达式即为F F的的对偶式对

25、偶式，记为，记为F.F=(A+B)(C+D)例例 有有F=A B + C D例例 有有 F=A+B+C+D+EF=A B C D E 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院对偶是相互的对偶是相互的, ,F和和F互为对偶式互为对偶式. .求对偶式注意：求对偶式注意： 1 1）保持原式运算的优先次序；）保持原式运算的优先次序；2 2）原式中的长短）原式中的长短“非非”号不变；号不变；3 3）单变量的对偶式为自己。）单变量的对偶式为自己。 对偶规则对偶规则：若有两个逻辑表达式：若有两个逻辑表达式F和和G相等，则各相等，则各自的对偶式自的对偶式F和和G也相等。

26、也相等。使用对偶规则可使得某些表达式的证明更加方便。使用对偶规则可使得某些表达式的证明更加方便。已知已知 A(B+C)=AB+ACA+BC=(A+B)(A+C)对偶关系对偶关系例例 ：电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院逻辑代数的常用公式逻辑代数的常用公式1 1）消去律消去律AB+AB=A证明：证明：AB+AB=A (B+B)=A1=A对偶关系对偶关系(A+B)(A+B)=A2) 2) 吸收律吸收律1 1A+AB=A证明：证明：A+AB=A(1+B)=A1=A对偶关系对偶关系A(A+B)=A电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东

27、水利电力职业技术学院3) 3) 吸收律吸收律2 2A+AB=A+B证明：证明：对偶关系对偶关系A+AB=(A+A)(A+B)=1(A+B) =A+BA(A+B)=AB电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 在逻辑电路中，如果输入变量、在逻辑电路中，如果输入变量、的取值确定的取值确定后，输出变量的值也被唯一确定了。那么，我们就称后，输出变量的值也被唯一确定了。那么，我们就称是、是、的逻辑函数。的逻辑函数。（，（，）、 三个表达式表示三个表达式表示是、的是、的与函数与函数、或函数或函数、非函数非函数。2逻辑函数及其表示方法逻辑函数及其表示方法（1）逻辑函数

28、的定义）逻辑函数的定义电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 （2）逻辑函数的表示方法）逻辑函数的表示方法 1）真值表）真值表 真值表是将逻辑变量的各种可能的取值和相应的函数真值表是将逻辑变量的各种可能的取值和相应的函数值排列在一起而组成的表格。值排列在一起而组成的表格。USR0AB“与与”逻辑电逻辑电路路111001010000FBA如果开关闭合，用如果开关闭合，用1表示，表示，开关打开用开关打开用0表示，则可表示，则可得得“与与”逻辑真值表逻辑真值表电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 逻辑函数表达式是用

29、各变量的与、或、非逻辑运算逻辑函数表达式是用各变量的与、或、非逻辑运算的组合表达式来表示逻辑函数的，简称逻辑表达式。的组合表达式来表示逻辑函数的，简称逻辑表达式。BAF2）逻辑函数表达式）逻辑函数表达式USR0AB“与与”逻辑电逻辑电路路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 用规定的逻辑符号连接构成的图，称为逻辑图。用规定的逻辑符号连接构成的图，称为逻辑图。（3）逻辑图）逻辑图 “”逻辑符号逻辑符号 ABUSR0AB“与与”逻辑电逻辑电路路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院第二节第二节 门电路门电路一、基

30、本逻辑门一、基本逻辑门 由这些开关元件构成的电路，工作时的状态像门一由这些开关元件构成的电路，工作时的状态像门一样按照一定的条件和规律打开或关闭，所以也被称为样按照一定的条件和规律打开或关闭，所以也被称为门门电路电路。门开。门开 电路接通；门关电路接通；门关电路断开。电路断开。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系( (因果因果关系关系) )，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路逻辑门电路。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 数字电路中用到的主要元件是开关元件，如二极管、数字电路中用到的主要元件是开

31、关元件，如二极管、三极管等。三极管等。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院D1D2UCCR“与与”门电路门电路 一个一个“与与”门的输入端至少为门的输入端至少为两两个，输出端只有个，输出端只有一一个。个。输入中只要有一个为低电平输入中只要有一个为低电平0 0时，该低电平二极管就会迅速导时，该低电平二极管就会迅速导通，输出通，输出F F将被钳位至低电平将被钳位至低电平0 0；输入全部为高电平输入全部为高电平3V时，输入时，输入端上串接的二极管同时导通，输端上串接的二极管同时导通，输出出F被钳位在高电平被钳位在高电平“1”。“”门逻辑电路图符门逻辑电路图

32、符号号 AB0V3V反偏截止！反偏截止！3V3V1二极管二极管“与与”门电路门电路其余为高电平的输入端，其端其余为高电平的输入端，其端子上串接的二极管呈子上串接的二极管呈截止态截止态。逻辑功能为逻辑功能为“有有0 0出出0 0，全，全1 1出出1”1”电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 “与与” 门真值表：门真值表：F=ABC电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院D1D2UCCR“或或”门电路 一个一个“或或”门的输入端也是至少为门的输入端也是至少为两两个，其输出端只有个，其输出端只有一一个。个。输入中只要

33、有一个为高电平输入中只要有一个为高电平3V时，串接其上的二极管则迅速导时，串接其上的二极管则迅速导通，输出通，输出F将被钳位到高电平将被钳位到高电平1；输入全部为低电平输入全部为低电平0时，输入时，输入端上串接的二极管同时导通，输端上串接的二极管同时导通，输出出F被钳位在低电平被钳位在低电平“0”。“或或”门逻辑电路图符门逻辑电路图符号号 AB3V0V反偏截止！反偏截止！0V0V2二极管二极管“或或”门电门电路路其余为低电平的输入端，其端其余为低电平的输入端，其端子上串接的二极管呈子上串接的二极管呈截止态截止态。逻辑功能为：逻辑功能为：“有有1出出1，全，全0出出0”电工电子技术基础电工电子技

34、术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 “或或” 门真值表：门真值表：F=A+B+C电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院1. 晶体管用于模拟电路时工作在哪个区？若晶体管用于模拟电路时工作在哪个区？若 用于数字电路时，又工作于什么区？用于数字电路时，又工作于什么区？2. 为什么在晶体管用于数字电路时可等效为一个电子开关？为什么在晶体管用于数字电路时可等效为一个电子开关？ 晶体管用于数字电路时，工作在晶体管用于数字电路时，工作在饱和区或截饱和区或截止区止区；用于模拟电路时，应工作在；用于模拟电路时，应工作在放大区放大区。 根据晶体管的开关

35、特性，工作在饱和区时，其间电阻相当根据晶体管的开关特性，工作在饱和区时，其间电阻相当为零，可视为为零，可视为电子开关被接通电子开关被接通；工作在截止区时，其间电阻；工作在截止区时，其间电阻无穷大，可视为无穷大，可视为电子开关被断开电子开关被断开。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院3非门电路（晶体三极管反相器）非门电路（晶体三极管反相器）RCUBBUCCRB1RB2“”门电路 输入变量输入变量A 为高电平为高电平3V时，三时，三极管饱和导通，极管饱和导通，ICRC+UCC，因，因此输出此输出F为低电平为低电平0.3V； 当输入变量当输入变量A 为低电

36、平为低电平0V时，时，三极管截止，输出三极管截止，输出F +UCC，显，显然为高电平然为高电平+UCC。3V0VUCC一个一个“非非”门的输入和输出端门的输入和输出端都只有一个。都只有一个。“非非”门逻辑路图符门逻辑路图符号号 符号符号逻辑逻辑“非非”的真值的真值表表可见非门功能为：可见非门功能为：见见0出出1，见，见1出出0电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 为提高二极管和晶体管的应用范围，常把与与门、或或门和非非门按照一定形式组合起来，构成各种复合复合门电路。(1) “与非与非”门门ABF 显然，与非门电路的逻辑功能为：有有0 0出出1 1；全

37、；全1 1出出0 0与非门真值表FAB 一个与门和一个非门构成与非门与非门与门非门FAB的逻辑电路图符号与非门的逻辑函数式为二、复合逻辑门电路二、复合逻辑门电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院(2) “或非或非”门门BAF显然，或非门电路的逻辑功能为：有有1 1出出0 0；全；全0 0出出1 1或非门真值表FAB 一个或门和一个非门构成或非门或非门或门非门FAB或非门或非门的逻辑电路图符号或非门的逻辑函数式为：电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院(3) “与或非与或非”门门CDABF与门中只要有1个输出

38、为1，F即为0； 两个与门输出均为0时，F全为1。F1 AB两个与门、一个或门和一个非门构成与门非门的逻辑电路图符号F2 CD与门或门 AB CDF3 F或非门的逻辑函数式为：电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院(4) “异或异或”门门 AB图符号 异或门是一个只有异或门是一个只有两输入两输入、一输出一输出的逻的逻辑门电路。辑门电路。 由异或门真值表可看出，其逻辑功能可描述为：相同出相同出0，相异出，相异出1。异或门真值表BAABBAF异或门逻辑式电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院F AB同或门图符号同或

39、门图符号 显然，同或门是异或门的非。其逻辑功能：相同出相同出1 1，相异出，相异出0 0。(5) “同或同或”门门同或门真值表BABAABF同或门逻辑表达式A B电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院同一逻辑函数采用不同的表达式可以用不同的逻辑门来同一逻辑函数采用不同的表达式可以用不同的逻辑门来实现。实现。例如：例如：BCBALC)BB)(ABCBACBBACBBA与或非表达式与或非表达式 或非或非或非表达式或非表达式与非与非与非表达式与非表达式或与表达式或与表达式与或表达式与或表达式电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力

40、职业技术学院 根据函数的不同表达式，可得函数的逻辑图如图根据函数的不同表达式，可得函数的逻辑图如图9-6所示，同一逻辑函数可以用不同的逻辑门来实现。所示，同一逻辑函数可以用不同的逻辑门来实现。 图图9-6函数的逻辑图函数的逻辑图 a) b) c) d) e) BCBALBCBALCBBALC)B(B)(ALCBBAL电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 分立元件构成的门电路，不但元件多体积大，而且连线和焊点也太多，因而造成电路的可靠性较差。随着电子技术的飞速发展及集成工艺的规模化生产，目前分立元件门电路已经被集成门电路所替代。 采用半导体制作工艺，在

41、一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路，这种特殊的工艺称为集成集成。集成门电路与分立元件的门电路相比，不但体积小、重量轻、功耗小、速度快、可靠性高、而且成本较低、价格便宜，十分方便于安装和调试。三、集成逻辑门电路三、集成逻辑门电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 逻辑电路的输入端和输出端都采用了半导体晶体管，称之为 ransistor- ransistor- ogic(晶体管晶体管-晶体管晶体管-逻辑电路逻辑电路)，简称为，TTL集成逻辑门是目前应用最广泛的集成电路

42、。1晶体管晶体管晶体管集成逻辑门电路（晶体管集成逻辑门电路（TTL电路）电路）TTL电路有不同系列的产品，我们以LSTTL电路为例，介绍TTL电路。其中“L”指低功耗；“S”表示肖特基三极管，肖特基三极管的符号如图9-8所示。肖特基三极管的主要特点是开关时间短开关时间短，工作速度高工作速度高。图图9-8 肖特基三极管符号肖特基三极管符号电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院两种常用的TTL与非门集成电路芯片管脚排列图(a) 74LS00与非门芯片管脚排列图与非门芯片管脚排列图 1 2 3 4 5 6 7 & & & &

43、14 13 12 11 10 9 8 & & 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 (b) 74LS20与非门芯片管脚排列图与非门芯片管脚排列图74LS00中包含四个2输入的与非门与非门；74LS20包括两个4输入的与非门与非门。芯片中的电源电源线和“地地”线均为公用。电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院例例9-4解解下图为下图为74LS00与非门构成的电路，端为信与非门构成的电路，端为信号输入端，端为控制端，试根据其输入波形号输入端，端为控制端，试根据其输入波形画出其输出波形。画出其输出波形。 运用：所以

44、该电路可作为数字频率计的受控传输门。运用：所以该电路可作为数字频率计的受控传输门。BAY电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院（2）TTL其它类型的门电路其它类型的门电路 1）或非门）或非门74LS27 74LS27是一种三是一种三3输入或非门。内部有三个独立的或非门，输入或非门。内部有三个独立的或非门，每个或非门有三个输入端，图每个或非门有三个输入端，图9-10为它的逻辑符号与引脚图。为它的逻辑符号与引脚图。或非门的逻辑关系为：有高出低，全低出高，即：或非门的逻辑关系为：有高出低，全低出高，即：CBAY图图9-10 74LS279-10 74LS27

45、或非门电路或非门电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 74LS27中或非门有三个输入端，若用它实现中或非门有三个输入端，若用它实现 ，对，对多余的输入端可以多余的输入端可以接地接地（如图中）（如图中）或或与有与有用端并接用端并接（如图中）（如图中）。另外，也可以把它当作非门使用，此时只需把三个输入端另外，也可以把它当作非门使用，此时只需把三个输入端并接即可，如并接即可，如图中：图中： 。 BAYBA0BAY1DCDCCY2EEEEY3图图9-11 9-11 或非门无用端的处理或非门无用端的处理电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学

46、院广东水利电力职业技术学院2）异或门）异或门74LS86 74LS86是一种四异或门，内部有四个异或门。其逻辑符是一种四异或门，内部有四个异或门。其逻辑符号如图号如图9-12所示。逻辑表达式为：所示。逻辑表达式为： ，异，异或门的逻辑功能为：输入相异时，输出为或门的逻辑功能为：输入相异时，输出为1；输入相同时，；输入相同时，输出为输出为0。 图图9-12 9-12 异或门逻辑符号异或门逻辑符号BABABAY电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 图图9-13所示电路为一由异或门构成的正码所示电路为一由异或门构成的正码/反码电路。反码电路。0时，输出时，

47、输出 = ，输出，输出与输入相等，输出为二进制码的原码（即正码）。当与输入相等，输出为二进制码的原码（即正码）。当1时，输出时，输出 ，输出与输入相反，输出与输入相反，输出为输入二进制码的反码。输出为输入二进制码的反码。 BABAYiiiiiiiiA0A1A0A0AiiiiiiA1A1ABABAY图图9-13 9-13 异或门构成的正码异或门构成的正码/ /反码电路反码电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院按电路逻辑功能的特点来分，数字电路可分为按电路逻辑功能的特点来分，数字电路可分为组合逻组合逻辑电路辑电路和和时序逻辑电路时序逻辑电路。任意时刻电

48、路的输出信号仅取决于该时刻输入信号，与任意时刻电路的输出信号仅取决于该时刻输入信号，与电路原来所处的状态无关，这类数字电路称为电路原来所处的状态无关，这类数字电路称为组合逻辑电路组合逻辑电路 组合逻辑电路研究的问题有组合逻辑电路研究的问题有分析电路分析电路和和设计电路设计电路两大类。两大类。分析电路和设计电路的基础是逻辑代数和门电路的知识。分析电路和设计电路的基础是逻辑代数和门电路的知识。第三节第三节 常用集成组合逻辑电路常用集成组合逻辑电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院分析下图所示组合电路的功能。1F2F3FAB 1 已知逻辑电路图ABF 1

49、AABF2BABF3 ABBABAF 2相应逻辑表达式根据逻辑图写出相应逻辑式 所谓分析，就是根据给定的逻辑电路，找出其输出信所谓分析，就是根据给定的逻辑电路，找出其输出信号和输入信号之间的逻辑关系，从而确定电路的逻辑功能。号和输入信号之间的逻辑关系，从而确定电路的逻辑功能。组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 3化简逻辑式 4列出真值表由真值表可看出：输入AB相同时，输出为0；输入AB相异时，输出为1。显然，这是一个异或门电路，具有。 5指出逻辑功能应用代数法化简逻辑函数式ABBABBABBAAABABABAAB

50、ABBABAABBABAF)()( ）（应用了反演律还是应用了反演律应用了分配律电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院化简 A B C F & & & & 2 1F2F3FFABF 1BCF 2CAF 3 3 CABCABCABCABFACBCABFFFF 321 4 5 1 当输入A、B、C中有2个或2个以上为1时，输出F就为1，否则输出F为0。若输入是裁判，输出是裁定结果，显然该电路是一个多数表决器。分析下图所示组合电路的功能。应用了反演律应用了反演律写出逻辑真值表由真值表数据分析电工电子技术基础电工电子技术基础广东

51、水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 F3 1 1 1 1 A B C F F1 F2 1 CBAF1ABBABACABBACABBCBABBACBABBACBAF)(BBACBABFFFF213分析下图所示组合电路的功能。BAF2BFFF213 1 2 3应用了反演律应用了反演律应用了吸收律应用了吸收律 由最简式可直接看出：电路输出只与输入AB有关，且具有功能。 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院组合逻辑电路的分析步骤组合逻辑电路的分析步骤已知已知逻辑图逻辑图写出写出逻辑式逻辑式运用逻辑代数运用逻辑代数化简或变换化简或变换列出逻辑真值表指

52、出指出逻辑功能逻辑功能电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院1. 分析下图所示逻辑电路的功能：ABBABABAF 2. 分析下图所示逻辑电路的功能。AB1111BABABABBAABABBAABAF)()(同或功能同或功能电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计 根据给定的逻辑功能，画出实现该功能的逻辑电路的过程称为组合逻辑电路的设计。用与非门设计一个交通报警控制电路。交通信号灯有黄、绿、红3种，3种灯分别单独工作或黄、绿灯同时工作时属正常情况，其他情况均属故障，出现故障时输出

53、报警信号。要求只使用“与非门”。设黄、绿、红三灯分别用输入变量A、B、C表示，灯亮灯亮时为工作，其值为“1”，灯灭灯灭时为不工作，其值为“0”；输出报警信号用F表示，正常工作时F值为“0”，出现故障时F值为“1”。 根据上述假设，我们可根据题目要求，首先把电路的功能真值表表列写出来。 1 确定逻辑函数与变量关系电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 A B C F A B C F 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 列出相应真值表ABCCBABCACBAF 3

54、列出逻辑函数式 4 化简BCACCBACBACBACABACBACBBABACBACABBABACBAABCCBABCACBAF)()(电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院BCACCBABCACCBAF AB C& & & & 1 1 1 5 画出逻辑电路图显然，组合逻辑电路的设计步骤为：据题意确定输入、输出变量的逻辑形式；列出相关真值表；写出相应逻辑表达式；化简逻辑式；根据最简逻辑式画出逻辑电路图。应用非非定律对逻辑式变换，找出输出对输入的关系：电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业

55、技术学院常用集成组合逻辑电路常用集成组合逻辑电路 把若干个0和1按一定规律编排起来的过程称为编码编码。通过编码获得的不同二进制数的组合称为代码代码。代码是机器能够识别的、用来表示某一对象或特定信息的数字符号。 十进制编码或某种特定信息的编码难于用电路来实现，数字电路中通常采用二进制编码或二十进制编码。二进制编码是将某种特定信息编成二进制代码的电路；二十进制编码是将十进制的十个数码编成二进制代码的电路。 能实现把某种特定信息转换为机器识别的二进制代码的组合逻辑电路称为编码器编码器。一、编码器一、编码器电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 1二进制编码器

56、二进制编码器 （1）二进制编码器的基本要求）二进制编码器的基本要求 以三位二进制编码器以三位二进制编码器（也叫（也叫8线线-3线编码器）为例，其编码器示意图如图线编码器）为例，其编码器示意图如图9-16所所示。示。 图图9-16 9-16 三位二进制编码器示意图三位二进制编码器示意图 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院三位二进制编码器真值表见表三位二进制编码器真值表见表9-4。表表9-4 三位二进制编码器真值表三位二进制编码器真值表输输 入入输输 出出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0000000011110000001011000000

57、1001010000100010000010000011001000000100100000000110000000000电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院（2）八位优先编码器）八位优先编码器在在8线线-3线编码器中，不允许同时有两个以上的信号输线编码器中，不允许同时有两个以上的信号输入（输入端为入（输入端为1），否则，将使编码器输出发生混乱。为），否则，将使编码器输出发生混乱。为解决这一问题，一般都把编码器设计成解决这一问题，一般都把编码器设计成优先编码器优先编码器。图图9-17 89-17 8线线-3-3线优先编码器线优先编码器CD4532CD

58、4532逻辑框图逻辑框图优先编码器电路中，允许同时输入两个以上的编码信优先编码器电路中，允许同时输入两个以上的编码信号。只不过优先编码器在设计时已经将所有的输入信号按号。只不过优先编码器在设计时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，优先编码当几个输入信号同时出现时，优先编码器只对其中优先权最高的一个输入信号实行编码器只对其中优先权最高的一个输入信号实行编码。CD4532是一种常用的是一种常用的8线线-3线优先编码线优先编码器，其逻辑框图如图器，其逻辑框图如图9-17所示。所示。 电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技

59、术学院 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 110 0 0 11 0 0 0 0 0 0 1 10 0 1 01 0 0 0 0 0 1 10 0 1 11 0 0 0 0 1 10 1 0 01 0 0 0 1 10 1 0 11 0 0 1 10 1 1 01 0 1 10 1 1 11 1 11 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 010 0 0 00 0输输 出出输输 入入inE7I6I5I4I3I2I1I0IEXY2Y1Y0YoutE表表9-5 CD45329-5 CD4532真值表真值表 从它的真值表可以看出，除从它的真值表可以看出，除8个编码输入信号外，还有个编码

60、输入信号外，还有一个一个使能输入端使能输入端 ， 为为使能输出端使能输出端， 为为扩展输出端扩展输出端。 inEoutEEXY电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 译码和编码的过程相反。通过译码可将输入的二进制代码按编码时的原意译成对应的特定信息或十进制数码输出。译码的作用是把机器识别的、给定的二进制代码“翻译”成为人们识别的特定信息。 译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配、存储器寻址和组合控制信号等。 按功能的不同译码器可分为二进制译码器、二十进制译码器和显示译码器。二、译码器及显示电路二、译码器及显示电路电工电子技术基础电工电子技术基础广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院 用来驱动各种显示