模块8单元3-基本逻辑门与复合逻辑门

中等职业学校·电子与信息大类《电工电子技术基础与技能》模块8逻辑代数及门电路基础｜单元3基本逻辑门与复合逻辑门适用：理实一体课堂·职教高考复习03与门·或门·非门·与非·或非·异或素养园地素养园地从一颗晶体管到千亿级芯片电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）·模块8逻辑代数及门电路基础02/12素养园地国产EDA的「黄金窗口期」电子设计自动化（EDA）软件是现代芯片产业的基础工具，被称为芯片设计的「工业母机」——当前主流高端芯片集成的晶体管数量已突破百亿乃至千亿级别，离开了EDA工具根本无法设计。全球EDA三大主力厂商为新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）和西门子EDA（SiemensEDA），长期垄断高端工具链；而近年来的一场EDA断供危机，显著提升了国产EDA的市场需求。国产EDA厂商华大九天、概伦电子、广立微等订单激增，迎来「黄金窗口期」；但在全流程完整性、生态兼容性、数据积累等方面与国际厂商仍有差距，正是同学们未来投身芯片工业的报国之地。学习目标三维学习目标电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）知识目标1）理解基本逻辑门电路及其功能2）了解复合逻辑门电路及其功能3）掌握与/或/非/与非/或非/异或门的逻辑表达式技能目标1）能识别基本逻辑门电路和复合逻辑门电路的符号2）能写出基本逻辑门电路的逻辑表达式3）能依据真值表判断门电路的逻辑功能素养目标1）培养自主学习意识与归纳能力2）培养理论联系实际的工程思维3）建立对数字系统底层单元的系统认知新知精讲新知精讲·一基本逻辑门电路与门电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）8.3.1基本逻辑门电路一切数字系统的最小物理单元▶什么是逻辑门逻辑门电路是实现一定逻辑关系的电子电路，简称「门电路」；通常由晶体管构成，是实现基本逻辑运算的最小功能单元，也是构成数字系统的物理基础。▶与门Y=A·B全1出1，有0出0；只有输入A、B同时为1时，输出Y才为1。类比：两个串联开关——只有全部闭合LED才点亮。图8-4与门的图形符号（a）与类比电路（b）新知精讲新知精讲·二或门电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）图8-5或门「只要有一个开关闭合，LED即点亮」的并联类比▶逻辑或运算或门实现「逻辑或（也称逻辑加）」运算；逻辑表达式：Y=A+B；只要输入A、B中有一个为1，输出Y即为1。▶真值表与口诀真值表见表8-8：A、B取00/01/10/11，对应Y=0/1/1/1。口诀：有1出1，全0出0。图8-5或门的图形符号（a）与类比电路（b）新知精讲新知精讲·三非门电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）图8-6非门仅一个输入的「取反器」，是反相器的雏形▶逻辑非运算非门又称「反相器」，实现「逻辑非」运算；逻辑表达式：Y=Ā（读作「A非」）；输出恒与输入相反。▶真值表与口诀真值表见表8-9：A=0→Y=1；A=1→Y=0。口诀：取反——输入0出1，输入1出0。图8-6非门的图形符号（a）与类比电路（b）新知精讲新知精讲·四复合逻辑门与非门电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）8.3.2复合逻辑门电路与门+非门→与非门（NAND）▶电路结构与非门由「与门」与「非门」级联组合而成；图形符号在「&」与门方框输出端加一个小圆圈，表示再取一次反。▶真值表与口诀逻辑表达式：Y=（A·B）′；口诀：有0出1，全1出0。图8-7与非门的图形符号新知精讲新知精讲·五或非门电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）图8-8或非门或门+非门→输出端加小圆圈▶电路结构或非门由「或门」与「非门」级联组合而成；图形符号在「≥1」或门方框输出端加一个小圆圈。▶真值表与口诀逻辑表达式：Y=（A+B）′；口诀：全0出1，有1出0。图8-8或非门的电路结构与图形符号新知精讲新知精讲·六异或门电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）图8-9异或门2个非门+2个与门+1个或门的复合体▶电路结构异或门由2个非门、2个与门及1个或门组合而成；图形符号为「=1」框——表示「输入有且仅有一个为1时输出为1」。▶真值表与口诀逻辑表达式：Y=A⊕B=A′B+AB′；口诀：相异出1，相同出0。图8-9异或门的电路结构（a）与图形符号（b：=1）小结单元小结电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）1基本逻辑门是与门、或门、非门——分别实现「全1出1」「有1出1」「取反」；其中非门是反相器的雏形。2与门Y=A·B、或门Y=A+B、非门Y=Ā；复合门由基本门组合而来：与非门Y=(AB)′、或非门Y=(A+B)′、异或门Y=A⊕B。3图形符号的规律：「&」=与门、「≥1」=或门、「1」+小圆圈=非门；输出端加小圆圈=再取一次反（与非、或非、同或）。4异或门「=1」的图形符号含义——「输入端恰好有一个1时输出1」，口诀为「相异出1，相同出0」，是比较器、加法器的核心。应用应用与辨析·逻辑门在身边电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）▶算术逻辑单元ALUCPU内部ALU用与/或/非门构造半加器、全加器；再由异或门实现「按位加」与比较器，撑起整数加减乘除。▶密码锁与防误触组合逻辑电路用与门做「全部条件满足才允许执行」的安全锁；异或门用于比较两次输入是否一致（异则报警）。▶控制电路与去抖与非门、或非门只要任意一个输入为0/1即被钳位，构成RS触发器、振荡器与消抖电路，是时序电路的基础积木。⚠辨析与提醒图形符号中「输出端的小圆圈」=非门标记：&框加圆=与非；≥1框加圆=或非；=1框加圆=同或——务必看清。异或门与同或门功能相反：异或「相异出1」，同或「相同出1」；口诀弄混会导致比较器、加法器全部输出反相。与非门、或非门具有「功能完备性」——只用与非门、或只用或非门即可实现所有逻辑函数，是工业IC设计的基石。职教高考职教高考专项练习·基本与复合逻辑门电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）✎练习·一、填空1.基本逻辑门电路包括______、______、______三种。2.与运算的逻辑表达式为：______。3.或运算的逻辑表达式为：______。4.非运算的逻辑表达式为：______。5.与非门的逻辑功能可以概括为：______。6.或非门的逻辑功能可以概括为：______。7.异或门的逻辑功能可以概括为：______。8.图8-10二极管与门中，当u₁=0V、u₂=5V时，u₀=______V。✔练习·二、判断1.与门的逻辑功能可以概括为「有1出1，全0出0」。（）2.或门的逻辑功能可以概括为「全1出1，有0出0」。（）3.非门的逻辑功能可以概括为「取反」。（）4.与非门的逻辑功能可以概括为「全0出1，有1出0」。（）5.或非门的逻辑功能可以概括为「有0出1，全1出0」。（）6.异或门的逻辑功能可以概括为「相异出1，相同出0」。（）§参考答案·填空1.与门；或门；非门。【解析】三种基本逻辑门实现三种基本逻辑运算。2.Y=A·B（或Y=AB）。【解析】逻辑与又称逻辑乘。3.Y=A+B。【解析】逻辑或又称逻辑加。4.Y=Ā（A上加一横）。【解析】逻辑非即取反。5.有0出1，全1出0。【解析】与非=与+非，先与再取反。6.全0出1，有1出0。【解析】或非=或+非，先或再取反。7.相异出1，相同出0。【解析】异或核心：两输入不同则输出1。8.5V。【解析】二极管与门：只要任一输入为0V，输出被钳位到0V；本题u₁=0V→u₀=0V；若两输入均为5V，输出才为5V