第10章 门电路和组合逻辑电路一
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门电路和组合逻辑电路
-U
(2) 工作原理 12V
“或” 门逻辑状态表
A B CY
00 00 01 01 10 10 11 11
00 11 01 11 01 11 01 11
输入A、B、C有一个为“1”，输出 Y 为“1”。
输入A、B、C全为低电平“0”，输出 Y 为“0”。
2021/7/17
6
2. 或门电路
逻辑表达式： Y=A+B+C
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2
电平的高低
UCC
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 0V
殊说明，均采
用正逻辑。
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高电平 1
低电平 0
3
1. 与 门电路
(1) 电路
03V A
DA
DB
03V B
03V C
DC
+U 12V R
在数字电路中，常用的组合电路有加法器、 编码器、译码器、数据分配器和多路选择器 等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑 电路的使用方法。
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38
加法器
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”。
26
12. 2. 2 组合逻辑电路的设计
根据逻辑功能要求 设计 逻辑电路
设计步骤如下： (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) 简化和变换逻辑表达式 (4) 画出逻辑图
门电路和组合逻辑电路
2. 逻辑函数的表示方法 (1) 逻辑状态表 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 Y 0 1 0 0 0 0 0 1
(2) 逻辑式 用 “与”、 “或” 、“非” 等逻辑运算的组合式， 表示逻辑函数的输入与输出的关系的逻辑状态关系。 (1) 常采用与—或表达式的形式； A B C Y (2) 在状态表中选出使函数值为 1 0 0 0 0 的变量组合； 0 0 1 1 0 1 0 0 (3) 变量值为 1 的写成原变量，为 0 1 1 0 1 0 0 0 0 的写成反变量，得到其值 1 0 1 0 为 1 的乘积项组合。 1 1 0 0 1 1 1 1 (4) 将这些乘积项加起来(逻辑或) 得到 “与—或”逻辑函数式 。 Y A BC ABC
A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 YA 0 0 0 0 1 1 1 1 YB 0 0 1 1 0 0 0 0 YC 0 1 0 0 0 0 0 0
Y YC CBABC YA ABCBAABC C ABC ABC BA
A
1
Y
YA
9.2 TTL 门电路
9.2.1 TTL与非门电路
多发射极晶体管 T1 +5 V
R1
R2
T3 T2
R4
A B C
+5 V A B B1 R1
T4 T5
Y
R3
R5
C1
C
T1 等效电路
当输入端 A、B、C 均为高电平时，输出端 Y 为低电 平。当输入端 A、B、C 中只要有一个为低电平，输 出端Y就为高电平，正好符合与非门的逻辑关系。
门电路和组合逻辑电路
门电路和组合逻辑电路一、填空题：1、逻辑代数中的变量称为（），其取值只有（）和（）。
2、逻辑代数中的0和1代表（）。
3、逻辑加和逻辑乘的交换律可分别用公式表示为（）和（）。
4、一个两输入端的与非门，其输出信号Z与输入信号A、B之间的逻辑关系表示为（）。
5、真值表是把输入逻辑变量的（）和相应的输出函数值排列在一起而组成的表格。
6、一个两输入端的异或门，其输出信号Z与输入信号A、B之间的逻辑关系表示为（）。
7、用代数法可把Z＝ABC＋ABC+ABC化简为（）。
8、若将逻辑函数Z＝A＋B＋C•D＋E•D＋F•G用与非门来实现，应写成（）。
9、要把逻辑函数Z＝A•B•C•D•E用与或非门来实现，应写成（）。
10、用代数法可把逻辑函数Z＝AB＋ABD＋AC＋BCD化简为（）。
答案：一、1、逻辑变量，0，1；2、两种不同的逻辑状态；3、A+B=B+A，A•B＝B•A；4、Z=AB；5、各种可能取值；6、Z=AB+AB；7、Z=AB+BC；8、Z=ABCDEDFG；9、Z=A+BC+DE；10、Z=B+AC；二、计算题：1、将下列各数转换为等值的十进制数和十六进制数：(1) (10000001)2；(2) (01000100)2；(3) (1101101)2； (4) (11.001)22、写出下列函数的最小项表达式答案：二、1、（1）12910、8116；（2）6810、4416；（3）10910、6D16；（4）3.12510、3.216 ；三、分析题：1、有A、B、C三个输入信号，当三个输入信号出现偶数个1时，输出为1。
其它情况下输出为0。
试分析图所示组合逻辑门电路的逻辑功能。
答案：当A、B、C三个变量的取值一致时，Y=1；当三个变量的取值不一致时，Y=0，所以这个逻辑电路称为“判一致”电路。
2、试分析下图所示组合逻辑门电路的逻辑功能。
答案：3、某一组合逻辑电路如图所示，试分析其逻辑功能。
答案：输入变量为奇数时，输出Y就为“１”，发光二极管亮，所以该逻辑电路是“判奇电路”。
电路-门电路和组合逻辑电路
03
门电路的特性
门电路具有输入和输出两个端子，输入信号通过内部逻辑运算得到输出
信号。门电路的特性包括逻辑功能、输入电阻、输出电阻和扇入扇出能
力等。
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路
组合逻辑电路由门电路组成，用于实现一组特定的逻辑功能。常见 的组合逻辑电路有编码器、译码器、多路选择器等。
组合逻辑电路设计步骤
波形图分析法
总结词
通过观察信号波形的变化，分析电路的 输入输出关系和信号处理过程。
VS
详细描述
波形图分析法主要用于模拟电路的分析。 通过观察信号波形的形状、幅度、频率等 参数，分析电路对信号的处理过程，如放 大、滤波、调制等。同时，通过比较输入 输出信号的波形，可以理解电路的输入输 出关系和工作原理。
态图等描述电路功能的工具。
04
电路设计方法
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
门电路设计
01
门电路
门电路是数字电路的基本单元，用于实现逻辑运算。常见的门电路有与
门、或门、非门等。
02
门电路设计步骤
根据逻辑需求，选择合适的门电路类型，确定输入和输出信号，然后根
据逻辑关系连接门电路。
逻辑关系
每种类型的门电路都有特定的逻辑关系，例如与门在所有输入为 高电平时输出为高电平，否则输出为低电平。
门电路的应用
01
基本逻辑运算
门电路是实现基本逻辑运算的电 子元件，广泛应用于数字电路和 计算机中。
控制电路
02
03
信号转换
门电路可以用于控制其他电路的 工作状态，实现复杂的控制逻辑。
门电路可以将模拟信号转换为数 字信号，或者将数字信号转换为 模拟信号。
门电路及组合逻辑电路
10.1.3 逻辑代数中的基本运算
逻辑代数是按一定的逻辑关系进行运算的代数，是分析和 设计数字电路的数学工具。在逻辑代数，只有０和１两种逻辑 值，有与、或、非三种基本逻辑运算，还有与或、与非、与或 非、异或几种导出逻辑运算。
逻辑是指事物的因果关系，或者说条件和结果的关系，这 些因果关系可以用逻辑运算来表示，也就是用逻辑代数来描述。
运算规律：逢八进一，即：7＋1＝10。
八进制数的权展开式：
如：(437.25)10＝4×82 ＋3×81＋7×80＋2×8－1＋5 ×8－2
＝(287.328125)10
4、十六进制
各数位的权是8的幂
数码为：0～9、A～F；基数是16。 运算规律：逢十六进一，即：F＋1＝10。 十六进制数的权展开式：
A 1 Y Y=A
二、几种导出的逻辑运算
1、与非运算：逻辑表达式为：
A
BY
0
01
0
11
1
01
1
10
真值表
2、或非运算：逻辑表达式为：
A
BY
0
01
0
10
1
00
1
10
真值表
Y AB
A
&
Y
B
与非门的逻辑符号
2 11 ……… 0
2 5 ……… 1
2 2 ……… 1
2 1 ……… 0
0 ……… 1 高位
0.375
×2
整数 高位
0.750 ……… 0
0.750 ×2 1.500 ……… 1
0.500 ×2
1.000 ……… 1
低位
所以：(44.375)10＝(101100.011)2
第10章门电路和组合逻辑电路
× 1 × × × × × 0 1 1
× 1 × × × × 0 1 1 1
× 1 × × × 0 1 1 1 1
× 1 × × 0 1 1 1 1 1
× 1 × 0 1 1 1 1 1 1
× 1 0 1 1 1 1 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
第10章 门电路和组合逻辑电路
1．三位二进制(8线－3线)编码器
集成8线-3线优先编码器74LS148的外引脚图， 如图10.20所示。
16
15
14 YEX
13
I3
12 I2
11 I1
10
I0
9
Y0
+VCC YS
74LS148
I4 1 I5 2 I6 3 I7 4 S 5 Y2 6 Y1 7 GND 8
1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
第10章 门电路和组合逻辑电路
2. 二－十进制（10线－4线）编码器
二－十进制编码 器是 将十进制的十个数码0、1、 2、3、4、5、6、7、8、9编 成二进制代码的电路。输入 0~9十个数码，输出对应的 二进制代码，因2n≥10， n 常取4，故输出为四位二进 制代码。这种二进制代码又 称二－十进制代码，简称 BCD码。集成10线－4线先编 码器为74LS147实现了这种 编码，引脚图和逻辑符号如 图10-21a、b所示。
&
Y
图10-2 ―与”门电路
第10章 门电路和组合逻辑电路
―与”逻辑关系又称为逻辑乘，其表达式为 Y=A· =AB B ―与”逻辑真值表
门电路和组合逻辑电路
2 1 1
1 .744 2 1 .488 2 0 .976 2
转换到第
四位误差
小于 1
24
0
1 .952
例： (176.5)8 = 182+781 +680 +58-1
2.3 十六进制数的表示
数码个数16个： 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
(0 … … …
10 … … 15)
计数规律: 逢十六进 1,借一当 16 例：
(FA1.C)H = F162+A161 +1160 +C16-1
2D.A4 H =2×161+13×160+10×16-1+4×162=45.64062
3.2 十进制数换成任意进制数
1.整数部分: 除基取余法
用基数 R 去除 N 的整数, 直到商为零为止, 每次所得 的余数依次排列即为相应进制的数码。 最初得到的为最低有效数字, 最后得到的为最高有效数 字。
例：将（168)10转换成二、 十六进制数
2. 计数法
位置计数法 按权展开式
例：123.45 读作 一百二十三点四五 例：123.45=1102+2101+3100+410-1+510-2
按权展开通式
(N)10 = an-110n-1+an-210n-2 +…+ a1101+a0100 +a-1 10-1+a-210-2+…+a-m10-m
时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与当时的输入信
号有关，而且还与电路原来的状态有关。例：计数器
（2）按结构分类 TTL 双极型（BJT） CMOS 单极型（FET）
1 .744 2 1 .488 2 0 .976 2
转换到第
四位误差
小于 1
24
0
1 .952
例： (176.5)8 = 182+781 +680 +58-1
2.3 十六进制数的表示
数码个数16个： 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
(0 … … …
10 … … 15)
计数规律: 逢十六进 1,借一当 16 例：
(FA1.C)H = F162+A161 +1160 +C16-1
2D.A4 H =2×161+13×160+10×16-1+4×162=45.64062
3.2 十进制数换成任意进制数
1.整数部分: 除基取余法
用基数 R 去除 N 的整数, 直到商为零为止, 每次所得 的余数依次排列即为相应进制的数码。 最初得到的为最低有效数字, 最后得到的为最高有效数 字。
例：将（168)10转换成二、 十六进制数
2. 计数法
位置计数法 按权展开式
例：123.45 读作 一百二十三点四五 例：123.45=1102+2101+3100+410-1+510-2
按权展开通式
(N)10 = an-110n-1+an-210n-2 +…+ a1101+a0100 +a-1 10-1+a-210-2+…+a-m10-m
时序逻辑电路：电路的输出信号不仅与当时的输入信
号有关，而且还与电路原来的状态有关。例：计数器
（2）按结构分类 TTL 双极型（BJT） CMOS 单极型（FET）
基本逻辑门电路
基本逻辑门电路一、引言逻辑门电路是数字电路中最基本的组成单元，用于实现逻辑运算。
在计算机科学和电子工程领域，逻辑门电路被广泛应用于各种数字系统中，如计算机处理器、存储器、控制单元等。
本文将深入探讨基本逻辑门电路的原理、分类、真值表和应用。
二、逻辑门电路的原理逻辑门电路是由晶体管、二极管等电子元件组成的。
它们能够根据输入信号的逻辑值产生相应的输出信号。
常见的逻辑门电路有与门、或门、非门、异或门等。
1. 与门（AND Gate）与门是最基本的逻辑门之一，它只有在所有输入信号均为高电平时，才会输出高电平信号。
与门的真值表如下：输入A 输入B 输出Y0 0 00 1 01 0 01 1 12. 或门（OR Gate）或门是另一个常见的逻辑门，它只要有一个输入信号为高电平，就会输出高电平信号。
或门的真值表如下：输入A 输入B 输出Y0 0 00 1 11 0 11 1 13. 非门（NOT Gate）非门是最简单的逻辑门之一，它只有一个输入信号，并将其取反输出。
非门的真值表如下：输入A 输出Y0 11 04. 异或门（XOR Gate）异或门是一种特殊的逻辑门，它只有在输入信号不相同时，才会输出高电平信号。
异或门的真值表如下：输入A 输入B 输出Y0 0 00 1 11 0 11 1 0三、逻辑门电路的分类根据逻辑门电路的复杂程度和功能，可以将其分为基本逻辑门电路和组合逻辑电路。
1. 基本逻辑门电路基本逻辑门电路是由单个逻辑门构成的简单电路，如与门、或门、非门等。
它们能够实现基本的逻辑运算，如与、或、非等。
2. 组合逻辑电路组合逻辑电路是由多个逻辑门组合而成的电路，它们能够实现复杂的逻辑运算。
常见的组合逻辑电路有多路选择器、加法器、比较器等。
四、逻辑门电路的真值表逻辑门电路的真值表是描述逻辑门输入输出关系的表格。
通过真值表，我们可以清楚地了解逻辑门在不同输入情况下的输出结果。
五、逻辑门电路的应用逻辑门电路在数字系统中有广泛的应用，下面介绍几个常见的应用场景：1. 计算机处理器计算机处理器是由大量逻辑门电路组成的，它能够完成各种复杂的运算和控制任务。
门电路与组合逻辑电路(w)
门电路的类型
与门
当所有输入端都为高电平 时，输出端才为高电平； 否则为低电平。
或非门
当至少一个输入端为高电 平时，输出端就为低电平； 否则为高电平。
或门
当至少一个输入端为高电 平时，输出端就为高电平； 否则为低电平。
非门
与非门
当所有输入端都为高电平 时，输出端才为低电平； 否则为高电平。
输出端的电平与输入端的 电平相反。
设计组合逻辑电路的电路图
根据选择的组合逻辑电路类型和参数，设计 组合逻辑电路的电路图。
门电路与组合逻辑电路的测试与验证
搭建测试平台 根据设计的电路图搭建测 1
试平台，准备测试所需的 仪器和设备。
测试结果分析 4
对测试结果进行分析，验证 门电路和组合逻辑电路的功 能是否符合设计要求。
编写测试程序
2
根据测试需求，编写测试
组合逻辑电路在数字系统中的应用
STEP 03
控制系统
STEP 02
组合逻辑电路在控制系统中 用于实现各种控制逻辑，如 顺序控制、安全保护等。
STEP 01
通信系统
在通信系统中，组合逻辑电 路用于信号调制、解调以及 数据传输控制等方面。
数字信号处理
组合逻辑电路广泛应用于数 字信号处理中，实现信号的 编码、解码和滤波等功能。
门电路与组合逻辑电路的发展趋势
集成化
随着半导体工艺的发展， 门电路和组合逻辑电路的 集成度越来越高，功能越 来越强大。
低功耗设计
为了满足移动设备和便携 式电子产品的需求，门电 路和组合逻辑电路正朝着 低功耗设计方向发展。
可编程逻辑器件
可编程逻辑器件的兴起使 得门电路和组合逻辑电路 的设计更加灵活和便捷。
电工电子技术及应用 第十章 组合逻辑电路及其应用
级别最低。 也就是说， 当 ＝ ０ 时， 其余输入信号无论是 ０ 还是 １ 都不起作用， 电路只对 进行编码
， 输出
为反码， 其原码为 １１１。 又如， 当 ＝ １、 ＝ ０ 时， 则电路只对 进行编码
， 输出
原码为 １１０。 其余类推。
第 １０ 章 组合逻辑电路及其应用
（２） 选通输入端 的作用。 当 ＝ １ 时， 门 Ｇ１输出 ０， 所有输出与或非门都被封锁， 输出
１０．２ 组合逻辑电路的分析
第 １０ 章 组合逻辑电路及其应用
１． 分析方法 逻辑电路的分析， 就是根据已知的逻辑电路图来分析电路的逻辑功能。 其分析步骤如下：
（１） 写出输出变量对应于输入变量的逻辑函数表达式。 由输入级向后递推， 写出每个门输出对应于输入的逻辑关系， 最后得出输出信号对应于输入信号的逻辑
从输出量来看， 若组合逻辑电路只有一个输出量， 则称为单输出组合逻辑电路； 若组合逻辑电路有多个 输出量， 则称为多输出组合逻辑电路。 任何组合逻辑电路， 不管是简单的还是复杂的， 其电路结构均满足如 下特点： 由各种类型逻辑门电路组成， 电路的输入和输出之间没有反馈， 电路中不含存储单元。
第 １０ 章 组合逻辑电路及其应用
第 １０ 章 组合逻辑电路及其应用
１０．３．１ 编码器
为了区分一系列不同的事物， 将其中的每个事物用一个二值代码表示， 这就是编码的含义。 在二值逻辑
电路中， 信号都是以高、 低电平的形式给出的。 因此， 编码器的逻辑功能就是把输入的每一个高、 低电平
信号编成一个对应的二进制代码。图 １０．３．１ 所示为 ８ 线—３ 线优先编码器 ＣＴ７４１４８ 的逻辑图
可由输入
决定； 当 Ｘ＝ １ 时， 则表示本级编码器不再编码， 输出
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻辑电路)
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
3) 扇出系数:
TTL门电路的主要参数
扇出系数— 输出端允许驱动的门电路的最大数目
一般，8<= N <=10。
&
≥1 &
&
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/27
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
方 格。
法
N个输入变量
种组合。
卡诺图
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
20.3 集成门电路
TTL (Transistor-Transistor Logic
集 成 门
双极型
Integrated Circuit , TTL) ECL
电
PMOS
路 MOS型（Metal-Oxide-
NMOS
Semiconductor，MOS） CMOS
电子技术第10讲(逻辑门 电路组合逻辑电路)
2020/11/27
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
逻辑函数的表示法
逻辑电路图:
A
1
&
≥1 Y
B
1
&
四 逻辑代数式(逻辑表达式,逻辑函数式)
种
Y=AB +
表 真值表将：逻辑函A数B输入变量取值的不同组合与所对
示 应的输出变量值用列表的方式一一对应列出的表
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
与非门表示符号
A B&Y C
A
B
&
Y
3) 扇出系数:
TTL门电路的主要参数
扇出系数— 输出端允许驱动的门电路的最大数目
一般，8<= N <=10。
&
≥1 &
&
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/27
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
方 格。
法
N个输入变量
种组合。
卡诺图
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
20.3 集成门电路
TTL (Transistor-Transistor Logic
集 成 门
双极型
Integrated Circuit , TTL) ECL
电
PMOS
路 MOS型（Metal-Oxide-
NMOS
Semiconductor，MOS） CMOS
电子技术第10讲(逻辑门 电路组合逻辑电路)
2020/11/27
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
逻辑函数的表示法
逻辑电路图:
A
1
&
≥1 Y
B
1
&
四 逻辑代数式(逻辑表达式,逻辑函数式)
种
Y=AB +
表 真值表将：逻辑函A数B输入变量取值的不同组合与所对
示 应的输出变量值用列表的方式一一对应列出的表
电子技术第10讲(逻辑门电路组合逻 辑电路)
与非门表示符号
A B&Y C
A
B
&
Y
电工学组合逻辑电路
组
合
信号输入端 A
≥1
逻
信号控制端 B
F
辑
电
路 当 B = 0 时，F = A 门打开
当 B = 1 时，F = 1 门关闭
大连理工大学电气工程系
4
第 12
章 或门还可以起控制门的作用
组
合
信号输入端 A
≥1
逻
信号控制端 B
F
辑
电
路 当 B = 0 时，F = A 门打开
当 B = 1 时，F = 1 门关闭
大连理工大学电气工程系
第 12
章 二、 与门电路
组 合
＋U
真值表
逻 辑
AB F
F
00 0
电
路
A
01 0
B
10 0
11 1
A
&
F
B
6
F＝A·B A ·0 = 0 A ·1 = A A ·A = A A ·A = 0
与运算 （逻辑乘）
与逻辑和与门
大连理工大学电气工程系
7
第 12
章 与门也可以起控制门的作用
C3
CI CO
Σ CI CO
C2
Σ CI CO
C1
Σ
C0
CI CO
F4
F3
F2
F1
4 位全加器逻辑图
大连理工大学电气工程系
29
第
12
章
12.5 编码器
组 可实现编码功能的组合逻辑电路。
合
逻
辑
控制信息
编码器
二进制代码
电
路
二进制编码器
编码器的分类
普通编码器 二-十进制编码器
门电路及组合逻辑电路电子教案
门电路及组合逻辑电路电子教案第一章：数字电路基础1.1 数字电路简介了解数字电路的基本概念、特点和应用领域。
掌握数字电路的基本组成部分，如逻辑门、逻辑函数、逻辑代数等。
1.2 逻辑门介绍与门、或门、非门、异或门等基本逻辑门的特点和功能。
分析逻辑门真值表和布尔表达式之间的关系。
利用逻辑门实现简单的逻辑功能。
第二章：组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述了解组合逻辑电路的定义、特点和分类。
掌握组合逻辑电路的输入输出关系。
2.2 常用组合逻辑电路介绍编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等常用组合逻辑电路的功能和应用。
分析组合逻辑电路的真值表、布尔表达式和逻辑图。
第三章：逻辑函数及其简化3.1 逻辑函数了解逻辑函数的定义、特点和表示方法。
掌握逻辑函数的代数运算规则，如与、或、非、异或等。
3.2 逻辑函数的简化介绍卡诺图、卡诺图的画法和简化方法。
掌握逻辑函数的卡诺图化简和最小项、最大项的表达式。
第四章：触发器及其应用4.1 触发器概述了解触发器的定义、特点和分类。
掌握触发器的基本工作原理和真值表。
4.2 常用触发器介绍SR触发器、JK触发器、T触发器、边沿触发器等常用触发器的功能和应用。
分析触发器的时序图和逻辑图。
第五章：时序逻辑电路5.1 时序逻辑电路概述了解时序逻辑电路的定义、特点和分类。
掌握时序逻辑电路的输入输出关系。
5.2 常用时序逻辑电路介绍计数器、寄存器、序列检测器等常用时序逻辑电路的功能和应用。
分析时序逻辑电路的状态转换图和逻辑图。
第六章：数字电路设计方法6.1 数字电路设计概述了解数字电路设计的目标和基本步骤。
掌握数字电路设计的方法和工具。
6.2 数字电路设计方法介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。
掌握数字电路设计的模块化思想和层次化设计方法。
第七章：Verilog硬件描述语言7.1 Verilog语言概述了解Verilog语言的特点、优势和应用领域。
掌握Verilog语言的基本语法和数据类型。
门电路及组合逻辑电路
间歇故障
由元器件老化、温度变化等引起的时好时坏的故障。
瞬态故障
由电磁干扰、静电放电等引起的短暂性故障。
故障诊断方法和技术
直观检查法
通过直接观察电路元器 件、连接线等是否异常
来判断故障。
逻辑笔测试法
利用逻辑笔测试电路各 点的逻辑状态，通过对
比分析找出故障。
替换法
用好的元器件替换怀疑 有问题的元器件，观察
寄存器传输控制电路设计
寄存器选择电路设计
根据控制信号选择相应的寄存器进行数据传输。
数据传输控制电路设计
控制数据的输入、输出以及寄存器之间的数据 传输。
时序控制电路设计
产生时序信号，控制寄存器传输操作的时序关系。
06 故障诊断与可靠性考虑
常见故障类型及原因
永久故障
由元器件损坏、电路连接错误等引起的不可恢复的故障。
门电路及组合逻辑电路
contents
目录
• 门电路基本概念与原理 • 基本门电路分析与设计 • 组合逻辑电路分析方法 • 常见组合逻辑功能模块介绍 • 组合逻辑电路设计实例分析 • 故障诊断与可靠性考虑
01 门电路基本概念与原理
门电路定义及作用
门电路定义
门电路是数字逻辑电路的基本单元，用于实现基本的逻辑运算功能。
定期维护和检测
对电路进行定期维护和检测，及时发现并处 理潜在故障。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
通过求补码的方式实现二进制数的减法运算，同 样需要使用基本逻辑门电路。
乘法器设计
将乘法运算转换为加法和移位操作，通过组合逻 辑电路实现乘法功能。
比较器设计
等于比较器
比较两个输入信号是否相等，输出相应的电平信号。
由元器件老化、温度变化等引起的时好时坏的故障。
瞬态故障
由电磁干扰、静电放电等引起的短暂性故障。
故障诊断方法和技术
直观检查法
通过直接观察电路元器 件、连接线等是否异常
来判断故障。
逻辑笔测试法
利用逻辑笔测试电路各 点的逻辑状态，通过对
比分析找出故障。
替换法
用好的元器件替换怀疑 有问题的元器件，观察
寄存器传输控制电路设计
寄存器选择电路设计
根据控制信号选择相应的寄存器进行数据传输。
数据传输控制电路设计
控制数据的输入、输出以及寄存器之间的数据 传输。
时序控制电路设计
产生时序信号，控制寄存器传输操作的时序关系。
06 故障诊断与可靠性考虑
常见故障类型及原因
永久故障
由元器件损坏、电路连接错误等引起的不可恢复的故障。
门电路及组合逻辑电路
contents
目录
• 门电路基本概念与原理 • 基本门电路分析与设计 • 组合逻辑电路分析方法 • 常见组合逻辑功能模块介绍 • 组合逻辑电路设计实例分析 • 故障诊断与可靠性考虑
01 门电路基本概念与原理
门电路定义及作用
门电路定义
门电路是数字逻辑电路的基本单元，用于实现基本的逻辑运算功能。
定期维护和检测
对电路进行定期维护和检测，及时发现并处 理潜在故障。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
通过求补码的方式实现二进制数的减法运算，同 样需要使用基本逻辑门电路。
乘法器设计
将乘法运算转换为加法和移位操作，通过组合逻 辑电路实现乘法功能。
比较器设计
等于比较器
比较两个输入信号是否相等，输出相应的电平信号。
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t
矩形波
t
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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 如： 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
+3 V 0 +3 V 0 0
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10.1.2 逻辑代数运算法则
1. 常量与变量的关系 自等律 A 0 A 0-1律 重叠律 还原律
A 1 A A 1 1 A0 0 A A A A A A
AA 互补律 A A 1
交换律 A B B A
0V A 3V 0V B 3V 0V C 3V
DA DB DC
10.2.1 二极管“与” 门电 “与” 门逻辑状态表 路
A
0 0 0 0 1 1 1 1
B
0 0 1 1 0 0 1 1
C
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
0 0 0 0 0 0 0 1
+U 12V
R Y
3V 0V
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电路的工作原理和功能。 5. 学会数字集成电路的使用方法。
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补充： 脉冲信号
1. 模拟信号
电子电路中的信号
模拟信号
数字信号
模拟信号：随时间连续变化的信号 正弦波信号
t
三角波信号
t
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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，晶体管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
（4）吸收 法： 例 4： 化简
ABC A B C AB C ABC BC AC
运用吸收律 A AB A 消除多余的项。
Y AB AC BC A( B C ) BC A BC BC AB A B 吸收 A BC A AB A B
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高电平
电平的高低 UCC 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 0V 逻辑。若无特 殊说明，均采 用正逻辑。
1
低电平 0
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输入A、B、C不全为“1”， 输出 Y 为“0”。 输入A、B、C全为高电平 “1”，输出 Y 为“1”。 电路
10.2 分立元件门电路
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。 下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与”、
证明： A AB A AB AB
A+AB = A A B( A A) A B （5）AB ( AB ) A 对偶式 （6）( A B )( A B ) A
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10.1.3 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
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第10章 门电路和组合逻辑电路
本章要求：
1. 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、CMOS门 电路的特点。 2. 会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。 3. 会分析和设计简单的组合逻辑电路。 4. 理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
0 1 1 1 1 1 1 1
R
3V 3V 0V
Y
12V
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逻辑表达式： Y=A+B+C “或” 门逻辑状态表
10.2.3 二极管“或” 门电 路
“或”逻辑 3. 逻辑关系：
A
0 0 0 0 1 1 1 1
B
0 0 1 1 0 0 1 1
Y
A B C
“与非”门 逻辑表达式： Y=A
B C
有“0”出“1”，全“1”出 “0”
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“或非” 门电路
A B C
>1
“或”门
1
Y
“或非” 门逻辑状态表
A
0 0 0 0 1 1 1 1
B
0 0 1 1 0 0 1 1
C
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
1 0 0 0 0 0 0 0
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反演律
A B A B
A 1 1 0 0 B 1 0 1 0
A B A B
A B
1 0 0 0
列状态表证明：
A B
0 0 1 1 0 1 0 1
A B
1 0 0 0
A B A B
1 1 1 0 1 1 1 0
吸收律
(1) A+AB = A 对偶式 (2) A(A+B) = A
10.3.3 与或非门电路
与或非门的电路符号
与或非门电路的表达式为
Y A B C
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与或非门电路的真值表
A B
。
C
Y A B C
1 0 1 0 1 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
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2. “或”逻辑关系
A + 220V
真值表
A
Y 0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 1 1 1
B
-
逻辑表达式：
Y=A+B
“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。
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3. “非”逻辑关系
+ 220V -
R
A
状态表 Y
A
0 1
Y
1 0
逻辑表达式：Y =
A
“非”逻辑关系是否定或相反的意思。
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21.3 分立元件逻辑门电路
门电路的概念
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。 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。
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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。
A B A( A B ) AB （4）
A ( A B) （3）
对偶式
“或”、“非”的意义。
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1. “与”逻辑关系
A B
+ 220V -
状态表
A
Y 0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 0 0 1
逻辑表达式：
Y=A•B
“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。 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。
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10.1 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10章 门电路和组合逻辑电路
补充： 脉冲信号 补充： 晶体管的开关作用 21.3 分立元件门电路 21.4 TTL门电路 21.5 MOS门电路 21.6 逻辑代数 21.7 组合逻辑电路的分析与综合 21.8 加法器 21.9 编码器 21.10 译码器和数字显示 21.10 数据分配器和数据选择器 21.12 应用举例
代数化简法
卡诺图法
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2.应用逻辑代数运算法则化简 （1）并项法 利用公式 A A 1 ，消除当中的一些变量。 例1： 化简 Y ABC AB C AB C ABC
（2）配项法：利用 A A 1 ， 例2：化简 Y AB A C BC
C
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
0 1 1 1 1 1 1 1
即：有“1”则“1”， 全“0”为“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
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10.2.3 三极管“非” 门电 路
1. 电路
+UCC RC
“1” “0” A 饱和 截止
“非” 门逻辑状态表
矩形波
t
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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 如： 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
+3 V 0 +3 V 0 0
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10.1.2 逻辑代数运算法则
1. 常量与变量的关系 自等律 A 0 A 0-1律 重叠律 还原律
A 1 A A 1 1 A0 0 A A A A A A
AA 互补律 A A 1
交换律 A B B A
0V A 3V 0V B 3V 0V C 3V
DA DB DC
10.2.1 二极管“与” 门电 “与” 门逻辑状态表 路
A
0 0 0 0 1 1 1 1
B
0 0 1 1 0 0 1 1
C
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
0 0 0 0 0 0 0 1
+U 12V
R Y
3V 0V
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电路的工作原理和功能。 5. 学会数字集成电路的使用方法。
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补充： 脉冲信号
1. 模拟信号
电子电路中的信号
模拟信号
数字信号
模拟信号：随时间连续变化的信号 正弦波信号
t
三角波信号
t
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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，晶体管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
（4）吸收 法： 例 4： 化简
ABC A B C AB C ABC BC AC
运用吸收律 A AB A 消除多余的项。
Y AB AC BC A( B C ) BC A BC BC AB A B 吸收 A BC A AB A B
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高电平
电平的高低 UCC 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 0V 逻辑。若无特 殊说明，均采 用正逻辑。
1
低电平 0
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输入A、B、C不全为“1”， 输出 Y 为“0”。 输入A、B、C全为高电平 “1”，输出 Y 为“1”。 电路
10.2 分立元件门电路
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。 下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与”、
证明： A AB A AB AB
A+AB = A A B( A A) A B （5）AB ( AB ) A 对偶式 （6）( A B )( A B ) A
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10.1.3 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
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第10章 门电路和组合逻辑电路
本章要求：
1. 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、CMOS门 电路的特点。 2. 会用逻辑代数的基本运算法则化简逻辑函数。 3. 会分析和设计简单的组合逻辑电路。 4. 理解加法器、编码器、译码器等常用组合逻辑
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
0 1 1 1 1 1 1 1
R
3V 3V 0V
Y
12V
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逻辑表达式： Y=A+B+C “或” 门逻辑状态表
10.2.3 二极管“或” 门电 路
“或”逻辑 3. 逻辑关系：
A
0 0 0 0 1 1 1 1
B
0 0 1 1 0 0 1 1
Y
A B C
“与非”门 逻辑表达式： Y=A
B C
有“0”出“1”，全“1”出 “0”
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“或非” 门电路
A B C
>1
“或”门
1
Y
“或非” 门逻辑状态表
A
0 0 0 0 1 1 1 1
B
0 0 1 1 0 0 1 1
C
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
1 0 0 0 0 0 0 0
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反演律
A B A B
A 1 1 0 0 B 1 0 1 0
A B A B
A B
1 0 0 0
列状态表证明：
A B
0 0 1 1 0 1 0 1
A B
1 0 0 0
A B A B
1 1 1 0 1 1 1 0
吸收律
(1) A+AB = A 对偶式 (2) A(A+B) = A
10.3.3 与或非门电路
与或非门的电路符号
与或非门电路的表达式为
Y A B C
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与或非门电路的真值表
A B
。
C
Y A B C
1 0 1 0 1 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
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2. “或”逻辑关系
A + 220V
真值表
A
Y 0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 1 1 1
B
-
逻辑表达式：
Y=A+B
“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。
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3. “非”逻辑关系
+ 220V -
R
A
状态表 Y
A
0 1
Y
1 0
逻辑表达式：Y =
A
“非”逻辑关系是否定或相反的意思。
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21.3 分立元件逻辑门电路
门电路的概念
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。 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。
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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。
A B A( A B ) AB （4）
A ( A B) （3）
对偶式
“或”、“非”的意义。
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1. “与”逻辑关系
A B
+ 220V -
状态表
A
Y 0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 0 0 1
逻辑表达式：
Y=A•B
“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。 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。
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10.1 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10章 门电路和组合逻辑电路
补充： 脉冲信号 补充： 晶体管的开关作用 21.3 分立元件门电路 21.4 TTL门电路 21.5 MOS门电路 21.6 逻辑代数 21.7 组合逻辑电路的分析与综合 21.8 加法器 21.9 编码器 21.10 译码器和数字显示 21.10 数据分配器和数据选择器 21.12 应用举例
代数化简法
卡诺图法
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2.应用逻辑代数运算法则化简 （1）并项法 利用公式 A A 1 ，消除当中的一些变量。 例1： 化简 Y ABC AB C AB C ABC
（2）配项法：利用 A A 1 ， 例2：化简 Y AB A C BC
C
0 1 0 1 0 1 0 1
Y
0 1 1 1 1 1 1 1
即：有“1”则“1”， 全“0”为“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
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10.2.3 三极管“非” 门电 路
1. 电路
+UCC RC
“1” “0” A 饱和 截止
“非” 门逻辑状态表