门电路和组合逻辑电路详解
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q第13章门电路和组合逻辑电路
简化分析
在分析过程中，可以合并或简化某些门电路，以简化整个电路的分析过程。
组合逻辑电路的设计
设计步骤
根据实际需求，确定输入和输出变量，使用真值表或逻辑表达式描述逻辑功能， 然后根据逻辑功能选择合适的门电路进行实现。
优化设计
在设计过程中，可以优化门电路的选择和布局，以减小电路的体积和功耗，提高 电路的性能和可靠性。
OR门
当所有输入都为低电平（0）时，输出才为 低电平（0）；只要有一个输入为高电平 （1），输出就为高电平（1）。
NAND门
与非门，当所有输入都为高电平时，输出 为低电平；只要有一个输入为低电平，输 出就为高电平。
NOT门
又称非门，输入为高电平时，输出为低电 平；输入为低电平时，输出为高电平。
输入和输出逻辑值
组合逻辑电路的基本概念
组合逻辑电路
真值表
由门电路组成的电路，用于实现逻辑 运算。
表示输入变量与输出变量之间逻辑关 系的表格。
输入变量和输出变量
输入到组合逻辑电路的信号称为输入 变量，从组合逻辑电路输出的信号称 为输出变量。
组合逻辑电路的分析
分析步骤
通过查看电路图，列出输入和输出变量，确定每个门电路的功能，并使用真值 表或逻辑表达式来描述整个电路的逻辑功能。
常用组合逻辑器件的使用
总结词
熟悉常用组合逻辑器件的特性和应用
详细描述
了解常用组合逻辑器件，如编码器、译码器 、数据选择器、比较器等的特性和工作原理 。掌握这些器件的应用场景和使用方法，能
够根据实际需求选择合适的器件。
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感谢您的观看
加法器
总结词
加法器是一种实现二进制加法运算的电 路。
在分析过程中，可以合并或简化某些门电路，以简化整个电路的分析过程。
组合逻辑电路的设计
设计步骤
根据实际需求，确定输入和输出变量，使用真值表或逻辑表达式描述逻辑功能， 然后根据逻辑功能选择合适的门电路进行实现。
优化设计
在设计过程中，可以优化门电路的选择和布局，以减小电路的体积和功耗，提高 电路的性能和可靠性。
OR门
当所有输入都为低电平（0）时，输出才为 低电平（0）；只要有一个输入为高电平 （1），输出就为高电平（1）。
NAND门
与非门，当所有输入都为高电平时，输出 为低电平；只要有一个输入为低电平，输 出就为高电平。
NOT门
又称非门，输入为高电平时，输出为低电 平；输入为低电平时，输出为高电平。
输入和输出逻辑值
组合逻辑电路的基本概念
组合逻辑电路
真值表
由门电路组成的电路，用于实现逻辑 运算。
表示输入变量与输出变量之间逻辑关 系的表格。
输入变量和输出变量
输入到组合逻辑电路的信号称为输入 变量，从组合逻辑电路输出的信号称 为输出变量。
组合逻辑电路的分析
分析步骤
通过查看电路图，列出输入和输出变量，确定每个门电路的功能，并使用真值 表或逻辑表达式来描述整个电路的逻辑功能。
常用组合逻辑器件的使用
总结词
熟悉常用组合逻辑器件的特性和应用
详细描述
了解常用组合逻辑器件，如编码器、译码器 、数据选择器、比较器等的特性和工作原理 。掌握这些器件的应用场景和使用方法，能
够根据实际需求选择合适的器件。
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加法器
总结词
加法器是一种实现二进制加法运算的电 路。
2022年实验7-门电路和组合逻辑电路
• 按照原电路图搭建电路，测试逻辑结果，与化简后的逻辑关系相验证。
• 实验任务5：半加器逻辑功能。
• 根据半加器的逻辑功能列出y和z的逻辑表达式，分析“半加”功能。
12
A
1
2
&
1
11
13
1
&
1
3
4
B
10
9
&
1
C
13
2022/4/15
A
1
B
1
4
&
2
6
=1
3
y
2
6
5
12
Y1
2
&
1
8
&
2
3
&
3
1
&
3
Y2
2
甚至更多的输入端口，参与相同
的逻辑运算。
2022/4/15
74LS20
实验七《门电路和组合逻辑电路》
& =1
74LS54
2
单个门电路实验：
• 实验内容1：4输入与非门74LS20功能测试。
• 实验内容2：2输入异或门74LS86功能测试。
• 实验内容3：2输入与非门74LS00的“门控功能”测试。
5
请开始实验……
• 注意事项：
• 注意连接电源和地，电源Vcc为+5V。
• TTL器件不使用的输入引脚，悬空表示逻辑
1，但建议连接确定电位：
• “与”逻辑：不使用的引脚需要接高电平：
• “或”逻辑：不使用的引脚需要接低电平：
2022/4/15
实验七《门电路和组合逻辑电路》
6
• 实验任务5：半加器逻辑功能。
• 根据半加器的逻辑功能列出y和z的逻辑表达式，分析“半加”功能。
12
A
1
2
&
1
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13
1
&
1
3
4
B
10
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&
1
C
13
2022/4/15
A
1
B
1
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&
2
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y
2
6
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Y1
2
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&
2
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&
3
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&
3
Y2
2
甚至更多的输入端口，参与相同
的逻辑运算。
2022/4/15
74LS20
实验七《门电路和组合逻辑电路》
& =1
74LS54
2
单个门电路实验：
• 实验内容1：4输入与非门74LS20功能测试。
• 实验内容2：2输入异或门74LS86功能测试。
• 实验内容3：2输入与非门74LS00的“门控功能”测试。
5
请开始实验……
• 注意事项：
• 注意连接电源和地，电源Vcc为+5V。
• TTL器件不使用的输入引脚，悬空表示逻辑
1，但建议连接确定电位：
• “与”逻辑：不使用的引脚需要接高电平：
• “或”逻辑：不使用的引脚需要接低电平：
2022/4/15
实验七《门电路和组合逻辑电路》
6
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。
电工学第20章门电路和组合逻辑电路
将输入变量所有的取值下对应的输出值找出来，列成表格， 王
即可得到逻辑状态表。
亚
军
制
作
电 工
20.2 基本门电路及其组合
学
Ｉ
电 子
一、逻辑电路的基本概念
技
术 部
4 逻辑函数
分 如果以逻辑运算中的逻辑变量作为输入，以运算结果作为输
出，当输入变量的取值确定后，输出的取值便随之而定。因
此，输出与输入是一种函数关系。这种函数关系称为逻辑函
技
术 部
1 二极管与门电路
分 • 与门逻辑状态表
AB
Y AB
Y
00
0
10
0
01
0
11
1
哈
• 与门逻辑符号
理 工
A
大
Y
学
B
王
• 与门逻辑函数式
亚 军
Y = A B
制 作
电 工
20.2 基本门电路及其组合
学
Ｉ
电 子
二、分立元器件基本逻辑门电路
技
术 部
2 二极管或门电路
分 • 或逻辑：在决定某一事件的各种条件中，只要有一个或一
Y1 Y2
与非门
哈
理
工
或非门
大
学
王 亚 军 制 作
电 工
20.3 TTL门电路
学
Ｉ
电 子
一、TTL与非门电路
1 TTL74系列与非门逻辑电路
技
术 部
+5 V
分
R1
R2
R4
T3
A B
T1
T2
D3
哈
Y
理 工
大
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
电工学概论之门电路和组合逻辑电路
第13章 门电路和组合逻辑电路
数字电路按照功能的不同分为两类： 组合逻辑电路；时序逻辑电路。
第 13 章 门电路和组合逻辑电路
第 14 章 触发器和时序逻辑电路
第13章 门电路和组合逻辑电路
数字电路按照功能的不同分为两类：组合逻辑电路； 时序逻辑电路。
组合逻辑电路的特点：只由逻辑门电路组成，它的输 出变量状态完全由当时的输入变量的组合状态来决定，而 与电路的原来状态无关，它不具有记忆功能。
第13章 门电路和组合逻辑电路
13.1 基本门电路及其组合
13.1.1 逻辑门电路的基本概念 门电路：实现各种逻辑关系的电路。
分析逻辑电路时只用两种 相反的工作状态，并用 1 或 0 表示。如开关接通用 1 表示， 开关断开用 0 表示。灯亮可用 1 表示，灯灭可用 0 表示。
正逻辑系统：高电位用 1 表示，低电位用 0 表示。
已知组合逻辑电路图，确定它们的逻辑功能。 分析步骤： (1)根据逻辑图，写出逻辑函数表达式 (2)对逻辑函数表达式化简或变换 (3)根据最简表达式列出状态表
(4)由状态表确定逻辑电路的功能
第13章 门电路和组合逻辑电路
[例 2] 分析下图逻辑电路的功能。
& AAB
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA B
& AB
&Y
&
B AB
Y AABB AB AAB B AB
Ai Bi
Si 全加器
Ci-1
CI CO Ci 逻辑符号
Ci-1：来自低位的进位 Ci：向高位的进位
A( A B) B( A B) AB AB AB
功能：当 A、B 取值不相同时， 输出为 1，是异或门。
A =1
B
数字电路按照功能的不同分为两类： 组合逻辑电路；时序逻辑电路。
第 13 章 门电路和组合逻辑电路
第 14 章 触发器和时序逻辑电路
第13章 门电路和组合逻辑电路
数字电路按照功能的不同分为两类：组合逻辑电路； 时序逻辑电路。
组合逻辑电路的特点：只由逻辑门电路组成，它的输 出变量状态完全由当时的输入变量的组合状态来决定，而 与电路的原来状态无关，它不具有记忆功能。
第13章 门电路和组合逻辑电路
13.1 基本门电路及其组合
13.1.1 逻辑门电路的基本概念 门电路：实现各种逻辑关系的电路。
分析逻辑电路时只用两种 相反的工作状态，并用 1 或 0 表示。如开关接通用 1 表示， 开关断开用 0 表示。灯亮可用 1 表示，灯灭可用 0 表示。
正逻辑系统：高电位用 1 表示，低电位用 0 表示。
已知组合逻辑电路图，确定它们的逻辑功能。 分析步骤： (1)根据逻辑图，写出逻辑函数表达式 (2)对逻辑函数表达式化简或变换 (3)根据最简表达式列出状态表
(4)由状态表确定逻辑电路的功能
第13章 门电路和组合逻辑电路
[例 2] 分析下图逻辑电路的功能。
& AAB
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA B
& AB
&Y
&
B AB
Y AABB AB AAB B AB
Ai Bi
Si 全加器
Ci-1
CI CO Ci 逻辑符号
Ci-1：来自低位的进位 Ci：向高位的进位
A( A B) B( A B) AB AB AB
功能：当 A、B 取值不相同时， 输出为 1，是异或门。
A =1
B
第20章门电路和组合逻辑电路.
第20章门电路和组合逻辑电路
一、重点难点分析
本章重点是：组合逻辑电路的分析与设计及常用组合逻辑电路
难点是：组合逻辑电路的设计
二、典型例题分析
例1：某车间有A,B,C,D 四台电动机，今要求：(1)A 机必须开机；(2)其他三台电动机中至少有两台开机．如不满足上述要求，则指示灯熄灭．设指示灯亮为“1”，灭为“0”．电动机的开机信号通过某种装置送到各白的输入端，使该输入端为“1”，否则为“”0”．试用“与非”门组成指示灯亮的逻辑图。
解：设电动机A ，B ，C ，D 为输入变量，Y 为输出变量接指示灯电路，根据题意列逻辑状态表如下：
从表中得逻辑表达式ABCD D ABC D C AB CD B A Y +++=
化简后得Y=ABD+ABC+ACD
因为要用“与非”门组成逻辑图，所以再把表达式转换为
ACD ABC ABD ACD ABC ABD Y ⋅⋅=++=
画出逻辑电路图如下
三、基本习题解答 1.列出逻辑状态表，分析下图所示电路的逻辑功能。
解：因A C B Y ⊕⊕=
故列出逻辑状态表如表所示．
从表中知二个输入变量中若有奇数个为“l ”，输出即为“1”．称“判奇”电路．。
门电路及组合逻辑电路
6
0110 1001 0101 1100
7
0111 1010 0100 1101
8
1000 1011 1100 1110
9
1001 1100 1101 1111
权 8421
2421
5421 码
0000 0001 0010 0011 0100 1000 1001 1010 1011 1100 5421
二、复合逻辑运算
1．与非 —— 由与运算 和 非运算组合而 成。
2．或非 —— 由或运算和 非运算组合 而成。
“与非”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
0
0
1
0
1
1
B
1
0
1
1
1
0
& L=A·B
“或非”真值Leabharlann 表 输入输出A
B
L
A
≥1
0
0
1
0
1
0
B
1
0
0
1
1
0
L=A+B
3、与或非门 由与门、或门和非门构成与或非门。
逻辑与（逻辑乘）的运算规则为：
+VCC （ +5V）
L=AB
R
D1
3kΩ
000 010 100 111 A
L
D2
与门的输入端可以有多个。下图为一 B
个三输入与门电路的输入信号A、B、
与门电路
C和输出信号F的波形图。
A B C F
2．或运算
A
B
V
L
A
≥1
L=A+B
B
第二十章 门电路和组合逻辑电路
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20.1 脉冲信号
在数字电路中,信号(电压和电流)是脉冲的. 在数字电路中,信号(电压和电流)是脉冲的. 脉冲是一种跃变信号,并且持续时间短暂. 脉冲是一种跃变信号,并且持续时间短暂. 是一种跃变信号
矩形波
尖顶波
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20.1 脉冲信号
以矩形波为例说明脉冲信号波形的一些参数
0.9A A 0.1A tr tf
脉冲幅度 A:脉冲信号变化的最大值. :脉冲信号变化的最大值. 从脉冲幅度的10%上升到 上升到90%所 脉冲上升时间 tr :从脉冲幅度的 上升到 所 需的时间. 需的时间. 从脉冲幅度的90%下降到 下降到10%所 脉冲下降时间 tf :从脉冲幅度的 下降到 所 需的时间. 需的时间.
回主页 总目录 章目录 上一页 下一页 退出
20.1 脉冲信号
0.9A 0.5A 0.1A tr T tf tp A
从上升沿的脉冲幅度的50%到下降沿 脉冲宽度 tp:从上升沿的脉冲幅度的 到下降沿 的脉冲幅度的50%所需的时间. 所需的时间. 的脉冲幅度的 所需的时间 脉冲周期 T:周期性脉冲信号相邻两个上升沿(或 :周期性脉冲信号相邻两个上升沿( 下降沿)的脉冲幅度的10%两点之间的时间间隔. 下降沿)的脉冲幅度的 两点之间的时间间隔. 两点之间的时间间隔 单位时间的脉冲数. 脉冲频率 f :单位时间的脉冲数.
讲课4学时,习题1学时. 讲课4学时,习题1学时.
回主页 总目录 章目录 上一页 下一页 退出
模拟信号: 模拟信号:电信号在时间上或数值上是连续变化 如温度和速度. 的,如温度和速度. 模拟电路:处理模拟信号的电路. 模拟电路:处理模拟信号的电路. 数字信号: 数字信号:电信号在时间上和数值上都是不连续 变化的,即所谓离散的,如尖顶波,矩形波. 变化的,即所谓离散的,如尖顶波,矩形波. 数字电路:处理数字信号的电路. 数字电路:处理数字信号的电路.
第二章计算机的逻辑电路-01详解
CPU
运算器 控制器
计算机
输入设备 存储器 输出设备
芯片
:
芯片
芯片
:
芯片
电路板
逻辑门 逻辑门
:
:
逻辑门 逻辑门
逻辑门 逻辑门
:
:
逻辑门 逻辑门
芯片
一、计算机中常用的组合逻辑电路
如果逻辑电路的输出状态仅和当时的输入状态 有关，而与过去的输入状态无关，称这种逻辑电 路为组合逻辑电路。常见的组合逻辑电路有：
（卡诺图化简）
1、加法器（4）
将 n 个全加器相连可得 n 位加法器
X1 Y1
X2 Y2
X3 Y3
X4 Y4
C1
C2
C3
C0
全加器
全加器
全加器
全加器
C4
F1
F2
F3
F4
每一级加法器的延迟2级门，设一级门延迟为t，4位加
法器的各级进位C1=2t，C2=4t，C3=6t，C4=8t。
各级结果F1-F4的延迟统一为2t。
Xn Yn Hn Cn
Xn
Hn
00 00
Yn
01 10
Cn
10 10
11 01
异或门的其他应用
可控原/反码输出电路
异或门的其他应用
数码比较器
异或门的其他应用
奇偶检测电路
1、加法器（2）
功能（真值）表：
Xn Yn Cn-1 Fn Cn
000 001 010 011 100 101 110 111
00 10 10 01 10 01 01 11
1位全加器的表示
Xn
Yn
Cn-1
全加器
Cn
逻辑门电路及组合逻辑电路讲解
A
A 0 1
F 1 0
有0出1 有1出0
1
F
A F
非门
非门的波形为：
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.1 逻辑代数及逻辑门电路
(二)复合逻辑运算及其复合门
用两个以上基本运算构成的逻辑运算。包括与非、或非、与或非、异 或和同或运算。和三个基本运算一样，它们都有集成门电路与之对应。 真值表（除与或非运算外）
F 1 0 0 1
两个变量取相同值时，输出为1；取不同值时，输出为0
同或逻辑
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.2 组合逻辑电路
例8-13 分析图8-33所示电路的逻辑功能。
ABC A ABC B ABC C
解 ① 写出逻辑表达式并化简
ABC B ABC A ABC C
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路
• 本章的主要内容：
1)基本逻辑运算及逻辑门电路 2)逻辑代数的基本运算法则、公理、定理，逻辑关 系式的化简 3)组合逻辑电路的分析及设计 4)加法器、编码器、译码器逻辑功能分析 重点：逻辑关系式的化简及组合逻辑电路的分析和 设计
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.1 逻辑代数及逻辑门电路
F ABC BD BD F A C D BD BD
CD AB 00
BD
01 1 5 13 1 1 3 7 15 11
11 2 1 1 6 14 10
10
00 01 11 10
0 4 12 8
1
1
1
ACD
AB C
1
9
1
BD
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.2 组合逻辑电路
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.1 逻辑代数及逻辑门电路
A 0 1
F 1 0
有0出1 有1出0
1
F
A F
非门
非门的波形为：
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.1 逻辑代数及逻辑门电路
(二)复合逻辑运算及其复合门
用两个以上基本运算构成的逻辑运算。包括与非、或非、与或非、异 或和同或运算。和三个基本运算一样，它们都有集成门电路与之对应。 真值表（除与或非运算外）
F 1 0 0 1
两个变量取相同值时，输出为1；取不同值时，输出为0
同或逻辑
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.2 组合逻辑电路
例8-13 分析图8-33所示电路的逻辑功能。
ABC A ABC B ABC C
解 ① 写出逻辑表达式并化简
ABC B ABC A ABC C
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路
• 本章的主要内容：
1)基本逻辑运算及逻辑门电路 2)逻辑代数的基本运算法则、公理、定理，逻辑关 系式的化简 3)组合逻辑电路的分析及设计 4)加法器、编码器、译码器逻辑功能分析 重点：逻辑关系式的化简及组合逻辑电路的分析和 设计
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.1 逻辑代数及逻辑门电路
F ABC BD BD F A C D BD BD
CD AB 00
BD
01 1 5 13 1 1 3 7 15 11
11 2 1 1 6 14 10
10
00 01 11 10
0 4 12 8
1
1
1
ACD
AB C
1
9
1
BD
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.2 组合逻辑电路
第八章 逻辑门电路及组合逻辑电路 8.1 逻辑代数及逻辑门电路
第七章 门电路和组合逻辑电路解读
0 1 0 1
E 1
F AB
输出高阻
0 1 1 1 1
高 1 1 0
E 0
表示任意态
三态门应用： 可实现用一条总线分时传送几
如图所示：
个不同的数据或控制信号。 &
A1 B1
A1 B1 “1” E1 A2 B2 “0” E2 A3 B3 “0” E3
&
总 线
&
三、 集电极开路的“与非”门
可由二极管、晶体管分立元件组成，或集成电路
第一节 分立元件门电路
高电平
采用正逻辑设高电平 UCC （约3V）为1，低电平 （0V）为0；二极管为 理想元件，正向导通管 压降为0V；晶体管工作 在截止或饱和导通状态， 饱和导通时集射极电压
U CE 0
1
低电平 0
0V
一、 二极管“与” 门电路
“与” 门逻辑状态表
+U 12V
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
F
0 0 0 0 0 0 0 1
R
0V A 3V 0V B 3V 0V C 3V 逻辑表达式：
VDC VDA VDB
F
3V 0V
F=A B C
输入不全为“1”，输出 为“0”
输入全为 “1”，输出为“1”
F=A+B+C
输入有一个 “1”，输出 为“1” 输入全为 “0”，输出 为“0”
即有“1”出 “1”
三、 晶体管“非” 门电 路
+UCC RC
“1” “0” A 截止 饱和
“非” 门逻辑状态表
第20章门电路和组合逻辑电路-王亚芳分析
尖顶波
t
矩形波
t
上翻 下翻 退出
南通大学电气工程学院
《电工学》课程
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：
+3 V 0 +3 V 0
0
3V 0 3V
正脉冲
负脉冲
上翻 下翻 退出
南通大学电气工程学院
《电工学》课程
脉冲信号的部分参数：
0.9A 0.5A 0.1A
(3) 逻辑符号
A
1
Y
上翻 下翻 退出
南通大学电气工程学院
《电工学》课程
20.2.3 基本逻辑门电路的组合
1. 与非门电路
A B
“与非” 门逻辑状态表
1
&
Y
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
1 1 1 0
“与”门
“非”门
A B
&
“与非”门
Y
有“0”出“1” 全“1”出“0”
逻辑表达式： Y=A B
3 3V 0V B 0V V
Y
0V R 3V
U
(2) 工作原理 输入A、B 有一个为“1”，输出Y 为“1”。 输入A、B 全为低电平“0”，输出Y 为“0”。 逻辑表达式：
-5V
Y=A+B
上翻 下翻 退出
南通大学电气工程学院
《电工学》课程
(3) 逻辑关系 “或”逻辑
“或” 门逻辑状态表
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
《电工学》课程
1. 二极管“与” 门电路
(1) 电路
+U 5V
DA
门电路和组合逻辑电路
(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”、“1”的 含义。
设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：
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 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。
12. 3.1 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”。
12. 3.1 加法器
加法器: 实现二进制加法运算的电路
如：
00 0 1
+ 00 1 1
进位
11
01 0 0
输入
X1
X2
组合逻辑电路
Xn
组合逻辑电路框图
...
Y1
Y2 输出
Yn
12. 2. 1 组合逻辑电路的分析
已知逻辑电路 确定 逻辑功能
分析步骤：
(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式 (2) 运用逻辑代数化简或变换 (3) 列逻辑状态表 (4) 分析逻辑功能
例 1：分析下图的逻辑功能
. . & Y2 A A B
2. 或门电路
逻辑表达式： Y=A+B+C
(3) 逻辑关系：“或”逻辑
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
“或” 门逻辑状态表
A B CY
00 00 01 01 10 10 11 11
首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的 含义。
设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：
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 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。
12. 3.1 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”。
12. 3.1 加法器
加法器: 实现二进制加法运算的电路
如：
00 0 1
+ 00 1 1
进位
11
01 0 0
输入
X1
X2
组合逻辑电路
Xn
组合逻辑电路框图
...
Y1
Y2 输出
Yn
12. 2. 1 组合逻辑电路的分析
已知逻辑电路 确定 逻辑功能
分析步骤：
(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式 (2) 运用逻辑代数化简或变换 (3) 列逻辑状态表 (4) 分析逻辑功能
例 1：分析下图的逻辑功能
. . & Y2 A A B
2. 或门电路
逻辑表达式： Y=A+B+C
(3) 逻辑关系：“或”逻辑
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
“或” 门逻辑状态表
A B CY
00 00 01 01 10 10 11 11
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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逻辑表达式： Y=A+B+C
1 1 00 1 1 10
有“1”出“0”，全“0”出 “1”
例：根据输入波形画出输出波形
A
&
A >1
B
Y1 B
Y2
A
B
Y1 Y2
有“01”出“01”，全“10”出 “10”
12.1.2 复合门
3. 与或非门电路
A
&
B
C
&
D
>1 1
Y
逻辑表达式： Y=A.B+C.D
逻辑符号
2. 或门电路
(1) 电路
03VV A
DA
03VV B
DB
033VV C
DC
Y 03V R
-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”。
第12章 逻辑门 和组合逻辑电路
12.1 逻辑门电路
12.3 组合逻辑电路的分析和设计
12.4 常用中规模组合逻辑功能器件
12.1 基本门电路
12.1.1 基本逻辑门电路
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。
(3) 列逻辑状态表
AB
Y
00 0 01 1 10 1
11 0
(4) 分析逻辑功能
Y= AB +AB
=A B
逻辑式
A
=1
Y
B
逻辑符号
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。
例 2：分析下图的逻辑功能
A
& A .B
B
1
&
A
& Y
&
74LS20
&
1234567
1234567
1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND (a)
1A 1B NC 1C 1D 1Y GND (b)
74LS00、74LS20管脚排列示意图
12. 6 组合逻辑电路的分析和设计
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。
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。
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。
2. 或门电路
逻辑表达式： Y=A+B+C
(3) 逻辑关系：“或”逻辑
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
“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
3. 非门电路
(1) 电路
+UCC RC 截饱止和
“非” 门逻辑状态表
A
Y
““10”” A RK
T Y ““01””
0
1
1
0
RB
逻辑符号
-UBB
(2) 逻辑表达式：Y=A A
1
Y
12.1.2 复合门
1. 与非门
A B
&
C
1
Y
“与”门 “非”门
A B
&
Y
C
“与非”门
逻辑表达式： Y=A B C
有“0”出“1”，全“1”出 “0”
“与非” 门逻辑状态表
输入
X1
X2
组合逻辑电路
Xn
组合逻辑电路框图
...
Y1
Y2 输出
Yn
12. 2. 1 组合逻辑电路的分析
已知逻辑电路 确定 逻辑功能
分析步骤：
(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式 (2) 运用逻辑代数化简或变换 (3) 列逻辑状态表 (4) 分析逻辑功能
例 1：分析下图的逻辑功能
. . & Y2 A A B
高电平 1
低电平 0
1. 与 门电路
(1) 电路
+U
12V
“与” 门逻辑状态表 A B CY
03V A
DA
DB
03V B
03V C
DC
(2) 工作原理
R
Y 03V
00 00 01 01 10 10 11 11
00 10 00 10 00 10 00 11
输入A、B、C不全为“1”，输出 Y 为“0”。
由逻辑代数运算法则：Y A B A B A B
& A
&
&
Y
&
B
12.1.3 集成逻辑门
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。
12.1.3 集成逻辑门
逻辑表达式： Y=A B C
“与非” 门逻辑状态表 A
A B CY
输入A、B、C全为高电平“1”，输出 Y 为“1”。
1. 与 门电路
逻辑表达式： Y=A B C “与” 门逻辑状态表
(3) 逻辑关系：“与”逻辑
A B CY
即：有“0”出“0”，
0 0
0 0
00 10
全“1”出“1”
0 1 00
0 1 10
逻
Y
10 11 11
10 00 11
B
0 0 01
C
& Y
0 0 11 0 1 01
“与非”门
0 1 1 1 有“0”出“1”
1 0 01 1 0 11 1 1 01
“与非”逻 辑关系
1 1 1 0 全“1”出“0”
U CC
4B
4A
4Y
3B
3A
3Y
14 13 12 11 10 9 8
&
&
74LS00
&
&
U 2D 3C 2B NC 2A 2Y CC 14 13 12 11 10 9 8
A B CY
00 00 01 01 10 10 11 11
01 11 01 11 01 11 01 10
12.1.2 复合门
2. 或非门
A B
>1
C
1
“或非” 门逻辑状态表
Y A B CY 0 0 01
“或”门
0 0 10
A
≥1
B
C
Y
0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10
“或非”门
A
& Y1
B
.A B
&
&
Y
. . Y3 B A B
(1) 写出逻辑表达式
Y = Y2 Y3 = A .AB B. A.B
(2) 应用逻辑代数化简
Y = A A. B B. A.B
= A .AB +B A.B = A .AB +B A.B = A .(A+B) +B (A. +B)
反演律 反演律
= AB +AB
A & >1
B C&
Y
D
例： 用 “与非”门构成基本门电路
(1) 应用“与非”门构成“与”门电路
由逻辑代数运算法则：Y AB AB
A
&
B
&
Y
(2)应用“与非”门构成“或”门
电由路逻辑代数运算法则：
A
&
Y AB AB AB
B
&
& Y
(3) 应用“与非”门构成“非”门电路
YA A
&
Y
(4) 用“与非”门构成“或非”门
1 1 00 1 1 10
有“1”出“0”，全“0”出 “1”
例：根据输入波形画出输出波形
A
&
A >1
B
Y1 B
Y2
A
B
Y1 Y2
有“01”出“01”，全“10”出 “10”
12.1.2 复合门
3. 与或非门电路
A
&
B
C
&
D
>1 1
Y
逻辑表达式： Y=A.B+C.D
逻辑符号
2. 或门电路
(1) 电路
03VV A
DA
03VV B
DB
033VV C
DC
Y 03V R
-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”。
第12章 逻辑门 和组合逻辑电路
12.1 逻辑门电路
12.3 组合逻辑电路的分析和设计
12.4 常用中规模组合逻辑功能器件
12.1 基本门电路
12.1.1 基本逻辑门电路
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。
(3) 列逻辑状态表
AB
Y
00 0 01 1 10 1
11 0
(4) 分析逻辑功能
Y= AB +AB
=A B
逻辑式
A
=1
Y
B
逻辑符号
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。
例 2：分析下图的逻辑功能
A
& A .B
B
1
&
A
& Y
&
74LS20
&
1234567
1234567
1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND (a)
1A 1B NC 1C 1D 1Y GND (b)
74LS00、74LS20管脚排列示意图
12. 6 组合逻辑电路的分析和设计
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。
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。
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。
2. 或门电路
逻辑表达式： Y=A+B+C
(3) 逻辑关系：“或”逻辑
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
“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
3. 非门电路
(1) 电路
+UCC RC 截饱止和
“非” 门逻辑状态表
A
Y
““10”” A RK
T Y ““01””
0
1
1
0
RB
逻辑符号
-UBB
(2) 逻辑表达式：Y=A A
1
Y
12.1.2 复合门
1. 与非门
A B
&
C
1
Y
“与”门 “非”门
A B
&
Y
C
“与非”门
逻辑表达式： Y=A B C
有“0”出“1”，全“1”出 “0”
“与非” 门逻辑状态表
输入
X1
X2
组合逻辑电路
Xn
组合逻辑电路框图
...
Y1
Y2 输出
Yn
12. 2. 1 组合逻辑电路的分析
已知逻辑电路 确定 逻辑功能
分析步骤：
(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式 (2) 运用逻辑代数化简或变换 (3) 列逻辑状态表 (4) 分析逻辑功能
例 1：分析下图的逻辑功能
. . & Y2 A A B
高电平 1
低电平 0
1. 与 门电路
(1) 电路
+U
12V
“与” 门逻辑状态表 A B CY
03V A
DA
DB
03V B
03V C
DC
(2) 工作原理
R
Y 03V
00 00 01 01 10 10 11 11
00 10 00 10 00 10 00 11
输入A、B、C不全为“1”，输出 Y 为“0”。
由逻辑代数运算法则：Y A B A B A B
& A
&
&
Y
&
B
12.1.3 集成逻辑门
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。
12.1.3 集成逻辑门
逻辑表达式： Y=A B C
“与非” 门逻辑状态表 A
A B CY
输入A、B、C全为高电平“1”，输出 Y 为“1”。
1. 与 门电路
逻辑表达式： Y=A B C “与” 门逻辑状态表
(3) 逻辑关系：“与”逻辑
A B CY
即：有“0”出“0”，
0 0
0 0
00 10
全“1”出“1”
0 1 00
0 1 10
逻
Y
10 11 11
10 00 11
B
0 0 01
C
& Y
0 0 11 0 1 01
“与非”门
0 1 1 1 有“0”出“1”
1 0 01 1 0 11 1 1 01
“与非”逻 辑关系
1 1 1 0 全“1”出“0”
U CC
4B
4A
4Y
3B
3A
3Y
14 13 12 11 10 9 8
&
&
74LS00
&
&
U 2D 3C 2B NC 2A 2Y CC 14 13 12 11 10 9 8
A B CY
00 00 01 01 10 10 11 11
01 11 01 11 01 11 01 10
12.1.2 复合门
2. 或非门
A B
>1
C
1
“或非” 门逻辑状态表
Y A B CY 0 0 01
“或”门
0 0 10
A
≥1
B
C
Y
0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10
“或非”门
A
& Y1
B
.A B
&
&
Y
. . Y3 B A B
(1) 写出逻辑表达式
Y = Y2 Y3 = A .AB B. A.B
(2) 应用逻辑代数化简
Y = A A. B B. A.B
= A .AB +B A.B = A .AB +B A.B = A .(A+B) +B (A. +B)
反演律 反演律
= AB +AB
A & >1
B C&
Y
D
例： 用 “与非”门构成基本门电路
(1) 应用“与非”门构成“与”门电路
由逻辑代数运算法则：Y AB AB
A
&
B
&
Y
(2)应用“与非”门构成“或”门
电由路逻辑代数运算法则：
A
&
Y AB AB AB
B
&
& Y
(3) 应用“与非”门构成“非”门电路
YA A
&
Y
(4) 用“与非”门构成“或非”门