21chapter21门电路与组合逻辑电路
门电路及组合逻辑电路.pptx
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2、二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(1011.01)2＝ 1×23 +0×22 ＋1×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
B
E
Y
A断开、B接通，灯不亮。
A
B
E
Y
A接通、B断开，灯不亮。
A、B都接通，灯亮。
两个开关必须同时接通， 灯才亮。逻辑表达式为：
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Ｙ＝ＡＢ
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯灭记作0。 可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 断开 断开 断开 闭合 闭合 断开 闭合 闭合
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三、二进制数与八进制数的相互转换
（1）二进制数转换为八进制数： 将二进制数由小数点开始， 整数部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，不够3位补 零，则每组二进制数便是一位八进制数。(三位聚一位)
0 0 1 1 0 1 0 1 0 . 0 1 0 ＝ (152.2)8
（2）八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进
Ｙ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋… 开关A，B并联控制灯泡Y
A
B
E
Y
电路图
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A
A
B
E
Y
A、B都断开，灯不亮。
A
B
E
Y
A断开、B接通，灯亮。
A
B
B
E
Y
E
Y
A接通、B断开，灯亮。
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”。
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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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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 练习题
第21章门电路和组合逻辑电路30646逻 辑 符 号 图 如 图 所 示， 其 逻 辑 式 为 ( ) 。
(a) F ＝AB (b) F ＝AB (c) F ＝A B +(d) F ＝A B +40649图 示 逻 辑 符 号 的 逻 辑 状 态 表 为 ( )。
&A FB50653逻 辑 符 号 如 图 所 示， 表 示 “ 或” 门 的 是( ) 。
&AFB≥1AFB&A FB=1A FB()a ()b ()c ()d60664逻 辑 图 和 输 入 A 的 波 形 如 图 所 示， 输 出 F 的 波 形 为 ( )。
"0"1AF()a ()b (c)AFF90707在 正 逻 辑 条 件 下， 如图 所 示 逻 辑 电 路 为( ) 。
(a)“ 与 非” 门 (b) “ 与” 门(c) “ 或” 门(d) “ 或 非” 门AB CF100735下 列 逻 辑 式 中，正 确 的逻 辑 公 式 是( )。
(a) A =1(b)A =0(c)A =A110754逻 辑 式F =A B +B D+A B C +AB C D ，化 简 后 为( )。
(a) F =AB BC +(b)F =A B +C D (c) F =A B + B D120758逻 辑 式F =A BC +ABC +A B C ，化 简 后 为( )。
(a) F =A B +B C(b) F =A C +AB (c) F =A C +BC130766图 示 逻 辑 电 路 的 逻 辑 式 为( )。
(a) F =AB C +(b)F =()A B C +(c)F =AB +C&≥1FAB C140772图 示 逻 辑 电 路的 逻 辑 式 为( )。
(a) F = AB A B ()+ (b) F =AB ()AB(c) F =()A B AB +150791逻 辑 图 和 输 入A ，B 的 波 形 如 图 所 示， 分 析 当 输 出 F 为“1”的 时 刻 应 是( )。
《数字电子技术》教学课件(高教社) 第二章 门电路与组合逻辑电路 2.2.2知识点：CMOS门电路-教学文稿
3. CMOS电路的正确使用
（3）CMOS传输门组成的双向模拟开关 • 为了使输入保护电路电流容量不超限（一般为lmA），在可能出现较大输入 电流的场合，应采取以下保护措施： 3）在输入端接有长线时，可能因分布电容、分布电容产生寄生振荡，亦应 在长线与输入端之间加限流电阻，其阻值可按UDD/lmA计算，如图所示：
3. CMOS电路的正确使用
（3）CMOS传输门组成的双向模拟开关 • 为了使输入保护电路电流容量不超限（一般为lmA），在可能出现较大输入 电流的场合，应采取以下保护措施： 1）在输入端接低内阻信号源时，应在输入端与信号源之间串大限流电阻， 以保证输入保护二极管导通时，电流不超过lmA。 2）在输入端接有大电容时，应在输入端与电容之间接保护电阻RP，其阻值 可按UC/1mA计算。此处UC为电容上的电压(单位为V)。如图
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电单工电击子此技处术 编辑母版标题样式
主 讲：
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讲授内容
第二章：门电路与组合逻辑电路 知识点 CMOS门电路
1. 常用CMOS逻辑门
（1）CMOS非门电路
负载管 P 沟道 +UDD
GS
T2
A
D
Y
T1
GS 驱动管 N 沟道
Y= A
A= 1 时，T1导通， T2截止，Y = 0 PMOS管
3. CMOS电路的正确使用
（3）CMOS传输门组成的双向模拟开关 • 因为CMOS电路存在寄生三极管效应而产生的锁定效应，使其在电源电压 UDD超限、UI超限和UO超限时不能正常工作，所以首先应保证电源电压的波动 不超过限度，输入、输出电压不超过电源电压的范围。还可以采取以下的防护 措施： 2）在电源输入端UDD处加去耦电路，如图2-21所示，以确保UDD可能出现的 瞬间高压得到缓解。
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 数字电路概述数字电路的定义数字电路的特点数字电路的应用领域1.2 数字电路的基本概念逻辑值和逻辑运算逻辑门和逻辑函数逻辑函数的表示方法1.3 数字电路的分类组合逻辑电路时序逻辑电路混合逻辑电路第二章：门电路2.1 基本门电路与门（AND gate）或门（OR gate）非门（NOT gate）2.2 复合门电路与非门（AND-NOR gate）或非门（OR-NAND gate）与或门（AND-OR gate）或与门（OR-AND gate）2.3 门电路的应用逻辑门电路的设计方法门电路在数字系统中的应用实例第三章：组合逻辑电路3.1 组合逻辑电路概述组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的应用领域3.2 组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的设计方法3.3 常见的组合逻辑电路加法器（Adder）减法器（Subtractor）多路选择器（Multiplexer）编码器（Enr）译码器（Der）第四章：逻辑函数和逻辑门的关系4.1 逻辑函数的定义和表示方法逻辑函数的定义逻辑函数的表示方法4.2 逻辑函数的性质和运算规则逻辑函数的性质逻辑函数的运算规则4.3 逻辑函数的化简方法逻辑函数化简的意义常用的逻辑函数化简方法第五章：组合逻辑电路的设计实例5.1 组合逻辑电路设计实例一：4位加法器设计要求电路原理图逻辑表达式5.2 组合逻辑电路设计实例二：2位乘法器设计要求电路原理图逻辑表达式5.3 组合逻辑电路设计实例三：数字信号处理器设计要求电路原理图逻辑表达式第六章：时序逻辑电路6.1 时序逻辑电路概述时序逻辑电路的定义时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的应用领域6.2 触发器（Flip-Flop）基本触发器类型触发器的真值表和时序图触发器的功能描述6.3 计数器（Counter）计数器的定义和分类同步计数器和异步计数器计数器的应用实例第七章：数字电路仿真软件的使用7.1 数字电路仿真软件概述数字电路仿真软件的定义数字电路仿真软件的作用常见数字电路仿真软件介绍7.2 Proteus软件的使用Proteus软件的安装与启动Proteus软件的基本操作Proteus软件在数字电路设计中的应用实例7.3 Multisim软件的使用Multisim软件的安装与启动Multisim软件的基本操作Multisim软件在数字电路设计中的应用实例第八章：数字电路的测试与维护8.1 数字电路测试的目的和意义数字电路测试的定义数字电路测试的目的和意义数字电路测试的分类8.2 数字电路测试方法静态测试方法动态测试方法测试序列的设计方法8.3 数字电路的维护数字电路维护的基本原则数字电路维护的方法和技巧数字电路维护中常见问题及解决方法第九章：数字电路在实际应用中的案例分析9.1 数字电路在通信系统中的应用通信系统的基本原理数字电路在通信系统中的应用实例9.2 数字电路在计算机系统中的应用计算机系统的基本组成数字电路在计算机系统中的应用实例9.3 数字电路在工业控制系统中的应用工业控制系统的基本原理数字电路在工业控制系统中的应用实例第十章：课程总结与拓展学习10.1 课程总结门电路及组合逻辑电路的基本概念数字电路的设计方法与步骤数字电路在实际应用中的案例分析10.2 拓展学习建议数字电路领域的最新研究动态推荐的学习资料和参考书籍实践项目与课程设计的建议重点和难点解析重点环节1：逻辑值和逻辑运算逻辑值是数字电路中的基础，包括逻辑0和逻辑1。
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。
dz21
0V 3V 3V
真值表
输 A 0 0 1 1 入 B 0 1 0 1 输出 F 0 1 1 1
（1-17）
21.3.4 “非”逻辑 A条件具备时 ，事件F不发生；A不具备 时，事件F发生。 R E 逻辑符号
A
F
A
F
（1-18）
逻辑式
FA
逻辑非 逻辑反
真值表
A 0 1
F 1 0
（1-19）
三极管非门
零偏，称为临界饱和状态，对应E点。此时的集电极电流用ICS表示，基极 电流用IBS表示，有: VCC - 0.7V VCC I V I CS I BS CS CC RC RC RC 再减小Rb ，IB 会继续增加，但IC 不会再增加，三极管进入饱和状态。 饱和时的UCE电压称为饱和压降UCES，其典型值为：UCES≈0.3V。 三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞ 电压条件为：集电结和发射结均正偏
+12V +3V
嵌位二极管
R1 D
A
R2
F
（三极管的饱和压降 假设为0.3V）
uA 3V uF 0.3 3.3
真值表
输 A 0 1 入 输 出 F 1 0
0V
（1-20）
+12V +3V +12V R1 R2 D
A B
D1 D2
F
二极管与门
三极管非门
与非门
（1-21）
几种常用的逻辑关系逻辑 “与”、“或”、“非”是三种基本的 逻辑关系，任何其它的逻辑关系都可以 以它们为基础表示。
如RL用继电器线圈（J）替代，可以 实现对其它电路的控制。 +30V J &
220V
组合逻辑电路概述
2．或逻辑
图3-4 或逻辑举例
其中，开关A，B是决定逻辑事 件灯L亮还是不亮的两个条件。只要 A，B中有一个合上，灯L就亮，只有 A，B都不合上时，灯L才灭，如表33所示为或逻辑举例的因果关系表。
A
B
L
断
断
灭
断
合
亮
合
断
亮
合
合
亮
表3-3 或逻辑举例的因果关系表
如图3-5所示为或逻辑的逻辑电路符号， 称为或门电路。
Y0 F0 (I0 ，I1 ， ，In1) Y1 F1(I0 ，I1 ， ，In1) Ym1 Fm1(I0 ，I1 ， ，In1)
1.3 3种基本逻辑门及其 表示
1．与逻辑
如图3-2所示为与逻辑事件的举例。
图3-2 与逻辑举例
其中，开关A和B是决定逻辑事件灯L亮还是不亮的两个条件。 只有当A，B都合上时，灯L才会亮，否则灯L就不亮，如表3-1所 示为与逻辑举例的因果关系表。
A
L
断
亮
合
灭
表3-5 非逻辑举例的因果关系表
如图3-7所示为非逻辑的逻辑电路符号， 称为非门电路。
图3-7 非门逻辑符号
如表3-6所示为非逻辑的真值表，表示单值逻辑变量所有 可能取值所对应的逻辑事件的状态。
A
L
0
1
1
0
表3-6 非逻辑真值表
1.4 由3种基本逻辑门导出 的其他逻辑门及其表示
1．与非门
图3-10 与或非门组合电路及逻辑符号
如表3-9所示为与或非门的真值表。
A
B
C
D
L
0
0
0
0
1
0
0
0
门电路与组合逻辑电路
（2-2）
在电子电路中，用高、低电平分别表示逻辑1和 0两种逻辑状态。 正逻辑：高电平表示 “1”，低电平表示“0” 负逻辑：高电平表示“0”，低电平表示“1”
在本书中，采用的是正逻辑。
（2-3）
获得高低电平的基本原理：
+UCC
开关S打开，Vo=+UCC，输 出高电平；
R 输 Vo 出 信 号 S
共有2个逻辑状态
+12V +3V 嵌位二极管 D
YA
1 A
R1
A
R2
Y
Y
晶体管非门
“非”门图形符号
（2-21）
与非门电路
全“1”出 “0” 有“0”出 “1”
Y AB
+12V +12V +3V R1 R2
A B
D1
D2
D
Y1
Y
A B
＆
Y
二极管“与” 门
晶体管“非” 门
“与非”门图形 符号
“与非” 门
二极管或门
（2-18）
5.3.2 二极管或门电路
共有22个逻辑状态
A B D1 D2 Y
Y AB
A B
≥1
Y
-12V
二极管或门
“或”门图形符号
（2-19）
5.3.3 三极管非门电路
共有2个逻辑状态
+12V +3V 嵌位二极管 D
YA
R1
A
R2
Y
A 1 0
Y 0 1
晶体管非门
（2-20）
5.3.3 三极管非门电路
（2-14）
§5.3 最简单的与、或、非门电路
在电子电路中，逻辑门电路是由半导体二极管 或三极管实现的，在逻辑门电路中，有分立元 件电路，也有集成门电路。
组合逻辑电路
第三章 组合逻辑电路概述什么是组合逻辑电路?关于数字逻辑电路，当其任意时刻的稳固输出仅仅取决于该时刻的输入变量的取值，而与过去的输出状态无关，那么称该电路为组合逻辑电路，简称组合电路。
组合逻辑电路的方框图及特点组合逻辑电路示意框图如图3-1所示。
图3-1组合逻辑电路示意框图组合逻辑电路大体组成单元为门电路，组合逻辑电路没有输出端到输入端的信号反馈网络。
假设组合电路有n 个输入变量为110,...,-n I I I ， m 个输出变量为110,...,-m Y Y Y ，依照图3-1能够列出m 个输出函数表达式：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=-----),,,(),,,(),,,(110111101111000n m m n n I I I F Y I I I F Y I I I F Y (3-1-1)从输出函数表达式能够看出，当前输出变量只与当前输入变量有关，也确实是说，组合逻辑电路无经历性。
因此组合电路是无经历性电路。
0I 1I 1-n I .. . 输入变量. .. 0Y 1Y 1-m Y 输出变组合逻辑电路逻辑功能表示方式组合逻辑电路逻辑功能是指输出变量与输入变量之间的函数关系，表示形式有输出函数表达式、逻辑电路图、真值表、卡诺图等。
组合逻辑电路分类一、按组合电路逻辑功能分类经常使用的组合电路有加法器、数值比较器、编码器、译码器、数据选择器和数据分派器等。
由于组合电路设计的功能能够是任意转变的，因此那个地址只给出大体功能分类。
二、依照利用门电路类型分类有TTL、CMOS等类型。
三、依照门电路集成度分类有小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超大规模集成电路VLSI等，具体分类方式见第二章。
组合逻辑电路的分析方式组合逻辑电路的分析方式由给定的组合逻辑电路图通过必然的步骤推导出其功能的进程，称为组合逻辑电路的分析。
一、组合逻辑电路的分析步骤：那个地址所讨论的是小规模集成组合电路的分析步骤。
门电路及组合逻辑电路
•电子线路中的信号可以分成模拟信号和数字信号两大类。在 交流放大器和直流放大器中，电信号是随时间连续变化的模 拟信号，处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。另一类电 信号是在时间和数值上都不连续的离散信号，这种信号称为 数字信号。处理数字信号的电路称为数字电路。数字电路的 输出信号与输入信号之间都有一定的逻辑关系，所以也把数 字电路称为逻辑电路。
单元十 门电路及组合逻辑电路
学习目标
•掌握基本逻辑门与、或、非以及由它们构成复合逻辑 门的逻辑功能和图形符号。 •理解逻辑代数的基本运算法则并能够对逻辑函数表达 式进行化简。 •掌握组合逻辑电路的设计步骤和设计方法。 •了解优先编码器、显示译码器和LED数字显示器的工 作原理。
门电路及组合逻辑电路
1.非逻辑关系
在电路中，只有在开关A不闭合时，灯F才会 亮。而在开关A闭合时，灯F则不会亮，即结果的 发生与条件处于相反的状态，符合这一规律的逻 辑关系称为非逻辑关系。
单元十 门电路及组合逻辑电路
2.非门逻辑电路 实现非逻辑关系的电子电路称为非门电路，简称非门。
图（b）是三极管开关电路，当输入为高电平时，输出为低电 平；当输入为低电平时，输出为高电平，所以输出与输入呈现 非逻辑关系。非门也称反相器，逻辑表达式为
（三）组合逻辑电路的设 计
（1）根据逻辑功能列出 真值表。 （2）由真值表写出 逻辑式。
（3）将逻辑式 化简。
（合逻辑电路
三、 编码器
在数字电路中，将信息变换成二进制代码的过程，称为 编码。实现编码功能的组合逻辑电路称为编码器。例如，计 算机键盘就是由编码器组成的，每按下一个键，编码器就将 该按键的含义（控制信息）转换成一个计算机能够识别的二 进制数，用它去控制机器的运行。
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。
高中物理 最基础考点 考点21 与”门、“或”门和“非
考点21 与”门、“或”门和“非”门“与”门、“或”门和“非”门(选修3-1第二章：恒定电流的第十节简单的逻辑电路)★★★○○1、与门：它有两个输入端分别为A和B，有一个输出端Z，它的电路符号如图．输入A与输入B均是高电压，输出Z才是高电压的逻辑电路叫做与门．如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才发生，这种关系叫做“与”逻辑关系。
下表是反映与门的输入与输出之间的逻辑关系的真值表．输入输出A B Z00001010011 12、或门：它有两个输入端分别为A和B，有一个输出端Z，它的电路符号如图．输入A与输入B任何一个或者两个都为高电压时，输出Z才是高电压的逻辑电路叫做或门．如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系。
下表是反映与门的输入与输出之间的逻辑关系的真值表．输入输出A B Z00001 110 111 13、非门：非门只有一个输入端A，有一个输出端Z，它的电路符号如图所示，当输入端为高电压时，输出端为低电压，当全入端为低电压时，输出端为高电压的逻辑电路叫做非门。
输出状态与输入状态相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑关系。
下表是非门的真值表．输入输出A Z0 1101、数字电路的基本单元是逻辑电路，逻辑电路中最基本的电路叫做“门”电路，任何复杂的逻辑电路都由门电路组合而成，最基本的门电路是与门、或门和非门．“门”可看作是一种开关，当条件满足时，允许信号通过；如果条件不满足，则不允许信号通过．2、门电路也可以组合，一种组合是“与非门”电路，即它是由“与”门电路与“非”门电路组合而成的电路；另一种组合是“或非门”电路，即是由“或”门电路和“非”门电路组合而成的的电路，它们也都在名自的领域里起着重要的作用。
例：在集成电路中，经常用若干基本门电路组成复合门电路．图为两个基本门电路组合的逻辑电路，根据真值表，对虚线框内门电路类型及真值表内x的值的判断正确的是( )输入输入A B YA.“或”门，1 B．“或”门，0C．“与”门，1 D．“与”门，0【答案】B1、如图所示，甲、乙两图所表示的逻辑关系分别对应图丙和丁中的________、________．图L2112 【答案】丙；丁。
电工第七版上下册秦曾煌课件pptchapter21
第21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
Y 0 1 1 1 1 1 1 1
DB DC
R
Y 3V 0V
2. 工作原理
-U 12V
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‖。
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21.3.3 二极管“或” 门电 路 逻辑表达式： Y=A+B+C ―或” 门逻辑状态表
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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21.1 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
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定量说明门电路抗干扰能力
UO/V
4 A 3 2
B
输入 高电平 电压UIH
允许叠加干扰
1
0
D
E
高电平噪声容限 电压UNH—保证 输出低电平电压 的条件下所允许 叠加在输入高 电 平电压上的最大 噪声（或干扰） 电压。
门电路和组合逻辑
除法器设计
通过比较被除数和除数的大小 ，逐步减去除数并计数，实现
除法运算。
代码转换电路设计
二进制与BCD码转换
01
将二进制数转换为BCD码（Binary-Coded Decimal），以便与
十进制数进行转换。
BCD码与七段数码管驱动电路
译码器（Decoder）
功能
将二进制代码转换为相应 的输出信号。
类型
包括2-4译码器、3-8译码 器等，可根据需要选择不 同规格的译码器。
应用
用于实现数据分配、地址译码 等操作，如计算机内存地址译 码、多路选择器控制等。
数据选择器/分配器（Mux/Demux）
功能
数据选择器（Mux）从多个输入 信号中选择一个输出，数据分配 器（Demux）将一个输入信号
应用
用于实现信号的检测、判 断和控制，如ADC中的电 压比较、控制系统中的信 号比较等。
Part
05
复杂组合逻辑电路设计实例分 析
算术运算电路设计
加法器设计
通过全加器实现二进制数的加 法运算，可级联扩展为多位加
法器。
减法器设计
利用补码表示法实现减法运算 ，同样可通过级联方式实现多 位减法。
乘法器设计
符号表示
传输门通常用一个箭头表 示数据传输方向，控制信 号用C表示，数据信号用 D表示。
工作原理
当控制信号C为高电平时 ，传输门导通，数据信号 D可以从输入端传输到输 出端；当控制信号C为低 电平时，传输门关断，数 据信号D无法传输。
应用场景
传输门在数字电路中具有 广泛的应用，如用于实现 多路选择器、多路分配器 等组合逻辑电路。
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00 11 01 11 01 11 01 11
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21.3.4 三极管“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 -UBB
逻辑表达式：Y=A
逻辑符号
A
1
Y
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E
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21.3 分立元件门电路
21.3.1 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”、 “或”、“非”的意义。
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”
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3. TTL“与非”门特性及参数 (1) 电压传输特性：
输出电压 UO与输入电压 Ui的关系。
输入A、B、C全为低电平“0”，输出 Y 为“0”。
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21.3.3 二极管“或” 门电 路 逻辑表达式： Y=A+B+C “或” 门逻辑状态表
3. 逻辑关系：“或”逻辑
A B CY
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
00 00 01 01 10 10 11 11
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
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 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
“或非” 门电路
A B
>1
C
1
Y “或非” 门逻辑状态表
A B CY
“或”门 “非”门
0 0 01
0 0 10
A
>1
B C
Y
“或非”门
逻辑表达式： Y=A+B+C
01 01 10 10 11 11
00 10 00 10 00 10
有“1”出“0”，全“0”出 “1”
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1
D
E
电压。
0
1 23
UOFF
UUiO/FVFU是NL保=U证OF输F –U出IL为额定
高电平的90%时所对应的
允许叠加干扰 最大输入低电平电压。
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定量说明门电路抗干扰能力 高电平噪声容限
UO/V
A4
B
3
2
输入 高电平 电压UIH
允许叠加干扰
电压UNH—保证
输出低电平电压
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21.4.1 TTL“与非”门电 路
1. 电路
R1
R2
+5V
R4
T1
A B C
多发射极 三极管
T3 T2
T4 Y
E1
BT5
C
R3
E2 E3
R5
等效电路
输入级 中间级 输出级
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2. 工作原理 (1) 输入全为高电平“1”(3.6V)时
当某一输入端接高电平，其余输入端接低电 平 时，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流 IIH（A）。
当某一输入端接低电平，其余输入端接高电平 时，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流 IIL（mA）。
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1
&0
&
Y
R
1
1
若要保证输出为高电平，则对电阻值有限制
R IIL< UNL
的条件下所允许 叠加在输入高 电
平电压上的最大 噪声（或干扰）
1
D
E
电压。
0
12 UON
3
Ui /V UNH=UIH–UON
UON是保证输出为额定
低电平时所对应的最小输
入高电平电压。
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扇出系数NO 指一个“与非”门能带同类门的最大数目，它
表示带负载的能力。对于TTL“与非”门 NO 8。 输入高电平电流 IIH和输入低电平电流 IIL
第21章 门电路和组合逻辑电路
21.1 脉冲信号 21.2 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
21.3.2 二极管“与” 门电
逻路辑表达式：
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 10ຫໍສະໝຸດ 全“1”出“1”0 1 00
0 1 10
逻辑符号：
A B
&
C
1 0 00 1 0 10 1 1 00 Y 1 1 11
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1
D
E
典型值0.3V，
0
1 23
Ui /V 0.4V为合格
电压传输特性
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定量说明门电路抗干扰能力 低电平噪声容限电
UO/V
A4
B
3
0.9UOH
输入
压UNL—保证输出高 电平电压不低于额 定值90%的条件下
所允许叠加在输入
2
低电平 电压UIL
低电平电压上的最 大噪声（或干扰）
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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。
高电平 1
低电平 0
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21.3.2 二极管“与” 门电
路
“与” 门逻辑状态表
如图所示：
A1 B1 “1” E1
A2 B2 “0” E2
A3 B3 “0” E3
& A1 B1
总
&
线
&
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21.4.3 集电极开路“与非”门电路(OC
门)
1. 电路
+5V U 有
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21.1 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。
“与非” 门电路
A B
&
C
1
“与非” 门逻辑状态表 Y
A B CY
“与”门
“非”门
A B
&
Y
C
“与非”门
逻辑表达式： Y=A B C
0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10
有“0”出“1”，全“1”出 “0”
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2. “或”逻辑关系
A
+
B
220V
Y
-
逻辑表达式： Y = A + B
真值表 ABY
0
00
0 11
1 01
1 11
“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
+R
220V
AY
-
状态表
A
Y
0
1
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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21.4.2 三态输出“与非”门
A
&
三态输出“与非”状态表
B
Y
AB EY
E 逻辑符号
0 高阻
00 1 1
功能表
01 1 1
E1 Y AB
10 1 1 11 1 0
E0 输出高阻 表示任意态
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三态门应用： 可实现用一条总线分时传送 几个不同的数据或控制信号。
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21.3 分立元件逻辑门电路
21.3.1 门电路的概念