门电路和组合逻辑电路1
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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。
门电路及组合逻辑电路ppt课件.ppt
二-十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进 制数中的 0 ~ 9 十个数码。简称BCD码。
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码， 因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421码。
2421码的权值依次为2、4、2、1；余3码由8421码加0011 得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字， 仅有一位代码不同，其它位相同。
即：(5555)10＝5×103 ＋5×102＋5×101＋5×100 又如：(209.04)10＝ 2×102 ＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4 ×10－2
（1）数制：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：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
A
&
B
≥1 &
C
&
D
(a) 与或非门的构成
A
FB C
& ≥1 F
D
(b) 与或非门的符号
F AB CD
4、异或
异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时， 逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。
异或的逻辑表达式为： L A B
“异或”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
=1
0
0
0
0
常用 BCD 码
十进制数 8421 码 余 3 码 格雷码 2421 码
0
0000 0011 0000 0000
1
0001 0100 0001 0001
2
0010 0101 0011 0010
用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码， 因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421码。
2421码的权值依次为2、4、2、1；余3码由8421码加0011 得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字， 仅有一位代码不同，其它位相同。
即：(5555)10＝5×103 ＋5×102＋5×101＋5×100 又如：(209.04)10＝ 2×102 ＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4 ×10－2
（1）数制：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：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2－2
A
&
B
≥1 &
C
&
D
(a) 与或非门的构成
A
FB C
& ≥1 F
D
(b) 与或非门的符号
F AB CD
4、异或
异或是一种二变量逻辑运算，当两个变量取值相同时， 逻辑函数值为0；当两个变量取值不同时，逻辑函数值为1。
异或的逻辑表达式为： L A B
“异或”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
=1
0
0
0
0
常用 BCD 码
十进制数 8421 码 余 3 码 格雷码 2421 码
0
0000 0011 0000 0000
1
0001 0100 0001 0001
2
0010 0101 0011 0010
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
门电路和组合逻辑电路
第９章门电路和组合逻辑电路数字电路一般可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路的特点是输出逻辑状态完全由当前输入状态决定。
门电路是组合逻辑电路的基本逻辑本章除介绍门电路外，将对组合逻辑电路的分析和设计方法，译码器、编码器、多路选择器等常用集成电路予以介绍。
９．１分立元件门电路在数字电路中，所谓“门”就是指实现基本逻辑关系的电路。
最基本的逻辑门是与门、或门和非门。
用基本的门电路可以构成复杂的逻辑电路，完成任何逻辑运算功能，这些逻辑电路是构成计算机及其他数字系统的重要基础。
逻辑门可以用电阻、电容、二极管、三极管等分立元件构成，这种门称为分立元件门。
９．１．１基本逻辑门电路１．与门实现与逻辑运算的电路称为与门，如图９－１（ａ）所示。
图９－１（ｂ）所示为与门的逻辑符号。
与门的状态真值表见表９－１。
表９－１与门的真值表２．或门实现或逻辑运算的电路称为或门，如图９－２（ａ）所示。
图９－２（ｂ）所示为或门的逻辑符号。
或门的状态真值表见表９－２。
表９－２或门的真值表３．非门实现非逻辑运算的电路称为非门，如图９－３（ａ）所示。
图９－３（ｂ）所示为非门的逻辑符号。
图９－３三极管非门电路和逻辑符号９．１．２复合逻辑门将与、或、非三种基本逻辑门适当组合可形成几种基本的复合逻辑门，实现这些逻辑关系的集成电路是最基本的逻辑元件。
常见的复合门有：１．与非门与非门电路相当于一个与门和一个非门的组合，可完成以下逻辑表达式的运算其特点是：仅当所有的输入端是高电平时，输出端才是低电平；只要输入端有低电平，输出必为高电平。
或以“有０出１，全１出０”助记。
与非门用图９－４（ａ）所示的逻辑符号表示。
２．或非门或非门电路相当于一个或门和一个非门的组合，可完成以下逻辑表达式的运算其特点是：仅当所有的输入端是低电平时，输出端才是高电平。
只要输入端有高电平，输出必为低电平。
或以“有１出０，全０出１”助记。
或非门用图９－４（ｂ）所示的逻辑符号表示。
门电路与组合逻辑电路
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电子技术基础
+V (+5V) CC Rb1 4kΩ 1V
3
Rc2 1.6kΩ
1
Rc4 130Ω
3
T4 截止 2 D 截止
2.1V A B C 3.6V
1 3
1.4V
1
T 22
饱和 0.7V
3 1
T1 倒置状态 R e2 1K
Vo 0.3V T 2 3 饱和
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(2)输入有低电平0.3V 时. 该发射结导通,VB1=1V.所以T2,T3都截止.由于T2截止, 流过RC2的电流较小,可以忽略,所以VB4≈VCC=5V ,使T4和 D导通,则有: VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6(V) +V CC 实现了与非门的逻辑功能的另一方面: Rc2 R c4 输入有低电平时,输出为高电平. R 130Ω 1.6kΩ b1 3 综合上述两种情况, 4kΩ 1 5V
工作原理: (1)当A,B,C全接为高电平5V时,二极管D1～D3都截 止,而D4,D5和T导通,且T为饱和导通, VL=0.3V,即输 出低电平. (2)A,B,C中只要有一个为低电平0.3V时,则VP≈1V, 2 A B C 0.3V V ≈1V 从而使D4,D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平. 该电路满足与非逻辑关系:
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7.1 基本逻辑门电路
一,二极管与门和或门电路 1.与门电路 .
+VCC (+5V) R 3kΩ D1 A D2 B L
A B
& L=AB
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2.或门电路 .
D1 A D2 B R 3kΩ L
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。
逻辑门电路及组合逻辑电路
一、组合电路的分析 组合电路的分析是根据给出的逻辑电路，从输入端开始逐
级推导出输出端的逻辑函数表达式，并依据该表达式，列出真 值表，从而确定该组合电路的逻辑功能。其分析步骤如下：
① 由逻辑图写出各门电路输出端的逻辑表达式；
②化简和变换各逻辑表达式； ③列写逻辑真值表； ④根据真值表和逻辑表达式，确定该电路的功能。
A ≥1
F B
或门
A
或门的波形为：
B
F
第3页/共39页
F 0 有1出1
全0出0
1
1
1
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
3.非运算、非逻辑、非门
真值表
A
F
有0出1
0
1 有1出0
逻辑关系：决定事件的条件满足，事 件不会发生；条件不满足时，事件才 发生。这就是非逻辑。
10
非逻辑的逻辑表达式为：F=A
真值表（除与或非运算外）
互为非 逻辑关系
逻辑变量 与非逻辑 或非逻辑 异或逻辑 同或逻辑
AB 00 01 10 11
逻辑门符号：
AB
A+B
A B A• B
1
1
0
1
1
Hale Waihona Puke 0101
0
1
0
0
0
0
1
A
=1
F
B
第5页/共39页
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
异或的逻辑式
Y=AB+AB 两个变量取相同值时，输出为0；取不同值时，输出为1
逻辑关系：决定事件的 全部条件都满足时，事 件才发生。这就是与逻 辑。
级推导出输出端的逻辑函数表达式，并依据该表达式，列出真 值表，从而确定该组合电路的逻辑功能。其分析步骤如下：
① 由逻辑图写出各门电路输出端的逻辑表达式；
②化简和变换各逻辑表达式； ③列写逻辑真值表； ④根据真值表和逻辑表达式，确定该电路的功能。
A ≥1
F B
或门
A
或门的波形为：
B
F
第3页/共39页
F 0 有1出1
全0出0
1
1
1
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
3.非运算、非逻辑、非门
真值表
A
F
有0出1
0
1 有1出0
逻辑关系：决定事件的条件满足，事 件不会发生；条件不满足时，事件才 发生。这就是非逻辑。
10
非逻辑的逻辑表达式为：F=A
真值表（除与或非运算外）
互为非 逻辑关系
逻辑变量 与非逻辑 或非逻辑 异或逻辑 同或逻辑
AB 00 01 10 11
逻辑门符号：
AB
A+B
A B A• B
1
1
0
1
1
Hale Waihona Puke 0101
0
1
0
0
0
0
1
A
=1
F
B
第5页/共39页
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
异或的逻辑式
Y=AB+AB 两个变量取相同值时，输出为0；取不同值时，输出为1
逻辑关系：决定事件的 全部条件都满足时，事 件才发生。这就是与逻 辑。
电子信息类专业-计算机电路基础-第9章门电路和组合逻辑电路1课件
(2) 了解TTL与非门和CMOS门电路的工作特点； (3) 掌握逻辑函数的表示方法，能用逻辑代数的运算规 则简 化函数表达式；
(4) 理解加法器、编码器、译码器、比较器和数据选择
第9章 门电路和组合逻辑电路 9.1 基本逻辑运算 9.2 集成逻辑门电路 9.3 逻辑函数 9.4 组合逻辑电路
模拟电路
9.2.2 CMOS门电路
以场效应晶体管为基础的集成电路
(1)CMOS非门电路
1）CMOS非门电路结构：图9.15所示。
载 输
管 入
V端用TA2增，；制强又作型把在两NM同管O一漏S硅管极晶作相片为连上接驱，，动并引管将出VT两并1，管作用栅为极增输相强出连型端接PYM。，O这引S 管样出作形并为成作
或逻辑运算表明：在决定一事件的各个条件中，只要具备一个 或一个以上的条件，该事件就会发生。或逻辑运算又称为逻辑加运 算。
图 9 . 3 ( c ) 所 示 是图或 逻9.3辑 运 算 的 或 门 符 号 。
2.或门电路
实现或逻辑关系运算的电路称为或门电路. 或门电路可用简单的二极管电路来实现，如图9.4电路。
第9章 门电路和组合逻辑电路
(时间: 5次课 10学时)
教学提示：
数字电路是处理数字信号的电路，研究的是输入信 号状态和输出信号状态之间的逻辑关系。数字信号只有0 和1两个状态。数字电路采用“逻辑代数”这一数学工具 来分析和描述，完全区别于模拟电路的分析、设计方法。
教学目标：
(1) 掌握与门、或门、非门、与非门、或非门的逻辑功 能；
平均传输延迟时间的大小反映了TTL与非门的开关特性，主要说明 了它的工作速度
4.其他类型的TTL门电路
(1) 集电极开路的与非门(OC门)
(4) 理解加法器、编码器、译码器、比较器和数据选择
第9章 门电路和组合逻辑电路 9.1 基本逻辑运算 9.2 集成逻辑门电路 9.3 逻辑函数 9.4 组合逻辑电路
模拟电路
9.2.2 CMOS门电路
以场效应晶体管为基础的集成电路
(1)CMOS非门电路
1）CMOS非门电路结构：图9.15所示。
载 输
管 入
V端用TA2增，；制强又作型把在两NM同管O一漏S硅管极晶作相片为连上接驱，，动并引管将出VT两并1，管作用栅为极增输相强出连型端接PYM。，O这引S 管样出作形并为成作
或逻辑运算表明：在决定一事件的各个条件中，只要具备一个 或一个以上的条件，该事件就会发生。或逻辑运算又称为逻辑加运 算。
图 9 . 3 ( c ) 所 示 是图或 逻9.3辑 运 算 的 或 门 符 号 。
2.或门电路
实现或逻辑关系运算的电路称为或门电路. 或门电路可用简单的二极管电路来实现，如图9.4电路。
第9章 门电路和组合逻辑电路
(时间: 5次课 10学时)
教学提示：
数字电路是处理数字信号的电路，研究的是输入信 号状态和输出信号状态之间的逻辑关系。数字信号只有0 和1两个状态。数字电路采用“逻辑代数”这一数学工具 来分析和描述，完全区别于模拟电路的分析、设计方法。
教学目标：
(1) 掌握与门、或门、非门、与非门、或非门的逻辑功 能；
平均传输延迟时间的大小反映了TTL与非门的开关特性，主要说明 了它的工作速度
4.其他类型的TTL门电路
(1) 集电极开路的与非门(OC门)
第二十章电工学-门电路和组合逻辑电路
电工与电子技术基础
tp
0.5A 0.9A 0.1A
A
tr
一、脉冲信号 的参数:
（1）脉冲幅度A: （2）脉冲前沿tr： （3）脉冲后沿tf： （4）脉冲宽度tp： （5）脉冲周期T： （6）脉冲频率f：
tf
T
脉冲信号变化的最大值。 从脉冲幅度的10%上升到90%所需的时间。 从脉冲幅度的90%下降到10%所需的时间。 从脉冲前沿幅度的50%到后沿50%所需的时间。 脉冲幅度的10%两点之间的时间间隔。 单位时间的脉冲数，f=1/T。
电工与电子技术基础
交换律 10、AB=BA 11、A+B=B+A 结合律 12、ABC=(AB)C=A(BC) 13、A+B+C=A+(B+C)=(A+B)+C 分配律 14、A(B+C)=AB+AC
15、A+BC=(A+B)(A+C) 证： (A+B)(A+C)=AA+AC+AB+BC=A+AC+AB+BC =A(1+C+B)+BC=A+BC
电工与电子技术基础
二、NMOS门电路：
1、NMOS“非”门电路（反相器） +UDD
T2
F A T1
NMOS“非”门电路
电工与电子技术基础
2、NMOS“与非”门电路
+UDD T3
F=AB
B A T2 F
T1
电工与电子技术基础
3、NMOS“或非”门电路
+UDD
T3
F=A+B T1 F B T2
A
注意：输入端管脚不能悬空！
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。
门电路和组合逻辑
基于加法器和移位寄存器实现 乘法运算，通常采用逐位相乘 和累加的方法。
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。
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。
第13章门电路和组合逻辑电路教材
学习要点逻辑门电路的逻辑符号及逻辑功能组合电路的分析方法和设计方法典型组合逻辑电路的功能13.1基本逻辑运算和基本逻辑门在逻辑运算中，最基本的逻辑运算有三种：与运算，或运算和非运算。
用来实现运算的电路，称为逻辑门，基本逻辑门有：与门。
或门和非门。
1. “与”门电路图示二极管“与”门电路，A,B,C是它的三个输入端，丫是输出端。
其图形符号如图。
o+U12VIA ----- M------ -------- YE ----- hi ---在采用正逻辑时，高电位（高电平）为“ T,低电位（低电平）为“ 0”。
“与” 逻辑关系可用下式表示：Y=A • C“与”门的输入端只要有一个为“ 0”，输出端就为“ 0”。
上图有三个输入端，输入信号有“ 1”和“0”两种状态，共有八种组合，因此可用下表列出八种组合，完整地表达所有可能的逻辑状态。
A B C Y00000010010001101000101011001111电路及其图形符号如果有一个以上的输入端为 入端全为“ 0”时，输出端 下式表示： &'Y=A+B+C3. “非”门电路 下图示的是晶体管“非”门电路及其图形符号。
截止, 器。
“非”13.22. “或”门电路 下图示是二极管“或”门I -U 12V“或”门的输入端只要有一个为“ 1”，输出端就为“1”。
“ 1”时，当然，输出端丫也为“ 1”。
只有当三个输 Y 才为“ 0”，此时三管都导通。
“或”逻辑关系可用“非”门电路只有一个输入端A.当A 为“ 1”(设其电位为3V )时，晶体管饱和，其集电极，即输出端丫为“0”(其电位在零伏附近)；当A 为“0”时，晶体管 输出端丫为“1”(其电位近似等于 %)。
所以“非”门电路也称为反相 逻辑关系可用下式表示： 丫二-组合逻辑电路的分析与设计1. 分析组合逻辑电路的步骤大致如下：(1) 由组合逻辑电路图逐级写出逻辑函数表达式。
(2) 应用卡诺图或公式法化简逻辑表达式。
第20章 门电路和组合逻辑电路(1)
A BC
反演律
A B AB
（摩根定律） 列状态表证明：
AB A B
A B A B A B AB AB A B
0011 1
1
1
1
0110 0
0
1
1
1001 0
0
1
1
1100 0
0
0
0
吸收律 (1) A+AB = A (2) A(A+B) = A
对偶式
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；
输入A、B、C全为低电平“0”，输出 Y 为“0”。
2. 二极管“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
图解分析、小信 逻辑代数、状态
号模型分析
表、逻辑图
实际的矩形波（脉冲信号）参数：
0.9A
0.5A
0.1A
tp
高电平
UCC A
2.4~5V 1
tr
tf
低电平
T
脉冲幅度 A、上升沿 tr、下降沿 tf 、
0V 0~0.8V 0
宽度 tp 、周期 T
电平的高低一般用“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。 若无特殊说明，均采用正逻辑。
第5章门电路和组合逻辑电路
~220
“0” A3
B3 C3
&
Y3
33 MHz
实现了线与
•“线与”功能分析：
UCC
Ucc
&
F1 RL
RL
&
F2
输出级
F
T2 T2
T2
&
F3
33 MHz
分析：F1、F2、F3任一导通，则F=0。 F1、F2、F3全截止，则F=1 。
F=F1F2F3
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Y 0 1 1 1
Y
-
或逻辑运算规则 0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=1
或逻辑表达式 F = A+B
33 MHz
(2)二极管或门电路
电路
0V 0V 3V A 3V 3V B 0V
DA DB
状态表
Y 3V 0V
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 1 1 1
R1
与非门1 截止
R2
T2
i
TTL与非门的输出电阻 很低。这时，直接线与 会使电流 i 剧烈增加。
+5V
与非门1：
R1
与非门2 导通
R2
T2
i
UOL
功耗 T2热击穿
与非门2： UOL
不允许直接“线与”
33 MHz
二、集电极开路门电路——OC门 UCC +5V R1 RC R2 3k b1 c1 A T2 F B T1 C R3
第五章 门电路和组合逻辑电路
第一节 概述
电子电路中的信号 模拟信号 数字信号
相关主题
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C
D
A
&
F
B
OC门逻辑符号
UCC
&
RL
___ ___
F ABCD
&
线与功能
注意：实际使用时，OC门要外接RL和UCC后才能实现逻辑关系。
4. TTL门电路使用注意事项
（1）电源电压：满足5V± 5% （2）输出端：多个TTL与非门的输出端不能并联使用
（3）焊接时：使用中性焊剂（如松香）， 烙铁45W以下，时间不宜太长
EN Di
E
EN
双向三态门真值表
Do
E 传送方向
0 Di Do
1 Di Do
三态门的应用 （利用总线分时复用传输多路不同的信号）
总线
1D o
2Do
双向三态门
双向三态门
1
2
__
__
E1
1Di E 2
2Di
存储器
外设
3Do
双向三态门 3
__
3Di E 3 微处理器
2. 传输门：
C
ui
uo
C
功能表
C 1, C 0 uo ui , ui uo C 0, C 1 uo ui
AB
F A B A B
E
F
开关A和B都闭合时，灯亮。
电路模型
2. 逻辑或 只要有一个条件满足，结果就发生， 这种因果关系称为逻辑或。
A
B
E
F
电路模型
F A B
开关A和B至少有一个闭合时，灯亮。
3. 逻辑非
R
条件满足，结果不发生； 条件不满足，结果发生。 这种因果关系称为逻辑非。
EA
F FA
ABACABCABC 吸收
ABAC
例如： A B AC B C D
A B AC B C B C D
A B AC B C
A B AC
4. 反演定律：
ABAB ABAB
可以用列真值表的方法证明：
A B AB A B A
B
A B
0 0 01
1
11
0 1 01
1
01
1 0 01
0
11
1 1 10
0
00
6.3 逻辑门电路
一、基本逻辑门
1. 与门电路/与门： 实现与逻辑的电路。
逻辑表达式
真值表
+VCC=12V
F=A•B=AB
A&F B
D1
F
A
B
逻辑符号
D2
有0出0，全1出1
2. 或门电路/或门： 实现或逻辑的电路。
逻辑表达式
F=A+B
真值表 A
B
A 1 F B
逻辑符号
有1出1，全0出0
与 非
T 1 导通，T 2 截止， 输出F为高电平
逻
（2）A、B、C 、D全部为高电平(3.6V)时
辑 关
T 1 截止，T 2 饱和导通， 输出F为低电平
系
2. 参数
+5V
&
ui
uo
测试电路
uo / V 3 .6 A B
C
0 .3
D
0 .8 1 .4 1 .8
电压传输特性
E ui / V
(1)、标准输出高电平UOH 典型值为3.6V
TTL门与CMOS门之间的接口 CMOS门与TTL门之间的接口
1.TTL到CMOS的接口
5V
RL
TTL
当UDD=10V 时查集成电路手册，有
10V
CMOS电路
低电平输入电压≤3V
CMOS
高电平输入电压≥7V TTL电路
低电平输出电压≤0.4V
高电平输出电压≥2.4V
用RL 提高TTL输出高电平的值，以满足CMOS电路对高电平的要求
6.1 数字电路概述
随时间连续变化 模拟信号
u 正弦波信号
电 子
模拟电路
电
路
中 的
数字电路
信
号
数字信号
不连续变化
t u
矩形波信号
t
一、数字信号 1、脉冲信号
理想的矩形波
正脉冲
前沿 (上升沿)
后沿 （下降沿）
负脉冲
前沿
后沿
实际的矩形波
tp
0.9A 0.5A 0.1A
tr
tf
T
脉冲幅度A
脉冲上升时间 tr 脉冲下降时间 tf
（4）多余输入端的处理： 接高电平或地
A B
&
F
与非门多余管脚接高电平
A B ≥1
F 或非门多余管脚接地
或与其它管脚并接使用 悬空容易受干扰
5.TTL门电路分类（CT系列）
TTL电路
工作环境
电源电压
54系列 55~125C (110%5)V
74系列
0~70C
(15%)5V
54/74系列
54/74系列 标准系列
也叫双向模拟开关
6.4 集成门电路 TTL集成电路 由晶体管构成 CMOS集成电路 由场效应管构成
分立元件门电路
+VCC=12V
+VCC=+5 V
D1 A
D1 A
F
F
F
B
A
D2
B D2
-VCC= -12V
二极管与门 与非门
二极管或门
一、TTL与非门电路
A B
&
F
C
FABC
与非门的逻辑功能
有0出1，全1出0
(8)、平均延迟时间tpd
ui
tpd=(tpd1+ tpd2)/2
0 t pd越小，电路允许工作速度越快 uo
通常，TTL的 tpd≤40ns
0 tpd1
50%
t
50%
t tpd2
74LS20与非门外引线排列图
14 13 12 11 10 9 8
四
U CC
输
&
入
双
&
与
GND
非
1 23 45 6 7
负逻辑：
用逻辑1表示低电平（或灯灭、开关断、电动机停转等）
用逻辑0表示高电平（或灯亮、开关合、电动机转动等）
二、数字电路的特点 1 稳定性好，抗干扰能力强 2 功耗小，便于构成大规模集成电路 3 信息处理能力强，精度高 4 可进行自动化设计
三、数字电路的分类
主要由门电路组成
组合逻辑电路 数字电路
B &
AB B
真值表
AB F
0
0
0
011
101
110
FABAABBABAABB （ AB ） A（ AB ） BABAB
相同为0 不同为1
异或门
=1
F A B A B A B
F AB AB AB AB AB AB
A FB
=1
F
逻辑式 FAB FAB FAB CD FAB
三、其他门电路
1. 三态门： 0态，1态，高阻态
A& B
E F
功能表
E0 高阻态 E1 FAB
A B
&
F
E
E=1 正常工作
控制端高有效
A& B
E
F
功能表
E0 E 1
F AB
高阻态
A B
&
F
E
E 0 正常工作
控制端低有效
双向三态门
E
1
A
脉冲宽度 tp 脉冲周期 T 脉冲频率 f
占空比 t p T
2、逻辑电平与正负逻辑
高电平
逻辑电平
TTL电路： 高电平：2 ~ 5 V 标准高电平：3.6 V
低电平
低电平：0 ~ 0与负逻辑 正逻辑：
用逻辑1表示高电平（或灯亮、开关合、电动机转动等） 用逻辑0表示低电平（或灯灭、开关断、电动机停转等）
D1 F
D2
-VCC= -12V
3. 非门电路/非门： 实现非逻辑的电路。
逻辑表达式
FA
真值表
+VCC=+5 V
A1
F
F
A
逻辑符号
二、复合门电路
1. 与非门： 实现与非逻辑的电路。
A & FA 1 B
逻辑表达式
F AB
F
A&F
B
真值表
逻辑符号
有0出1， 全1出0
2. 或非门： 实现或非逻辑的电路。
3. 分配律 A ( B C ) A B A C A B C ( A B ) ( A C )普通代数 不适用!
3. 吸收律
(1) 原变量的吸收： A A B A 证明： A A B A ( 1 B ) A 1 A
利用运算规则可以对逻辑式进行化简。 例如：
A B C D A B D ( E F ) A B C D
真值表
多发射极晶体管
5V
R1
A
F
B
C
TTL与非门电路
R1
T1
A B C
D
5V
+5
R2
F
T2
A
R1
R2 V F
T2
T1
B
C
D
1.工作原理
导截通止
03.36V A
3.6V B 3.6V C
R1
11.V4V
T1
+5V
R2
F
T2 低高电电平平（(0.53VV)）
饱截和止导通
3.6V D