第02章(逻辑门)

2.1基本逻辑运算与基本逻辑门2.2常见逻辑门2.3逻辑代数的基本定律及规则2.4逻辑函数的代数化简法2.5逻辑函数的图形化简法第2章逻辑代数基础与逻辑门1.简单逻辑门是怎样来实现逻辑应算的？2.认识常用复合逻辑门的功能及符号3.了解常见逻辑门的工作原理本讲任务目标简单逻辑门是怎样来实现逻辑应算的？任务一2.1基本逻辑运算1、与逻辑（与运算）与逻辑的定义：仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A，B，C，…）均满足时，事件（Y）才能发生。表达式为：开关A，B串联控制灯泡Y电路图L=ABEABYＹ＝ＡＢＣ…EABYEABYEABYEABY两个开关必须同时接通，灯才亮。逻辑表达式为：Ｙ＝ＡＢA、B都断开，灯不亮。A断开、B接通，灯不亮。A接通、B断开，灯不亮。A、B都接通，灯亮。这种把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格叫做真值表。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：ABY000110110001开关A开关B灯Y断开断开断开闭合闭合断开闭合闭合灭灭灭亮功能表实现与逻辑的电路称为与门。与门的逻辑符号：YAB&Ｙ＝ＡＢ真值表逻辑符号二级管与门电路（1）若输入端中有任意一个为0时，例如VA=0V，而VA=VB=+5V时，D1导通，从而导致L点的电压VL被钳制在0V。此时不管D2的状态如何都会有VL≈0V（事实上D2受反向电压作用而截止）。由此可见，与门几个输入端中，只有加低电压输入的二极管才导通，并把L钳制在低电压（接近0V），而加高电压输入的二极管都截止。（2）输入端A、B、C都处于高电压+5V，这时，D1、D2、D3都截止，所以输出端L点电压VL=+VCC，即VL=+5V。LMOS管构成的与门电路T3T1BAT4T2T5T6FpVDD非门串联并联&FFFAAABBB与门的逻辑符号ABF000010100111与门的真值表与门的逻辑表达式F=AB2、或逻辑（或运算）或逻辑的定义：当决定事件（Y）发生的各种条件（A，B，C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。表达式为：开关A，B并联控制灯泡YＹ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋…电路图L=ABEABYEABYEABY两个开关只要有一个接通，灯就会亮。逻辑表达式为：Ｙ＝Ａ+ＢA、B都断开，灯不亮。A断开、B接通，灯亮。A接通、B断开，灯亮。A、B都接通，灯亮。EABYEABYABY000110110111实现或逻辑的电路称为或门。或门的逻辑符号：AB≥1Y=A+B真值表开关A开关B灯Y断开断开断开闭合闭合断开闭合闭合灭亮亮亮功能表逻辑符号二级管或门电路（1）输入端A、B都为0V时，D1、D2两端的电压值均为0V，因此都处于截止状，从而VL=0V；（2）若A、B中有任意一个为+5V，则D1、D2中有一个必定导通。我们注意到电路中L点与接地点之间有一个电阻，正是该电阻的分压作用，使得VL处接近+5V的高电压（扣除掉二极管的导通电压），D2受反向电压作用而截止，这时VL≈+5V。LMOS管构成的或门电路CMOS或门电路A=1、B=0时的等效电路+≥1FFFAAABBBT3T1BAT4T2T5T6FpVDDT3T1B=0A=1T4T2T5T6F=1p=0VDD1非门串联串联FAB或门的真值表或门的逻辑表达式或门的逻辑符号ABF0000111011113、非逻辑（非运算）非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（Y）发生的条件（A）满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为：Ｙ＝Ａ开关A控制灯泡Y电路图EAYRAY0110实现非逻辑的电路称为非门。非门的逻辑符号：YA1Y=AEAYRA断开，灯亮。EAYRA接通，灯灭。真值表功能表逻辑符号开关A灯Y断开闭合亮灭三极管非门电路（1）当输入VA为逻辑０时，三极管T将截止，输出电压将接近于VCC，即逻辑１。（2）当输入为逻辑１时，三极管T将饱和导通，输出电压约为0.2～0.3V，即为逻辑０。可见反相器的输出与输入量之间的逻辑关系是非逻辑关系。MOS管非门电路T5T6VDDT5FAVDDT6A（H）VDDT5T6++++----A（L）F（H）F（L）--++A为输入端，F为输出端。T6截止，T5导通。结果输出端经T5接“地”，F为低电平。T5截止，T6导通。结果电源经T6传到输出端，F为高电平。FFFAAA1AF0110FA非门的真值表非门的逻辑表达式非门的逻辑符号输入为高电平时的等效电路输入为低电平时的等效电路CMOS非门电路认识常用复合逻辑门的功能及符号任务二2.1常用逻辑门电路将常用的复合运算制成集成门电路，称为复合逻辑门电路。1.与非门电路&FFFAAABBBFAB与非门的逻辑符号与非门的逻辑表达式ABF001011101110与非门的真值表或非门的逻辑符号或非门的逻辑表达式ABF001010100110或非门的真值表+≥1FFFAAABBB2.或非门电路FAB与或非门的逻辑符号与或非门的逻辑表达式3.与或非门电路FABCDABCDFF≥1FABCDABCD+&4.异或门、同或门FAB=1BAFFBAFAB=BAFFBA同或门逻辑门符号异或门逻辑表达式异或门逻辑门符号同或门逻辑表达式FABFAB“同或”实际上是“异或”之非，因此，“同或”逻辑也叫“异或非”逻辑，其逻辑功能可用“异或”门和“非”门来实现，故“同或”门电路很少用到。⊙⊙5.集电极开路门（OC门）OC(OpenCollector)门，又称集电极开路与非门门电路。实际使用中,有时需要两个或两个以上与非门的输出端连接在同一条导线上，将这些与非门上的数据（状态电平）用同一条导线输送出去。因此，需要一种新的与非门电路--OC门来实现“线与逻辑”。OC门的应用(1)实现“线与”逻辑(2)实现“总线”传输6．三态门（TS门）三态门有三种输出状态：低阻抗的0、1状态、高阻抗状态。VDDFAFAE＆1≥1G1G2E三态门电路三态门逻辑符号三态门真值表EAG1G2F00110010011010高阻态1110高阻态当E=0时，F=A。表示数据可以从输入端传向输出端。当E=1时，无论A为何值，上管和下管均为截止，输出端呈高阻态。输入端与输出端被隔离。三态门通常用于多路数据的切换。三态门应用(1)构成单向总线(2)构成双向总线7．CMOS传输门CMOS传输门具有双向性，也称双向开关。