數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)ch01-4

1、1.4 邏輯運(yùn)算及邏輯門(mén)邏輯運(yùn)算及邏輯門(mén)1.4.1 基本邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)基本邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)1.4.2 常用復(fù)合邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)常用復(fù)合邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)1.4.3 集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介1.4 邏輯運(yùn)算及邏輯門(mén)邏輯運(yùn)算及邏輯門(mén)邏輯變量與邏輯函數(shù)邏輯變量與邏輯函數(shù)o 邏輯邏輯是指事物因果之間所遵循的規(guī)律。為了避免是指事物因果之間所遵循的規(guī)律。為了避免用冗繁的文字來(lái)描述邏輯問(wèn)題，邏輯代數(shù)采用邏用冗繁的文字來(lái)描述邏輯問(wèn)題，邏輯代數(shù)采用邏輯變量和一套運(yùn)算符組成邏輯函數(shù)表達(dá)式來(lái)描述輯變量和一套運(yùn)算符組成邏輯函數(shù)表達(dá)式來(lái)描述事物的事物的因果因果關(guān)系。關(guān)系。o 邏輯代數(shù)

2、中的變量稱(chēng)為邏輯代數(shù)中的變量稱(chēng)為邏輯變量邏輯變量，一般用大寫(xiě)字，一般用大寫(xiě)字母母A、B、C表示。邏輯變量的取值只有兩種，表示。邏輯變量的取值只有兩種，即邏輯即邏輯0和邏輯和邏輯1。 0和和1稱(chēng)為邏輯常量。稱(chēng)為邏輯常量。這里這里0和和1本身并沒(méi)有數(shù)值意義，它僅僅是本身并沒(méi)有數(shù)值意義，它僅僅是一種符號(hào)一種符號(hào)，代表，代表事物矛盾雙方的事物矛盾雙方的兩種狀態(tài)兩種狀態(tài)。1.4 邏輯運(yùn)算及邏輯門(mén)邏輯運(yùn)算及邏輯門(mén)邏輯變量與邏輯函數(shù)邏輯變量與邏輯函數(shù)o 數(shù)字電路的輸出與輸入之間的關(guān)系是一種因果關(guān)系，數(shù)字電路的輸出與輸入之間的關(guān)系是一種因果關(guān)系， 因因此它可以用此它可以用邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)來(lái)描述，并稱(chēng)為來(lái)描述，

3、并稱(chēng)為邏輯電路邏輯電路。o 對(duì)于任何一個(gè)電路，若輸入邏輯變量對(duì)于任何一個(gè)電路，若輸入邏輯變量A、 B、 C 的取的取值確定后，其輸出邏輯變量值確定后，其輸出邏輯變量L的值也被唯一地確定了，則的值也被唯一地確定了，則可以稱(chēng)可以稱(chēng)L是是A、 B、 C 的邏輯函數(shù)，的邏輯函數(shù)， 并記為并記為 ),( CBAfLp邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算: :當(dāng)當(dāng)0和和1表示表示邏輯狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼按照某邏輯狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼按照某種特定的種特定的因果因果關(guān)系進(jìn)行的運(yùn)算。關(guān)系進(jìn)行的運(yùn)算。1.4 .1 基本邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)基本邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)p 邏輯運(yùn)算的描述方式邏輯運(yùn)算的描述方式:邏輯代數(shù)表達(dá)式、真值表

4、、邏輯代數(shù)表達(dá)式、真值表、邏輯圖、卡諾圖、波形圖和硬件描述語(yǔ)言（邏輯圖、卡諾圖、波形圖和硬件描述語(yǔ)言（HDL) 等。等。p 在邏輯代數(shù)中，有在邏輯代數(shù)中，有與與、或或、非非三種基本的邏輯運(yùn)三種基本的邏輯運(yùn)算。還有算。還有 與非與非、或非或非、同或同或、異或異或等常用的復(fù)合邏等常用的復(fù)合邏輯運(yùn)算。輯運(yùn)算。 電路狀態(tài)表電路狀態(tài)表開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S1開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S2燈燈斷斷斷斷滅滅斷斷合合滅滅合合合合斷斷滅滅合合亮亮與與運(yùn)算運(yùn)算(1)與與邏輯邏輯:只有當(dāng)決定某一事件的條件全部具備時(shí)，只有當(dāng)決定某一事件的條件全部具備時(shí)，這一事件才會(huì)發(fā)生。這種因果關(guān)系稱(chēng)為與邏輯關(guān)系。這一事件才會(huì)發(fā)生。這種因果關(guān)系稱(chēng)為與邏輯關(guān)系。與

5、邏輯舉例與邏輯舉例 邏輯真值表邏輯真值表ABL001010110001 與與邏輯舉例狀態(tài)表邏輯舉例狀態(tài)表開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S1 1開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S2 2燈燈斷斷斷斷滅滅斷斷合合滅滅合合合合斷斷滅滅合合亮亮邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式與與邏輯：邏輯：L = A = AB 與與邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)ABL& &ABL. 與與運(yùn)算運(yùn)算滅滅-0亮亮-1斷斷-0合合-1S1 -AS2-B燈燈-L與與門(mén)電路門(mén)電路 A 邏輯 0 邏輯 1 B t1 L 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)與與邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算（即（即滿(mǎn)足滿(mǎn)足與與邏輯真值表）的邏輯真值表）的電子電路稱(chēng)為電子電路稱(chēng)為與與門(mén)電路門(mén)電路（簡(jiǎn)稱(chēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)與與門(mén)門(mén)） 電路狀態(tài)表電路狀態(tài)表開(kāi)

6、關(guān)開(kāi)關(guān)S1開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S2燈燈斷斷斷斷滅滅斷斷合合亮亮合合合合斷斷亮亮合合亮亮. 或或運(yùn)算運(yùn)算只要在決定某一事件的各種條件中，有一個(gè)或幾個(gè)條件具只要在決定某一事件的各種條件中，有一個(gè)或幾個(gè)條件具備時(shí)，這一事件就會(huì)發(fā)生。這種因果關(guān)系稱(chēng)為備時(shí)，這一事件就會(huì)發(fā)生。這種因果關(guān)系稱(chēng)為或或邏輯關(guān)系。邏輯關(guān)系。S1燈燈電源電源S2 或邏輯舉例或邏輯舉例 邏輯真值表邏輯真值表ABL001010110111 或邏輯舉例狀態(tài)表或邏輯舉例狀態(tài)表開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S1 1開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S2 2燈燈斷斷斷斷滅滅斷斷合合滅滅合合合合斷斷滅滅合合亮亮邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式或邏輯：或邏輯：L = A + . 或運(yùn)算或運(yùn)算滅滅-0亮亮-1斷

7、斷-0合合-1S1 -AS2-B燈燈-L或邏輯符號(hào)或邏輯符號(hào) L A B L 1 A B 或或門(mén)電路門(mén)電路 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)或或邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算（即（即滿(mǎn)足滿(mǎn)足或或邏輯真值表）的邏輯真值表）的電子電路稱(chēng)為電子電路稱(chēng)為或或門(mén)電路門(mén)電路（簡(jiǎn)稱(chēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)或或門(mén)門(mén)）。）。 A 邏輯 0 邏輯 1 B L t1 非非邏輯舉例狀態(tài)表邏輯舉例狀態(tài)表A燈燈不通電不通電亮亮通電通電滅滅3.非非運(yùn)算運(yùn)算事件發(fā)生的條件具備時(shí)，事件不會(huì)發(fā)生；事件發(fā)生的條件事件發(fā)生的條件具備時(shí)，事件不會(huì)發(fā)生；事件發(fā)生的條件不具備時(shí)，事件發(fā)生。這種因果關(guān)系稱(chēng)為不具備時(shí)，事件發(fā)生。這種因果關(guān)系稱(chēng)為非非邏輯關(guān)系。邏輯關(guān)系。 A VNC 非非邏輯舉例邏輯

8、舉例 非邏輯真值表非邏輯真值表AL0110非非邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式L = A 非非邏輯舉例狀態(tài)表邏輯舉例狀態(tài)表A燈燈不通電不通電亮亮通電通電滅滅3.非非運(yùn)算運(yùn)算線(xiàn)圈線(xiàn)圈(A) 通電通電- 1 不通電不通電- 0燈燈(L) 滅滅-0 亮亮 -13.非非運(yùn)算運(yùn)算圖圖1.4.11 三極管實(shí)現(xiàn)的非門(mén)電路圖三極管實(shí)現(xiàn)的非門(mén)電路圖 1.4.12 非門(mén)的輸入、輸出波形圖非門(mén)的輸入、輸出波形圖1.4 .2 常用復(fù)合邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)常用復(fù)合邏輯運(yùn)算及對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)p 邏輯運(yùn)算的描述方式邏輯運(yùn)算的描述方式:邏輯代數(shù)表達(dá)式、真值表、邏輯代數(shù)表達(dá)式、真值表、邏輯圖、卡諾圖、波形圖和硬件描述語(yǔ)言（邏

9、輯圖、卡諾圖、波形圖和硬件描述語(yǔ)言（HDL) 等。等。p 在邏輯代數(shù)中，有在邏輯代數(shù)中，有與與、或或、非非三種基本的邏輯運(yùn)三種基本的邏輯運(yùn)算。還有算。還有 與非與非、或非或非、同或同或、異或異或等常用的復(fù)合邏等常用的復(fù)合邏輯運(yùn)算。輯運(yùn)算。 兩輸入變量與非兩輸入變量與非邏輯真值表邏輯真值表ABL001010111110ABLAB&L與非與非邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)1. 與非運(yùn)算與非運(yùn)算與非與非邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式L = A B 兩輸入變量?jī)奢斎胱兞炕蚍腔蚍沁壿嬚嬷当磉壿嬚嬷当鞟BL0010101110002. 或非或非運(yùn)算運(yùn)算L = A+B或非或非邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式或非或非邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) B

10、 A B A LAB LAB 1 3. 異或異或邏輯邏輯若兩個(gè)輸入變量的值相異，輸出為若兩個(gè)輸入變量的值相異，輸出為1，否則為，否則為0。 異或異或邏輯真值表邏輯真值表ABL000101011110異或異或邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)異或異或邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式L=A B +AB=AB B A B A = 1 BALBAL4.同或同或運(yùn)算運(yùn)算若兩個(gè)輸入變量的值相同，輸出為若兩個(gè)輸入變量的值相同，輸出為1 1，否則為，否則為0 0。同或同或邏輯真值表邏輯真值表ABL001010111001同或邏輯邏輯符號(hào)同或邏輯邏輯符號(hào)同或同或邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式L=AB+BA=AB B A B A = L=AB L=AB

11、 *1.4.3 集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介 1. 幾種常用的集成邏輯門(mén)幾種常用的集成邏輯門(mén) 邏輯運(yùn)算都可以用集成電路實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算都可以用集成電路實(shí)現(xiàn) 。*1.4.3 集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介 2. 傳輸延遲傳輸延遲 是指輸出信號(hào)滯后于輸入信號(hào)的時(shí)間。任何一個(gè)實(shí)是指輸出信號(hào)滯后于輸入信號(hào)的時(shí)間。任何一個(gè)實(shí)際的邏輯電路都會(huì)存在傳輸延遲。際的邏輯電路都會(huì)存在傳輸延遲。 A （a） L A L tPHL tPLH （b） 50% 50% 50% 50% tPHL tPLH （c） 圖圖 1.4.21 實(shí)實(shí)際際門(mén)門(mén)電電路路的的傳傳輸輸延延遲遲 （a）非門(mén) （b）理想的傳輸延遲波形圖 （c）實(shí)際的傳輸延遲波形圖 A L *1.4.3 集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介集成邏輯門(mén)電路簡(jiǎn)介 2. 傳輸延遲傳輸延遲o 當(dāng)輸出電壓從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸入與輸出信當(dāng)輸出電壓