計算機組成原理數(shù)字電路基礎

1、數(shù)字電路與邏輯數(shù)字電路與邏輯設計基礎設計基礎余曉容余曉容v1 1 邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)v2 2 半導體器件的開關特性半導體器件的開關特性v3 3 邏輯門電路邏輯門電路v4 4 組合邏輯電路及其應用組合邏輯電路及其應用v5 5 觸發(fā)器觸發(fā)器v6 6 計算機中常用的邏輯電路計算機中常用的邏輯電路v作業(yè)作業(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)一、基本概念一、基本概念邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)v1847年年George Boole提出描述客觀事務邏輯關系的提出描述客觀事務邏輯關系的布爾代數(shù)；布爾代數(shù)；v1938年年Claude E.Shannon將布爾代數(shù)用于設計開關將布爾代數(shù)用于設計開關電路；電路；v布爾代數(shù)已經(jīng)

2、成為分析和設計數(shù)字邏輯電路的基礎和布爾代數(shù)已經(jīng)成為分析和設計數(shù)字邏輯電路的基礎和有力工具，又稱為邏輯代數(shù)。有力工具，又稱為邏輯代數(shù)。1邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)v利用利用“函數(shù)變量（自變量、因變量）函數(shù)變量（自變量、因變量）”關系關系描述邏輯代數(shù)之間的關系描述邏輯代數(shù)之間的關系v例：例：十字路口的車輛與交通指揮燈十字路口的車輛與交通指揮燈F=(R,Y,G)F=(R,Y,G)任意具有因果關系的邏輯變量任意具有因果關系的邏輯變量F=(A1,A2,An)F=(A1,A2,An)邏輯函數(shù)的表達方式邏輯函數(shù)的表達方式v邏輯表達式邏輯表達式v真值表真值表v邏輯圖邏輯圖v卡諾圖卡諾圖用邏輯運算符將關系表達式或邏輯量連

3、接起來的式子用邏輯運算符將關系表達式或邏輯量連接起來的式子表征邏輯事件輸入和輸出之間全部可能狀態(tài)的表格表征邏輯事件輸入和輸出之間全部可能狀態(tài)的表格主要用二進制邏輯單元圖形符號所繪制的電路簡圖主要用二進制邏輯單元圖形符號所繪制的電路簡圖邏輯函數(shù)的一種圖形表示，將邏輯函數(shù)的最小項表達邏輯函數(shù)的一種圖形表示，將邏輯函數(shù)的最小項表達式中的各最小項相應地填入一個方格圖內(nèi)。式中的各最小項相應地填入一個方格圖內(nèi)。 二、基本邏輯運算二、基本邏輯運算1. 邏輯函數(shù)與真值表邏輯函數(shù)與真值表v例：給定函數(shù)例：給定函數(shù)F=(A,B)，兩個自，兩個自變量，共有四種取值組合：變量，共有四種取值組合：F(0,0)=0；F(

4、0,1)=0；F(1,0)=1；F(1,1)=1；v三個自變量，有八種取值組合三個自變量，有八種取值組合邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)邏輯值邏輯值 0 0、1 1 代表兩種不同的狀態(tài)代表兩種不同的狀態(tài)邏輯運算邏輯運算 三種基本運算（與、或、非）的組合三種基本運算（與、或、非）的組合運算的表示運算的表示 最基本的表示最基本的表示真值表真值表邏輯變量邏輯變量ABF00001010111112. 基本邏輯運算基本邏輯運算與運算與運算 “”v定義定義：當一邏輯事件發(fā)生的所有條件全部具備當一邏輯事件發(fā)生的所有條件全部具備后，該邏輯事件才發(fā)生，這種關系稱為后，該邏輯事件才發(fā)生，這種關系稱為與邏輯與邏輯ABF000010

5、10011113. 基本邏輯運算基本邏輯運算或運算或運算 “+”定義：當一邏輯事件發(fā)生的所有條件中只要有定義：當一邏輯事件發(fā)生的所有條件中只要有一個條件得到滿足，該邏輯事件就會發(fā)生，這一個條件得到滿足，該邏輯事件就會發(fā)生，這種關系稱為種關系稱為或邏輯或邏輯ABF00001110111114. 基本邏輯運算基本邏輯運算非運算非運算 “”定義：邏輯事件的發(fā)生以其相反的條件為依定義：邏輯事件的發(fā)生以其相反的條件為依據(jù)，這種關系稱為據(jù)，這種關系稱為非邏輯非邏輯AF=A01101這三個基本運算都可以推廣到多個邏輯變量上這三個基本運算都可以推廣到多個邏輯變量上F1=A1 A2 AnF2=A1 +A2 +

6、+An1三、邏輯函數(shù)的基本定理三、邏輯函數(shù)的基本定理邏輯代數(shù)的相等（定理的基本邏輯代數(shù)的相等（定理的基本出發(fā)點）出發(fā)點） F1=A+B F2=ABF1=A+B F2=ABvF1(A1，A2 ， ，An)=F2(A1，A2 ， ，An)v同一邏輯函數(shù)的兩個不同公式表同一邏輯函數(shù)的兩個不同公式表達形式達形式v兩個邏輯函數(shù)的真值表必定相同兩個邏輯函數(shù)的真值表必定相同邏輯代數(shù)的公理邏輯代數(shù)的公理v三個基本運算的公式形式三個基本運算的公式形式A A B B A A B B F1F1 F2F20 0 0 0 1 1 1 11 11 10 0 1 1 1 1 0 00 00 01 1 0 0 0 0 1 1

7、0 00 01 1 1 1 0 0 0 00 00 01邏輯函數(shù)的基本定理：邏輯函數(shù)的基本定理：v邏輯運算的優(yōu)先級：邏輯運算的優(yōu)先級：括號括號非非與與或或11四、邏輯函數(shù)的基本運算規(guī)則四、邏輯函數(shù)的基本運算規(guī)則代入、反演和對偶規(guī)則代入、反演和對偶規(guī)則代入規(guī)則代入規(guī)則v在任何一個包含邏輯變量在任何一個包含邏輯變量A A的等式中，如果用另一的等式中，如果用另一個函數(shù)式個函數(shù)式F F代入式中代入式中A A的位置，則等式仍然成立；的位置，則等式仍然成立；v例例B(A+C)=BA+BC，若，若A(D+E)得：得：B(D+E)+C=B(D+E)+BC=BD+BE+BC1反演規(guī)則反演規(guī)則v規(guī)則：對邏輯表達式

8、規(guī)則：對邏輯表達式F當中的當中的運算符：與運算符：與或；或或；或與與變量：原變量變量：原變量反變量；反變量反變量；反變量原變量原變量常量：常量：01；10v得到：表達式得到：表達式Fv注意：注意：1. 保持原來的運算優(yōu)先順序保持原來的運算優(yōu)先順序2. 對于反變量以外的非號應保留不變對于反變量以外的非號應保留不變1對偶規(guī)則對偶規(guī)則v對偶式對偶式對邏輯表達式對邏輯表達式F當中的當中的v運算符：與運算符：與或；或或；或與與v常量：常量：01；10得到對偶式得到對偶式Fv相等的邏輯函數(shù)，對偶式也相等相等的邏輯函數(shù)，對偶式也相等例：證明例：證明A+BC=(A+B)(A+C)對偶式為：左邊對偶式為：左邊=

9、A(B+C)；右邊；右邊=AB+AC由分配律知由分配律知A(B+C)=AB+AC，故得證，故得證注意：同樣需要保證運算順序不能發(fā)生變化注意：同樣需要保證運算順序不能發(fā)生變化12 2 半導體器件的開關特性半導體器件的開關特性一、開關器件一、開關器件開關的特性開關的特性 具有接通和斷開兩種工作狀態(tài)具有接通和斷開兩種工作狀態(tài)理想的開關理想的開關v接通狀態(tài)接通狀態(tài) 要求阻抗越小越好，相當于短路要求阻抗越小越好，相當于短路v斷開狀態(tài)斷開狀態(tài) 要求阻抗越大越好，相當于開路要求阻抗越大越好，相當于開路在數(shù)字電路中二極管和三極管大多數(shù)工作在數(shù)字電路中二極管和三極管大多數(shù)工作在開關狀態(tài)。它們在脈沖信號的作用下，

10、在開關狀態(tài)。它們在脈沖信號的作用下，時而飽和導通，時而截止，相當于開關的時而飽和導通，時而截止，相當于開關的開通和關斷。開通和關斷。 二、晶體二級管二、晶體二級管導體導體v兩端存在電壓時，導體內(nèi)產(chǎn)生電流，如銀、兩端存在電壓時，導體內(nèi)產(chǎn)生電流，如銀、銅銅絕緣體絕緣體v兩端存在電壓時，體內(nèi)無電流，如橡膠、石兩端存在電壓時，體內(nèi)無電流，如橡膠、石英英半導體半導體v在不同的情況下可以表現(xiàn)為導體或絕緣體在不同的情況下可以表現(xiàn)為導體或絕緣體半導體器件（二極管）半導體器件（二極管）v在單一方向具有導電特性的物體在單一方向具有導電特性的物體根據(jù)所加電壓根據(jù)所加電壓方向的不同方向的不同21、二極管結構、二極管結

11、構電流電流二極管圖形符號二極管圖形符號二極管內(nèi)部結構二極管內(nèi)部結構在在4 4價的硅材料中加進價的硅材料中加進5 5價或價或5 5價以上的金屬制成價以上的金屬制成的材料（里面有可以移的材料（里面有可以移動的帶負電荷的電子）動的帶負電荷的電子） 在在4 4價的硅材料中加入價的硅材料中加入3 3價價或或3 3價以下的金屬制成的價以下的金屬制成的材料（里面有可以移動的材料（里面有可以移動的帶正電荷的空穴）帶正電荷的空穴） 22 2、二極管靜態(tài)特性（伏安特性）、二極管靜態(tài)特性（伏安特性） 0.5 0.7 iD(mA) uD(V) 硅硅 PN結伏安特性結伏安特性 UBR 0 靜態(tài)特性是指二極管在導通和截止

12、兩種靜態(tài)特性是指二極管在導通和截止兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的特性。穩(wěn)定狀態(tài)下的特性。典型二極管的靜態(tài)特性典型二極管的靜態(tài)特性曲線曲線(又稱伏安特性曲線又稱伏安特性曲線) 。21） 正向特性正向特性 門檻電壓門檻電壓 ( U( UTHTH ) )：使二極管開始導通的正向使二極管開始導通的正向電壓，有時又稱為導通電電壓，有時又稱為導通電壓壓 ( (一般鍺管約一般鍺管約0.1V0.1V，硅，硅管約管約0.5V)0.5V)。正向電壓正向電壓 UF U UTHTH ：管子截止，電阻很管子截止，電阻很大、正向電流大、正向電流 I IF F 接近于接近于 0 0， 二極管二極管類似于開關的斷開類似于開關的斷開狀態(tài)狀態(tài)

13、 ； 正向電壓正向電壓 UF = UTH ：管子開始導通，正向電流管子開始導通，正向電流 IF 上升；上升； 正向電壓正向電壓 UF UTH (一般鍺管為一般鍺管為0.3V，硅管為，硅管為0.7V) ：管管 子充分導通，子充分導通， 電阻很小，正向電流電阻很小，正向電流IF 急劇增加，二極急劇增加，二極 管類似于開關的接通狀態(tài)。管類似于開關的接通狀態(tài)。 0.5 0.7 iD(mA) uD(V) 硅硅 PN結伏安特性結伏安特性 UBR 0 門坎電壓Uth反向擊穿電壓2 2） 反向特性反向特性 二極管在反向電壓二極管在反向電壓 UR 作用下，處于截止狀態(tài)，作用下，處于截止狀態(tài)，反向電阻很大，反向電

14、流反向電阻很大，反向電流 IR 很?。▽⑵浞Q為反向飽很?。▽⑵浞Q為反向飽和電流，用和電流，用 IS 表示，通常可忽略不計表示，通?？珊雎圆挥?），），二極管的二極管的狀態(tài)類似于開關斷開。狀態(tài)類似于開關斷開。而且反向電壓在一定范圍內(nèi)變而且反向電壓在一定范圍內(nèi)變化基本不引起反向電流的變化。化基本不引起反向電流的變化。注意事項：注意事項： 正向導通時可能因電流過大而導致二極管燒壞。正向導通時可能因電流過大而導致二極管燒壞。組成組成 實際電路時通常要串接一只電阻實際電路時通常要串接一只電阻 R，以限制二極管的正向電，以限制二極管的正向電 流；流； 反向電壓超過某個極限值時，將使反向電流反向電壓超過某個

15、極限值時，將使反向電流IR突然猛突然猛 增，致使二極管被擊穿（通常將該反向電壓極限值稱為增，致使二極管被擊穿（通常將該反向電壓極限值稱為反向擊反向擊 穿電壓穿電壓UBR），一般不允許反向電壓超過此值。），一般不允許反向電壓超過此值。2二極管組成的開關電路圖如圖（二極管組成的開關電路圖如圖（a）所示。二極管導）所示。二極管導通狀態(tài)下的等效電路如圖通狀態(tài)下的等效電路如圖(b)所示，截止狀態(tài)下的等所示，截止狀態(tài)下的等效電路如圖效電路如圖(c)所示，圖中忽略了二極管的正向壓降。所示，圖中忽略了二極管的正向壓降。 二極管開關電路及其等效電路二極管開關電路及其等效電路DU0RR斷開斷開R關閉關閉(a)(b

16、)(c)由于二極管的單向導電性，所以在數(shù)字電路中經(jīng)由于二極管的單向導電性，所以在數(shù)字電路中經(jīng)常把它當作開關使用。常把它當作開關使用。3 3、二極管開關特性、二極管開關特性24、二極管動態(tài)特性、二極管動態(tài)特性v二極管的動態(tài)特性是指二極管在導通與截止兩二極管的動態(tài)特性是指二極管在導通與截止兩種狀態(tài)轉換過程中的特性，它表現(xiàn)在完成兩種狀種狀態(tài)轉換過程中的特性，它表現(xiàn)在完成兩種狀態(tài)之間的轉換需要一定的時間。為此，引入了反態(tài)之間的轉換需要一定的時間。為此，引入了反向恢復時間和開通時間的概念。向恢復時間和開通時間的概念。v反向恢復時間：反向恢復時間：二極管從正向導通到反向截止二極管從正向導通到反向截止所需要

17、的時間稱為反向恢復時間。所需要的時間稱為反向恢復時間。 v開通時間：開通時間：二極管從反向截止到正向導通的時二極管從反向截止到正向導通的時間稱為開通時間。間稱為開通時間。 二極管的開通時間很短，對開關速度影響很小，二極管的開通時間很短，對開關速度影響很小，相對反向恢復時間而言幾乎可以忽略不計。相對反向恢復時間而言幾乎可以忽略不計。2三、晶體三極管三、晶體三極管1 1、雙極型三極管結構、雙極型三極管結構v晶體三極管由集電結和發(fā)射結兩個晶體三極管由集電結和發(fā)射結兩個PN結構成。結構成。根據(jù)兩個根據(jù)兩個PN結的偏置極性，三極管有結的偏置極性，三極管有截止、放截止、放大、飽和大、飽和3種工作狀態(tài)。種工

18、作狀態(tài)。 NPNNPN型型PNPPNP型型22 2、雙極型三極管輸入特性、雙極型三極管輸入特性 雙極型三極管的應用中，通常是通過雙極型三極管的應用中，通常是通過b,eb,e間的電流間的電流i iB B控制控制c,ec,e間的電流間的電流i iC C實現(xiàn)其電路功能的。因此，以實現(xiàn)其電路功能的。因此，以b,eb,e間的回路作為輸入回路，間的回路作為輸入回路，c,ec,e間的回路作為輸出回間的回路作為輸出回路路。 輸入回路實質是一個輸入回路實質是一個PNPN結結，其輸入特性基本，其輸入特性基本等同于二極管的伏安特性。等同于二極管的伏安特性。輸入特性曲線輸入特性曲線23、雙極型三極管輸出特性、雙極型三

19、極管輸出特性 截止區(qū)截止區(qū) iB=0mA A 放大區(qū)放大區(qū) ic(mA) 飽和區(qū)飽和區(qū) uce(V) uces 0 放大狀態(tài)：發(fā)射結正偏，集電結反偏；放大狀態(tài)：發(fā)射結正偏，集電結反偏；u ubebeuuThTh， u ubcbc00；起放大作用；起放大作用；截止狀態(tài)：發(fā)射結、集電極均反偏，截止狀態(tài)：發(fā)射結、集電極均反偏，u ubcbc0V0V，u ubebe0V0V；一般地，一般地，u ubebe0.5VVVThTh， u ubcbc00；深度飽和狀態(tài)；深度飽和狀態(tài)下，下，飽和壓降飽和壓降U UCEsCEs 約為約為0.2V0.2V，三極管呈現(xiàn)低阻抗，類似于開關接通。，三極管呈現(xiàn)低阻抗，類似于

20、開關接通。2晶體三極管在截止與飽和這兩種穩(wěn)態(tài)下的特性晶體三極管在截止與飽和這兩種穩(wěn)態(tài)下的特性稱為三極管的靜態(tài)開關特性。稱為三極管的靜態(tài)開關特性。在數(shù)字邏輯電路中，三極管相當于一個由基極信在數(shù)字邏輯電路中，三極管相當于一個由基極信號控制的無觸點開關，其作用對應于觸點開關的號控制的無觸點開關，其作用對應于觸點開關的“閉閉合合”與與“斷開斷開”。4、雙極型三極管開關特性、雙極型三極管開關特性25、動態(tài)特性、動態(tài)特性v晶體三極管在飽和與截止兩種狀態(tài)轉換過程中晶體三極管在飽和與截止兩種狀態(tài)轉換過程中具有的特性稱為三極管的動態(tài)特性。具有的特性稱為三極管的動態(tài)特性。 v三極管的開關過程和二極管一樣，管子內(nèi)部

21、也三極管的開關過程和二極管一樣，管子內(nèi)部也存在著電荷的建立與消失過程。因此，兩種狀存在著電荷的建立與消失過程。因此，兩種狀態(tài)的轉換也需要一定的時間才能完成。態(tài)的轉換也需要一定的時間才能完成。v開通時間：開通時間：三極管從截止狀態(tài)到飽和狀態(tài)所需三極管從截止狀態(tài)到飽和狀態(tài)所需要的時間。要的時間。v關閉時間關閉時間 ：三極管從飽和狀態(tài)到截止狀態(tài)所三極管從飽和狀態(tài)到截止狀態(tài)所需要的時間。需要的時間。2內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧 0.5 0.7 iD(mA) uD(V) 硅硅 PN結伏安特性結伏安特性 UBR 0 二極管圖形符號二極管圖形符號內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧 二極管開關電路及其等效電路二極管開關電路及其等效電路D

22、U0RR斷開斷開R關閉關閉(a)(b)(c)內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧 MOSMOS管是金屬管是金屬氧化物氧化物半導體場效應管的簡稱。半導體場效應管的簡稱。（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect TransistorMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）由于只有多數(shù)載流子參與導電，故也稱為由于只有多數(shù)載流子參與導電，故也稱為單極型三極管單極型三極管。NMOSNMOS管結構圖管結構圖NMOSNMOS管：通過在管：通過在P P型半導型半導體襯底上制作兩個體襯底上制作兩個N N區(qū)的區(qū)的辦法，形

23、成辦法，形成MOSMOS管的源極管的源極和漏極，再在和漏極，再在2 2個個N N區(qū)之間區(qū)之間的位置，用金屬鋁（或多的位置，用金屬鋁（或多晶硅）制作柵極，并通過晶硅）制作柵極，并通過一層極薄的二氧化硅絕緣一層極薄的二氧化硅絕緣層使柵極和襯底隔離開層使柵極和襯底隔離開 四、四、MOS管管1 1、MOSMOS管結構管結構22、靜態(tài)特性、靜態(tài)特性 MOS管作為開關元件，同樣是工作在截止或導管作為開關元件，同樣是工作在截止或導通兩種狀態(tài)。通兩種狀態(tài)。MOS管是電壓控制元件，主要由柵源管是電壓控制元件，主要由柵源電壓電壓uGS決定其工作狀態(tài)。決定其工作狀態(tài)。由由NMOS增強型管構成的開關電路如下圖所示。增

24、強型管構成的開關電路如下圖所示。2當當uGSUT：MOS管工作在截止區(qū)，漏源電流管工作在截止區(qū)，漏源電流IDS基本為基本為0，輸，輸出電壓出電壓uDS UDD，MOS管處于管處于“斷開斷開”狀態(tài)狀態(tài); 當當uGSUT：MOS管工作在導通區(qū)，漏源電流管工作在導通區(qū)，漏源電流iDS=UDD/(RD + rDS)。其中，。其中，rDS為為 MOS 管導通時的漏源電阻。管導通時的漏源電阻。輸出電壓輸出電壓UDS=UDD rDS /(RD+rDS), 若若rDSRD，則則uDS 0V，MOS管處于管處于“接通接通”狀態(tài)。狀態(tài)。2開啟電壓開啟電壓3 3、動態(tài)特性、動態(tài)特性MOS管本身導通和截止時電荷積累和

25、消散時間很小。管本身導通和截止時電荷積累和消散時間很小。 動態(tài)特性主要取決于電路中雜散電容充、放電所需時間。動態(tài)特性主要取決于電路中雜散電容充、放電所需時間。1. 當電壓當電壓ui由高變低，由高變低，MOS管由導通轉換為截止管由導通轉換為截止時，電源時，電源UDD通過通過RD向雜散電容向雜散電容CL充電，充電時間常充電，充電時間常數(shù)數(shù)1 = RDCL。 2. 當電壓當電壓ui由低變高，由低變高，MOS管由截止轉換為導通管由截止轉換為導通時，雜散電容時，雜散電容CL上的電荷通過上的電荷通過rDS進行放電，其放電進行放電，其放電時間常數(shù)時間常數(shù)2rDSCL。 因為因為rDS比比RD小得多，因此，由

26、截止到導通的轉小得多，因此，由截止到導通的轉換時間比由導通到截止的轉換時間要短。換時間比由導通到截止的轉換時間要短。2 實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復合邏輯運算的電實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復合邏輯運算的電子電路統(tǒng)稱為邏輯門電路，它們是組成數(shù)字系統(tǒng)子電路統(tǒng)稱為邏輯門電路，它們是組成數(shù)字系統(tǒng)的基本單元電路。的基本單元電路。門電路門電路分立元件門電路分立元件門電路集成門電路集成門電路雙極型集成門（雙極型集成門（DTL、TTL）MOS集成門集成門 NMOSPMOSCMOS由二極管與門和由二極管與門和三極管非門串接三極管非門串接而成而成 輸入和輸出端輸入和輸出端都用三極管都用三極管3 3 邏輯門電路邏輯門電路靈

27、活、適應性好靈活、適應性好體積大、耗電高、故障率高體積大、耗電高、故障率高 體積小、耗電低、重體積小、耗電低、重量輕、可靠性高、成量輕、可靠性高、成本低、使用方便本低、使用方便 一、數(shù)字邏輯信號和電信號的關系一、數(shù)字邏輯信號和電信號的關系邏輯邏輯 用符號用符號0和和1來表示幅度，稱為邏輯來表示幅度，稱為邏輯0和邏輯和邏輯1用電信號表達邏輯信號的方式用電信號表達邏輯信號的方式v脈沖脈沖以脈沖有無表示邏輯以脈沖有無表示邏輯1/0v脈位脈位以脈沖邊沿相距遠近表示邏輯以脈沖邊沿相距遠近表示邏輯1/0v電流電流以電流大小表示邏輯以電流大小表示邏輯如用模擬電路當中的如用模擬電路當中的420mA電流環(huán)電流值

28、表示電流環(huán)電流值表示v電壓（幅度）電壓（幅度） 以電壓波形表示邏輯以電壓波形表示邏輯電壓界限取決于具體器件電壓界限取決于具體器件高電壓（波形），也稱高電平，對應邏輯高電壓（波形），也稱高電平，對應邏輯1 1低電壓（波形），或無電壓，稱為低電平，對應低電壓（波形），或無電壓，稱為低電平，對應邏輯邏輯0 03正邏輯與負邏輯正邏輯與負邏輯v正邏輯正邏輯用高電平表示邏輯用高電平表示邏輯1，用低電平表示邏輯，用低電平表示邏輯0v負邏輯負邏輯用低電平表示邏輯用低電平表示邏輯1，用高電平表示邏輯，用高電平表示邏輯0 在數(shù)字系統(tǒng)的邏輯設計中，若采用在數(shù)字系統(tǒng)的邏輯設計中，若采用NPN晶體管和晶體管和NMOS管

29、，電源電壓是正值，一般采用正邏輯。若采用管，電源電壓是正值，一般采用正邏輯。若采用的是的是PNP管和管和PMOS管，電源電壓為負值，則采用負邏管，電源電壓為負值，則采用負邏輯比較方便。今后除非特別說明，一律采用正邏輯。輯比較方便。今后除非特別說明，一律采用正邏輯。3VI控制開關控制開關S的斷、通情況。的斷、通情況。S斷開，斷開，VO為高電平；為高電平；S接通，接通，VO為低電平。為低電平。 VISVccVo邏輯電平邏輯電平1 10 05V0V0.8V2V高電平下限高電平下限低電平上限低電平上限實際開關為晶體二極實際開關為晶體二極管、三極管以及場效管、三極管以及場效應管等電子器件應管等電子器件3

30、數(shù)字波形數(shù)字波形 邏輯電平對時間的圖形表示邏輯電平對時間的圖形表示 1 0 (a) (a) 非周期數(shù)字波形非周期數(shù)字波形 1 0 (b) (b) 周期數(shù)字波形周期數(shù)字波形3二、基本邏輯門電路二、基本邏輯門電路1. 1. 二極管與門二極管與門 +VCC(+5V) R Y VD1 A VD2 B ABY &A BY0 00 11 01 10001Y=AB32. 2. 二極管或門二極管或門 A VD1 B VD2 Y R ABY 1A BY0 00 11 01 10111Y=A+B33. 3. 三極管非門三極管非門 ui iB e Rb b +VCC iC uo 三極管開關三極管開關電路電路

31、 Rc c 輸入為低，輸出為高；輸入為低，輸出為高；輸入為高，輸出為低。輸入為高，輸出為低。AY0110AY 1 A Y 利用二極管的壓降為利用二極管的壓降為0.7V0.7V，保證輸入電壓在，保證輸入電壓在1V1V以下時，開關電路可以下時，開關電路可靠地截止?？康亟刂埂?三、三、TTL 集成邏輯門電路集成邏輯門電路TTL(Transistor Transistor Logic)電路是電路是晶體管晶體管-晶體管邏輯電路的簡稱。晶體管邏輯電路的簡稱。 TTL電路的功耗大、線路較復雜，使其電路的功耗大、線路較復雜，使其集成度受到一定的限制，故廣泛應用于中小集成度受到一定的限制，故廣泛應用于中小規(guī)模邏

32、輯電路中。規(guī)模邏輯電路中。31. 典型典型TTL與非門與非門(1) (1) 電路結構電路結構 v輸入級輸入級 由多發(fā)射極晶體管由多發(fā)射極晶體管T1和和電阻電阻R1組成；組成； v中間級中間級 由晶體管由晶體管T2和電阻和電阻R2、R3組成；組成； v輸出級輸出級 由晶體管由晶體管T3、T4、T5和電和電阻阻R4、R5組成。組成。3(2) 工作原理工作原理輸入級由多發(fā)射極晶體管輸入級由多發(fā)射極晶體管T1實現(xiàn)邏輯實現(xiàn)邏輯“與與”的功能；的功能；中間級由中間級由T2的集電極和發(fā)的集電極和發(fā)射極輸出兩個相位相反的信號射極輸出兩個相位相反的信號分別控制分別控制T3和和T5 ；輸出級由輸出級由T3、T4、

33、T5組成組成推拉式輸出電路，用以提高電推拉式輸出電路，用以提高電路的帶負載能力、抗干擾能力路的帶負載能力、抗干擾能力和響應速度。和響應速度。邏輯功能分析如下：邏輯功能分析如下： 輸入端全部接高電平輸入端全部接高電平(3.6V)：電源電源Ucc通過通過R1和和T1的集電的集電 結向結向T2提供足夠的基極電流，使提供足夠的基極電流，使T2飽和導通。飽和導通。T2的發(fā)射極電流在的發(fā)射極電流在R3 上產(chǎn)生的壓降又使上產(chǎn)生的壓降又使 T5 飽和導通，輸出為低電平飽和導通，輸出為低電平(0.3V)。 實現(xiàn)了實現(xiàn)了“輸入全高輸入全高 ，輸出為低，輸出為低”的邏輯關系。的邏輯關系。3當有輸入端接低電平當有輸入

34、端接低電平(0.3V)時：時：輸入端接低電平的發(fā)輸入端接低電平的發(fā)射結導通，使射結導通，使T1的基極電位的基極電位Ub1=0.3V+0.7V=1V。該電壓作。該電壓作用于用于T1的集電結和的集電結和T2、T5的發(fā)射結上，不可能使的發(fā)射結上，不可能使T2和和T5導導通，即通，即T2、T5均截止。均截止。 綜合上述，綜合上述，當輸入當輸入A、B、C均為高電平時，輸出為低電平；均為高電平時，輸出為低電平；當當 A、B、C中至少有一個為低電中至少有一個為低電平時，輸出為高電平。平時，輸出為高電平。 輸出與輸輸出與輸入之間為入之間為“與非與非”邏輯。邏輯。F = A F = A B B C C由于由于T

35、 T2 2截止，電源截止，電源U UCCCC通過通過R R2 2驅驅動動T T3 3和和T T4 4管，使之工作在導通狀態(tài)，管，使之工作在導通狀態(tài)，電路輸出為高電平電路輸出為高電平(3.6V)(3.6V)。通常。通常將電路的這種工作狀態(tài)稱為截止狀將電路的這種工作狀態(tài)稱為截止狀態(tài)，它實現(xiàn)了態(tài)，它實現(xiàn)了“輸入有低，輸出為輸入有低，輸出為高高”的邏輯功能。的邏輯功能。3(3) (3) 主要外部特性參數(shù)主要外部特性參數(shù) TTLTTL與非門的主要外部特性參數(shù)有輸出邏輯電與非門的主要外部特性參數(shù)有輸出邏輯電平、開門電平、關門電平、扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、平、開門電平、關門電平、扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、平均傳輸時延

36、和空載功耗等。平均傳輸時延和空載功耗等。輸出高電平輸出高電平V VOHOH v輸出高電平輸出高電平V VOHOH是指至少有一個輸入端接低電平時的是指至少有一個輸入端接低電平時的輸出電平；輸出電平；vV VOHOH的典型值是的典型值是3.6V,3.6V,產(chǎn)品規(guī)范值為產(chǎn)品規(guī)范值為V VOHOH2.4V2.4V，標準高，標準高電平電平V VSHSH=2.4V=2.4V；輸出低電平輸出低電平V VOLOL v輸出低電平輸出低電平V VOLOL是指輸入全為高電平時的輸出電平；是指輸入全為高電平時的輸出電平；vV VOLOL的典型值是的典型值是0.3V0.3V，產(chǎn)品規(guī)范值為，產(chǎn)品規(guī)范值為V VOLOL0.

37、4V,0.4V,標準低標準低電平電平V VSLSL=0.4V=0.4V。 3開門電平開門電平V VONON v開門電平開門電平V VONON是指在額定負載下，使輸出電平達到標準是指在額定負載下，使輸出電平達到標準低電平低電平V VSLSL的輸入電平，的輸入電平，它表示使與非門開通的最小輸它表示使與非門開通的最小輸入電平入電平。vV VONON的產(chǎn)品規(guī)范值為的產(chǎn)品規(guī)范值為V VONON1.8V1.8V。開門電平的大小反映了。開門電平的大小反映了高電平抗干擾能力，高電平抗干擾能力，V VONON 愈小，在輸入高電平時的抗愈小，在輸入高電平時的抗干擾能力愈強。干擾能力愈強。關門電平關門電平V VOF

38、FOFF v關門電平關門電平V VOFFOFF是指輸出空載時，使輸出電平達到標準高是指輸出空載時，使輸出電平達到標準高電平電平V VSHSH的輸入電平，的輸入電平，它表示使與非門關斷所允許的最它表示使與非門關斷所允許的最大輸入電平大輸入電平。 vV VOFFOFF 的產(chǎn)品規(guī)范值的產(chǎn)品規(guī)范值V VOFFOFF0.8V0.8V。關門電平的大小反映了。關門電平的大小反映了低電平抗干擾能力，低電平抗干擾能力，V VOFFOFF越大，在輸入低電平時的抗干越大，在輸入低電平時的抗干擾能力越強。擾能力越強。3扇入系數(shù)扇入系數(shù)Ni Ni v扇入系數(shù)扇入系數(shù)NiNi是指與非門允許的輸入端數(shù)目是指與非門允許的輸入

39、端數(shù)目。v一一 般般NiNi為為2 25 5，最多不超過，最多不超過8 8。當應用中要求輸入端數(shù)目。當應用中要求輸入端數(shù)目超過超過NiNi時，可通過分級實現(xiàn)的方法減少對扇入系數(shù)的要求。時，可通過分級實現(xiàn)的方法減少對扇入系數(shù)的要求。扇出系數(shù)扇出系數(shù)NoNov扇出系數(shù)扇出系數(shù)NONO是指與非門輸出端連接同類門的最多個數(shù)是指與非門輸出端連接同類門的最多個數(shù)。v反映了與非門的帶負載能力，一般反映了與非門的帶負載能力，一般No8No8。 扇入和扇出是扇入和扇出是反映門電路互連性能的指標。反映門電路互連性能的指標。輸入短路電流輸入短路電流IiSIiS v輸入短路電流輸入短路電流IIsIIs是指當與非門的某

40、一個輸入端接地而其余是指當與非門的某一個輸入端接地而其余輸入端懸空時，流過接地輸入端的電流。輸入端懸空時，流過接地輸入端的電流。 v在實際電路中，在實際電路中，IiSIiS是流入前級與非門的灌電流，它的大小是流入前級與非門的灌電流，它的大小將直接影響前級與非門的工作情況。輸入短路電流的產(chǎn)品將直接影響前級與非門的工作情況。輸入短路電流的產(chǎn)品規(guī)范值規(guī)范值IiS1.6mAIiS1.6mA。3高電平輸入電流高電平輸入電流IiHIiHv高電平輸入電流高電平輸入電流IiHIiH是指某一輸入端接高電平，而其他輸是指某一輸入端接高電平，而其他輸入端接地時，流入高電平輸入端的電流，又稱為輸入漏入端接地時，流入高

41、電平輸入端的電流，又稱為輸入漏電流。電流。 一般一般IiH50AIiH50A。平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間tpdtpdv平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間tpdtpd 是指一個矩形波信號從與非門輸是指一個矩形波信號從與非門輸入端傳到與非門輸出端入端傳到與非門輸出端( (反相輸出反相輸出) )所延遲的時間。所延遲的時間。 v通常將從輸入波上沿中點到輸出波下沿中點的時間延遲通常將從輸入波上沿中點到輸出波下沿中點的時間延遲稱為導通延遲時間稱為導通延遲時間tpdLtpdL；從輸入波下沿中點到輸出波上；從輸入波下沿中點到輸出波上沿中點的時間延遲稱為截止延遲時間沿中點的時間延遲稱為截止延遲時間tpdHt

42、pdH。v平均延遲時間定義為平均延遲時間定義為 tpd = ( tpdL+ tpdHtpd = ( tpdL+ tpdH )/2 )/2 v信號經(jīng)過任何門電路都會產(chǎn)生時間上的延遲，這是由器信號經(jīng)過任何門電路都會產(chǎn)生時間上的延遲，這是由器件本身特性所決定的。平均延遲時間是反映與非門開關件本身特性所決定的。平均延遲時間是反映與非門開關速度的一個重要參數(shù)。速度的一個重要參數(shù)。TpdTpd的典型值約的典型值約10ns 10ns ，一般小于，一般小于40ns40ns?？蛰d功耗空載功耗P Pv空載功耗是當與非門空載時門電路所消耗的電功率，空載功耗是當與非門空載時門電路所消耗的電功率，它的值為電源總電流它的

43、值為電源總電流ICCICC和電源電壓和電源電壓UCCUCC的乘積。的乘積。 v輸出為低電平時的功耗稱為空載導通功耗輸出為低電平時的功耗稱為空載導通功耗PONPON，輸出，輸出為高電平時的功耗稱為空載截止功耗為高電平時的功耗稱為空載截止功耗POFF POFF ，PONPON大大于于POFF POFF 。 v平均功耗平均功耗 P =(PON + POFF)/2 P =(PON + POFF)/2 v一般一般P P50mW,50mW,如如74H74H系列門電路平均功耗為系列門電路平均功耗為22mW22mW。3(4)TTL(4)TTL與非門集成電路芯片與非門集成電路芯片TTL與非門集成電路芯片種類很多

44、，常用的與非門集成電路芯片種類很多，常用的TTL與非門集成電路芯片有與非門集成電路芯片有7400和和7420等。等。 7400的引腳分配圖如圖的引腳分配圖如圖(a)所示；所示；7420的引腳分的引腳分配圖如圖配圖如圖(b)所示。圖中，所示。圖中，UCC為電源引腳，為電源引腳，GND為接地腳，為接地腳，NC為空腳。為空腳。32. 2. 其它功能的其它功能的TTLTTL門電路門電路 集成集成TTL門電路除了與非門外，還有與門電路除了與非門外，還有與門、或門、非門、或非門、與或非門、異或門門、或門、非門、或非門、與或非門、異或門等不同功能的產(chǎn)品。此外還有兩種特殊門電等不同功能的產(chǎn)品。此外還有兩種特殊

45、門電路路三態(tài)門和集成電路開路門等。三態(tài)門和集成電路開路門等。3（1 1）非門）非門v當輸入當輸入A A為低電平（為低電平（0.3V0.3V）時，電路工作在截止狀）時，電路工作在截止狀態(tài)，即態(tài)，即T3T3截止，截止，T4T4和和D D導通，輸出端導通，輸出端F F為高電平為高電平（3.6V3.6V）；）；v當輸入高電平時，電路工作在導通狀態(tài)，即當輸入高電平時，電路工作在導通狀態(tài)，即T3T3飽飽和導通，和導通，T4T4和和D D截止，截止，F(xiàn) F輸出低電平（輸出低電平（0.3v0.3v）。）。（2）或非門）或非門v任何一路輸入為高，輸出都為低任何一路輸入為高，輸出都為低輸入輸入2輸入輸入1+Vcc

46、 (+5V)輸出輸出電源電源接地接地T1T23（3 3）與或非門）與或非門v當當A A1 1、A A2 2和和B B1 1、B B2 2中均中均有低電平時，有低電平時，T T2 2、T T2 2 和和T T3 3截止，截止，T T4 4和和D D導通，導通，輸出輸出F F為高電平；為高電平；v當當A A1 1、A A2 2均為高或均為高或B B1 1、B B2 2均為高，或者均為高，或者A A1 1、A A2 2、B B1 1、B B2 2均為高時，使均為高時，使T T3 3導通，導通，T T4 4和和D D截止，截止，輸出輸出F F為低電平。為低電平。3與或非門集成電路芯片與或非門集成電路芯

47、片74517451的引腳排列圖的引腳排列圖3(4) (4) 三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門(Three state Gate) (Three state Gate) （TSTS門）門） “三態(tài)三態(tài)”是指電路可以輸出正常的是指電路可以輸出正常的“0”0”或或“1”1”邏輯電平，也可以處于高阻態(tài)。邏輯電平，也可以處于高阻態(tài)。注意：注意：三態(tài)門不是指具有三種邏輯值。為高阻態(tài)三態(tài)門不是指具有三種邏輯值。為高阻態(tài)時，時，“0” 0” 和和 “ “1”1”的輸出極都截止，相當于與的輸出極都截止，相當于與所連接的線路斷開，便于實現(xiàn)從多個數(shù)據(jù)輸入中所連接的線路斷開，便于實現(xiàn)從多個數(shù)據(jù)輸入中選擇其一。選擇其一。如何使電路

48、處在工作狀態(tài)和禁止狀態(tài)？如何使電路處在工作狀態(tài)和禁止狀態(tài)？ 通過外加控制信號！通過外加控制信號！ 三態(tài)門電路是一種最重要的總線接口電路，它三態(tài)門電路是一種最重要的總線接口電路，它保留了具有圖騰輸出結構的保留了具有圖騰輸出結構的TTLTTL電路信號傳輸速度快、電路信號傳輸速度快、驅動能力強的特性，又有集電極開路輸出可以驅動能力強的特性，又有集電極開路輸出可以“線線與與”的優(yōu)點，是構建計算機總線的理想電路。的優(yōu)點，是構建計算機總線的理想電路。3在一般與非在一般與非門的基礎上，門的基礎上，附加使能控附加使能控制端和控制制端和控制電路構成的。電路構成的。BAF電路邏輯功能電路邏輯功能 EN=0EN=0

49、：二極管二極管D D反偏，此時電路功能與一般與非門無反偏，此時電路功能與一般與非門無區(qū)別，輸出區(qū)別，輸出 ； EN=1EN=1：一方面因為一方面因為T T1 1有一個輸入端為低，使有一個輸入端為低，使T T2 2、T T5 5截截止。另一方面由于二極管導通，迫使止。另一方面由于二極管導通，迫使T T3 3的基極電位變的基極電位變低，致使低，致使T T3 3、T T4 4也截止。輸出也截止。輸出F F便被懸空，處于高阻態(tài)。便被懸空，處于高阻態(tài)。3因為該電路是在因為該電路是在EN=0時為正常工作狀態(tài)，所以稱為使能時為正常工作狀態(tài)，所以稱為使能控制端低電平有效的三態(tài)與非門。該電路的邏輯符號如圖中控制

50、端低電平有效的三態(tài)與非門。該電路的邏輯符號如圖中(b)所示。控制端加一個小圓圈表示低電平有效，并將控制信號寫所示。控制端加一個小圓圈表示低電平有效，并將控制信號寫成成EN，也有寫成，也有寫成G。 若某三態(tài)與非門的邏輯符號在控制端未加小圓圈，且控制若某三態(tài)與非門的邏輯符號在控制端未加小圓圈，且控制信號寫成信號寫成EN時，則表明電路在時，則表明電路在EN=1時為正常工作狀態(tài)，稱該時為正常工作狀態(tài)，稱該三態(tài)與非門為使能控制端高電平有效的三態(tài)與非門。三態(tài)與非門為使能控制端高電平有效的三態(tài)與非門。3右圖分析：右圖分析： 當某個三態(tài)門的控制端為當某個三態(tài)門的控制端為1 1時，該邏輯門的輸入數(shù)據(jù)經(jīng)時，該邏輯

51、門的輸入數(shù)據(jù)經(jīng)反相后送至總線。反相后送至總線。 為了保證數(shù)據(jù)傳送的正確為了保證數(shù)據(jù)傳送的正確性，性，任意時刻，任意時刻，n n個三態(tài)門的個三態(tài)門的控制端只能有一個為控制端只能有一個為1 1，其余，其余均為均為0 0，即只允許一個數(shù)據(jù)端，即只允許一個數(shù)據(jù)端與總線接通，其余均斷開，以與總線接通，其余均斷開，以便實現(xiàn)便實現(xiàn)n n個數(shù)據(jù)的分時傳送。個數(shù)據(jù)的分時傳送。三態(tài)與非門主要應用于三態(tài)與非門主要應用于總線傳送，它既可用于總線傳送，它既可用于單向數(shù)據(jù)傳送，也可用單向數(shù)據(jù)傳送，也可用于雙向數(shù)據(jù)傳送。于雙向數(shù)據(jù)傳送。3用兩種不同控制輸入的三態(tài)門可構成的雙向總線。用兩種不同控制輸入的三態(tài)門可構成的雙向總線

52、。EN=1時時: G1工作，工作，G2處處于高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)于高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)D1被取被取反后送至總線；反后送至總線； EN=0時時: G2工作，工作，G1處處于高阻狀態(tài)，總線上的數(shù)于高阻狀態(tài)，總線上的數(shù)據(jù)被取反后送到數(shù)據(jù)端據(jù)被取反后送到數(shù)據(jù)端D2。 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分時雙向傳實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分時雙向傳送。送。 3（5 5）集電極開路門）集電極開路門(OC(OC門門) ) 集電極開路門集電極開路門(Open Collector Gate(Open Collector Gate）是一種輸出端）是一種輸出端可以直接相互連接的特殊邏輯門，簡稱可以直接相互連接的特殊邏輯門，簡稱OCOC門。門。 OCOC門電路將一

53、般門電路將一般TTLTTL與非門電路的推拉式輸出級改為與非門電路的推拉式輸出級改為三極管集電極開路輸出。下圖給出了一個集電極開路三極管集電極開路輸出。下圖給出了一個集電極開路與非門的電路結構圖和邏輯符號。與非門的電路結構圖和邏輯符號。3 注意！集電極開路與非門只有在外接負載電阻注意！集電極開路與非門只有在外接負載電阻R RL L和電源和電源UUCCCC后才能正常工作。后才能正常工作。 集電極開路與非門在計算機中應用很廣泛，可集電極開路與非門在計算機中應用很廣泛，可以用它實現(xiàn)以用它實現(xiàn) 線與線與 邏輯、電平轉換以及直接驅動發(fā)邏輯、電平轉換以及直接驅動發(fā)光二極管、干簧繼電器等。光二極管、干簧繼電器

54、等。3例如，下圖所示電路中，只要有一個門輸出為低例如，下圖所示電路中，只要有一個門輸出為低電平，輸出電平，輸出F F便為低電平；僅當兩個門的輸出均為高便為低電平；僅當兩個門的輸出均為高電平時，輸出電平時，輸出F F才為高電平。即才為高電平。即 F=F1 F2=A1B1C1 A2B2C2該電路實現(xiàn)了兩個該電路實現(xiàn)了兩個與非門輸出相與非門輸出相“與與”的的邏輯功能。由于該邏輯功能。由于該“與與”邏輯功能是由輸出端引邏輯功能是由輸出端引線連接實現(xiàn)的，故稱為線連接實現(xiàn)的，故稱為“線與線與”邏輯。邏輯。 3非邏輯門中，小圓圈表示非運算，可在輸入端或輸出端非邏輯門中，小圓圈表示非運算，可在輸入端或輸出端四

55、、邏輯功能的表示和等效電路四、邏輯功能的表示和等效電路1 1、三種基本邏輯門、三種基本邏輯門F=A B A B & F=A + B A B 1 F A A 1 F A A 1 與門與門或門或門非門非門基本邏輯門的真值表和相應的基本運算完全相同基本邏輯門的真值表和相應的基本運算完全相同3691) 與、非合成為與非邏輯與、非合成為與非邏輯2) 或、非合成為或非邏輯或、非合成為或非邏輯2. 2. 常用的復合邏輯及其邏輯門常用的復合邏輯及其邏輯門與非門：與非門：當且僅當輸入全部為當且僅當輸入全部為1 1時時輸出才為輸出才為0 0或非門：或非門：當且僅當輸入全部為當且僅當輸入全部為0 0時時輸出

56、才為輸出才為1 1FAB A B A B FAB 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 & FA B A B A B FA B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 3703 3 異或邏輯及同或邏輯異或邏輯及同或邏輯異或門：異或門：輸入相異，輸出為輸入相異，輸出為1 1同或門：同或門：輸入相同，輸出為輸入相同，輸出為1 1異或邏輯異或邏輯同或邏輯同或邏輯BABABAFBAABBAF FA B A B A B FA B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 =1 FA B A B A B FA B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 =1 3

57、4 4 組合邏輯電路及其應用組合邏輯電路及其應用v組合邏輯電路組合邏輯電路任意時刻產(chǎn)生的穩(wěn)定輸出值僅僅取決于該時刻任意時刻產(chǎn)生的穩(wěn)定輸出值僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態(tài)無關。的輸入，與電路原來的狀態(tài)無關。特點特點v由邏輯門電路組成，電路中不包含任何記憶元件；由邏輯門電路組成，電路中不包含任何記憶元件；v信號是單向傳輸?shù)?，電路中不存在任何反饋回路；信號是單向傳輸?shù)?，電路中不存在任何反饋回路；v時序邏輯電路時序邏輯電路任意時刻的輸出不僅取決于當時的輸入信號，任意時刻的輸出不僅取決于當時的輸入信號，而且還取決于電路原來的狀態(tài)，或者說，還與而且還取決于電路原來的狀態(tài)，或者說，還與以前的輸入有

58、關以前的輸入有關 。v根據(jù)電路輸出端是一個還是多個分為單輸出和根據(jù)電路輸出端是一個還是多個分為單輸出和多輸出組合邏輯電路；多輸出組合邏輯電路；v數(shù)字系統(tǒng)中常用的比較器、全加器、編碼器、數(shù)字系統(tǒng)中常用的比較器、全加器、編碼器、譯碼器、數(shù)字選擇器均為組合邏輯電路。譯碼器、數(shù)字選擇器均為組合邏輯電路。4一、組合邏輯電路的一般設計步驟（四步法）一、組合邏輯電路的一般設計步驟（四步法） 原則：電路要最簡（要求所用器件的種類和數(shù)量都盡可能原則：電路要最簡（要求所用器件的種類和數(shù)量都盡可能 少，且器件之間的連線也最少少，且器件之間的連線也最少) )。1.1.根據(jù)實際邏輯問題確定輸入、輸出變量，并定義邏輯狀態(tài)

59、根據(jù)實際邏輯問題確定輸入、輸出變量，并定義邏輯狀態(tài)的含義；的含義；根據(jù)題意列真值表根據(jù)題意列真值表邏輯式邏輯式化簡化簡卡諾圖卡諾圖化簡化簡畫邏輯電路圖畫邏輯電路圖寫最簡邏輯式寫最簡邏輯式2.2.根據(jù)輸入、輸出的因果關系，列出真值表；根據(jù)輸入、輸出的因果關系，列出真值表；3.3.由真值表寫出邏輯表達式，根據(jù)需要簡化和變換邏輯表達式由真值表寫出邏輯表達式，根據(jù)需要簡化和變換邏輯表達式4.4.畫出邏輯圖畫出邏輯圖4二、半加器的邏輯線路設計二、半加器的邏輯線路設計1）根據(jù)半加器的運算功能，）根據(jù)半加器的運算功能，寫出邏輯真值表；寫出邏輯真值表；v半加器有兩個輸入和兩個輸半加器有兩個輸入和兩個輸出，輸入

60、可以標識為出，輸入可以標識為 A、B 或或 X、Y，輸出通常標識為和，輸出通常標識為和S 和進位和進位 C；2）依據(jù)真值表推導出對應的）依據(jù)真值表推導出對應的邏輯表達式；邏輯表達式；輸入輸入輸出輸出A AB BC CS S0 00 00 00 00 01 10 01 11 10 00 01 11 11 11 10 043）選用基本邏輯門電路，依）選用基本邏輯門電路，依據(jù)半加器的邏輯表達式得據(jù)半加器的邏輯表達式得到半加器的邏輯線路；到半加器的邏輯線路； 輸入輸入輸出輸出A AB BC CS S0 00 00 00 00 01 10 01 11 10 00 01 11 11 11 10 04三、組合邏輯電路的一般分析步