第二章 基本邏輯運算及集成邏輯門

第二章基本邏輯運算及集成邏輯門第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日常用復合邏輯2.2基本邏輯運算2.1概述2.0第二章基本邏輯運算與集成門電路2.3關(guān)于使用集成電路的有關(guān)問題第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日

從本章開始，以下各章均是討論邏輯運算問題。邏輯運算是邏輯思維和邏輯推理的數(shù)學描述。概述2.0

邏輯問題的前提是二值性問題，即一個問題只有二種答案，不是“真”就是“假”，不存在第三種似是而非的答案。這樣邏輯問題也可用二種代碼表示，一般用“1”和“0”表示二種答案。此處的“1”和“0”僅表示一個問題的二種結(jié)果，不表示數(shù),無大小之分。“1”和“0”稱邏輯常量。第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日非邏輯（非運算、邏輯反）或邏輯（或運算、邏輯加）2.1.2與邏輯（與運算、邏輯乘）2.1.1基本邏輯運算2.1第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日

只有前提均具備了，結(jié)果才發(fā)生，這種關(guān)系稱為“與”邏輯。下面我們用開關(guān)A、B串聯(lián)控制燈F的亮與滅，說明與邏輯的功能。與邏輯（與運算、邏輯乘）2.1.1定義：開關(guān)合上為“1”，斷開為“0”。燈亮為“1”，燈滅為“0”。描述邏輯功能有不同的手段。一、真值表將AB各種可能的情況與燈F的關(guān)系列表表示如右圖：111010001000FAB真值表BAFREBAFRE第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、邏輯函數(shù)表達式F=

A·B將邏輯常量代入：0·0=00·1=01·0=01·1=10·A=01·A=AA·A=A與邏輯（與運算、邏輯乘）2.1.1三、邏輯符號目前存在三種符號表示，逐漸應統(tǒng)一到國際標準。&（c）國際標準（b）國外流行ABFBAFFAB（a）國家標準＆第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日四、波形關(guān)系高電平為“1”，低電平為“0”與邏輯（與運算、邏輯乘）2.1.1AFB第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日2.1.2或邏輯(或運算、邏輯加)

只要具備了一個前提，結(jié)果就發(fā)生，這種關(guān)系稱為“或”邏輯。下面我們用開關(guān)A、B并聯(lián)控制燈F

的亮與滅，說明“或”邏輯的功能。定義：開關(guān)A或B合上為“1”，斷開為“0”。燈亮為“1”，燈滅為“0”。描述邏輯功能四種不同的手段。FREAB第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日一、真值表將AB各種可能的情況與燈F的關(guān)系列表表示如右圖：111110101000FAB真值表

2.1.2或邏輯(或運算、邏輯加)二、邏輯函數(shù)表達式F=

A+B將邏輯常量代入：0+0=00+1=11+0=11+1=1A+0=AA+1=1A+A=AFREAB第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日三、邏輯符號FFFABABAB+≥1（a）（b）（c）

2.1.2或邏輯(或運算、邏輯加)四、波形關(guān)系高電平為“1”，低電平為“0”AFB第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日

非邏輯(非運算、邏輯反)

前提與結(jié)果相反；前提為真，結(jié)果為假。這種關(guān)系稱為“非”邏輯。下面我們用開關(guān)A控制燈F的亮與滅，說明“非”邏輯的功能。定義：開關(guān)合上為“1”，斷開為“0”。燈亮為“1”，燈滅為“0”。EARF第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日一、真值表將AB各種可能的情況與燈F的關(guān)系列表表示為：

非邏輯(非運算、邏輯反)EARF0110FA真值表二、邏輯函數(shù)表達式F=

A將邏輯常量代入：0=11=0第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日三、邏輯符號

非邏輯(非運算、邏輯反)四、波形關(guān)系高電平為“1”，低電平為“0”AF第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日

將基本邏輯運算進行簡單的組合—組合成如下常用復合邏輯?！爱惢颉薄巴颉边壿?.2.4“與或非”邏輯2.2.3“或非邏輯”2.2.2“與非邏輯”2.2.1常用復合邏輯2.2第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日“與”邏輯和“非”邏輯的組合。先“與”再“非”。＆BAAB11FABA&F=ABB＆“與非邏輯”2.2.1第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日AFB波形圖

“與”邏輯和“非”邏輯的組合。先“與”再“非”。011110101100FAB真值表見0得1全1得0“與非邏輯”2.2.1第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日“或”邏輯和“非”邏輯的組合。先“或”再“非”。≥1BAA+B11FA+BAF=A+BB≥1“或非邏輯”2.2.2第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日波形關(guān)系A(chǔ)FB

“或”邏輯和“非”邏輯的組合。先“或”再“非”。011010001100FAB真值表全0得1見1得0“或非邏輯”2.2.2第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日“與”邏輯、“或”邏輯、“非”邏輯的組合。先“與”后“或”最后再“非”。1F=AB+CD11ABCDF=AB+CD＆≥1＆≥1AB+CD≥1≥1CDAB＆BA＆DC“與或非”邏輯2.2.3第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日

這是具有特殊功能的邏輯，它們的定義均是對二變量而言?！爱惢颉彪娐返奶厥夤δ堍?/p>

多變量的“異或”②“異或”“同或”邏輯①“異或”“同或”邏輯2.2.4第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日其真值表如下：

輸入二變量相異為“0”，相同為“1”，稱為“同或”F2。

輸入二變量相異為“1”，相同為“0”，稱為“或”F1。

①“異或”“同或”邏輯“異或”“同或”邏輯2.2.4ABF1F20001011010101101

異或同或由真值表可得出下式：第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日

異或邏輯符號“異或”“同或”邏輯2.2.4同或邏輯符號

（a）（b）（c）

=1AFBABFAFB=1AFBAFB=BFA

（a）（b）（c）

第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日

例如

F=A⊕B⊕C⊕D

由于不存在多變量的“異或”電路，故多變量的“異或”通過二變量“異或”實現(xiàn)。②多變量的“異或”“異或”“同或”邏輯2.2.4≥1F2F1&&=1BA=1DC=1FF=F1⊕F2F1=A⊕BF2=C⊕D代入得：F=A⊕B⊕C⊕D同理實現(xiàn)多變量的同或電路第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日③

“異或”電路的特殊功能

故可十分方便得A，A控制電路如下圖所示：C=0F=AC=1F=A

0⊕0=00⊕1=11⊕0=11⊕1=00⊕A=A1⊕A=AFCA=1控制端“異或”“同或”邏輯2.2.4第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日奇數(shù)個“1”相異或結(jié)果為“1”。偶數(shù)個“1”相異或結(jié)果為“0”。③“異或”電路的特殊功能

奇偶檢測電路例題“異或”“同或”邏輯2.2.4第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日利用此特性可十分方便組成奇偶校驗位的產(chǎn)生電路。也可十分方便組成奇偶校驗碼的檢驗電路。8421BCD奇校驗位產(chǎn)生電路和校驗碼檢測電路如下圖所示：③“異或”電路的特殊功能“異或”“同或”邏輯2.2.4第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日&0001000=1BA00=1DC=1P100=1BA00=1DC=1P=1奇偶檢驗位產(chǎn)生電路奇校驗碼檢測電路檢驗輸出0000000110111③“異或”電路的特殊功能“異或”“同或”邏輯2.2.40110第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日&0100=1BA0=1DC=1P10=1BA00=1DC=1P=1奇偶檢驗位產(chǎn)生電路奇校驗碼檢測電路檢驗輸出00③“異或”電路的特殊功能“異或”“同或”邏輯2.2.410

0

0

10

10

0

00第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日接收A⊕B⊕C⊕D⊕P=1結(jié)果正確

=0

結(jié)果出錯

輸入

ABCD=0110則P=0⊕1⊕1⊕0=1ABCD=1000則P=1⊕0⊕0⊕0=0③“異或”電路的特殊功能“異或”“同或”邏輯2.2.4第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日1.輸出高電平UOH輸入低電平UOI一般認為UO≤

0.5V即為合格,標稱值為3V，最高可達到3.6V，輸出低電平一般認為小于0.5V為合格，標稱值為0.3V。一、特性和參數(shù)

TTL與非門傳輸特性如圖所示3.6VUOH

0.35Vui2.3

關(guān)于使用集成電路的有關(guān)問題

前面已講過集成電路分為雙極性型即TTL電路和單極性MOS電路。一般以TTL電路為主講述有關(guān)問題。第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日２.開門電平UON和關(guān)門電平Voff

開門電平：

輸出低電平時與非門處于開門狀態(tài)，為保證輸出低電平低于0.35V是允許輸入高電平的最小值稱為開門電UON；UON0.35VUOui2.3

關(guān)于使用集成電路的有關(guān)問題

關(guān)門電平：

輸出為高電平時與非門處于關(guān)門狀態(tài)，為保證輸出高電平高2.7V所允許輸入低電平的最高值稱為關(guān)門電平Voff

；0.35VUoffui2.7第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日3.噪聲容限UNL

和UNH

此參數(shù)是用來說明門電路的抗干擾能力的。輸入低電平時，輸出應為高電平，如果此時輸入端在低電平基礎(chǔ)上疊加一個正向干擾信號，如超過Uoff時，輸出將低于所規(guī)定高電平值，產(chǎn)生邏輯錯誤。所允許的最大干擾信號幅度稱為輸入低電平時的噪聲容

UNL。

UoffuiVNLUNL=U0FF－UIL=0.8－0.3=0.5

2.3

關(guān)于使用集成電路的有關(guān)問題

第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日輸入為高電平時，輸出應為低電平，如果此時輸入端在高電平基礎(chǔ)上疊加一個負向干擾信號，如低于UON時，輸出將高于規(guī)定低電平值，產(chǎn)生邏輯錯誤。所允許最大干擾信號幅度稱為輸入高電平時的噪聲容限UNH。UNH=UIH－UON=3－1.8V=1.2V

UONUNHUIH·ui2.3

關(guān)于使用集成電路的有關(guān)問題

第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日4輸入短路電流IIS

對TTL門而言當輸入端接地時，將有一個電流1.4毫安左右的電流由管子流出。IIS﹠2.3

關(guān)于使用集成電路的有關(guān)問題

當輸入通過電阻接地，IIS將在電阻上產(chǎn)生電壓，影響該輸入端的狀態(tài)。一般為了保證輸出為高電平，輸入端電阻滿足：Ri≤0.7KΩ為了保證輸出低電平，輸入端電阻滿足：

Ri≥2KΩ

場效應管無輸入短路電流，通過電阻接地時，輸入始終是低電平。第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日5.門電路的扇入系數(shù)NI和NO

門電路允許輸入端數(shù)為扇入系數(shù)NI，一般NI≥8門,為保證門電路輸出正確邏輯電平時，不超過功耗的前提下，其輸出端允許帶動同類門的輸入端數(shù)稱為扇出系數(shù)，一般NO≥8。NO愈大，表明門的負載能力愈強。2.3

關(guān)于使用集成電路的有關(guān)問題

第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、二種特殊門電路