一、二极管与门和或门电路1.与门电路
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二极管异或门电路
二极管异或门电路是一种利用二极管来实现逻辑运算“异或”功能的电路。
在数字电路设计中,门电路是实现基本逻辑运算(如与、或、非)的单元模块。而异或门是这些基本逻辑门之一,它执行的操作符合“异或”逻辑,即两个输入不同,输出为1;两个输入相同,输出为0。具体来说,以下是异或门的真值表:
A(输入) B(输入) AφB(输出)
0 O O
O 1 1
1 O 1
1 1 0
为了构建一个二极管异或门,可以按照以下逻辑表达式进行设
计:A㊉B=(AVB)Λ(「(AAB)),其中㊉表示异或操作,V表示或操作,A表示与操作,」表示非操作。这意味着异或的结果可以通过组合与门、或门以及非门来得到。在具体实现时,可能需要使用多个基础的逻辑门电路,并通过布线和组装来完成整个异或门的功能。
值得注意的是,尽管二极管可以用来制作简单的逻辑门,现代的数字电路通常不采用单独的二极管来实现逻辑门,而是使用更为先进的CMOS技术,这是因为CMOS技术具有功耗低、速度快、集成度高等优点。
第二章 逻辑代数与逻辑门电路
基本要求:
理解“与”逻辑及“与”门、“或”逻辑及“或”门、“非”逻辑及“非”门;理解正、负逻辑的概念,掌握逻辑代数的基本定律、基本规则和常用公式;理解复合逻辑的概念;了解集成门电路的分类;理解TTL、MOS门电路;理解逻辑函数的表示方法;掌握逻辑函数的代数化简法和卡诺图化简法。
本章主要内容:
介绍逻辑代数、集成逻辑门电路和逻辑函数化简。逻辑代数
是数字电路的理论基础,是组合逻辑和时序逻辑电路分析、设
计中要用到的基本工具;集成逻辑门电路是组成数字逻辑电路
的基本单元电路;逻辑函数化简是逻辑电路分析的基础。
本章重点:
基本逻辑门电路和功能
逻辑代数的基本定律及常用公式
逻辑函数的代数化简法
本章难点:
基本定律、公式及化简法的正确与准确
一、逻辑变量与逻辑函数:
在逻辑代数中的变量称逻辑变量,用字母A、B、C……来表示。逻辑变量只能有两种取值:真和假。常把真记作“1”,假记作“0”。这里的“1”和“0”并不表示数量的大小,而是表示完全对立的两种状态。
在逻辑问题的研究中,涉及到问题产生的条件和结果。表示条件的逻辑变量称输入变量,表示结果的逻辑变量称输出变量。将输入变量和输出变量通过逻辑运算符连接起来的式子称逻辑函数,常用F、L表示。
基本的逻辑运算有“与”运算、“或”运算、“非”运算。
二、逻辑运算:
逻辑运算的值要通过对逻辑变量进行逻辑运算来确定。
1.与运算及与门
逻辑运算F与逻辑变量A、B的逻辑与运算表达式是:F=A·B, 式中“·”为与运算符。
在逻辑电路中,把能实现与运算的基本单元叫与门,它是逻辑电路中最基本的一种门电路。二极管构成的与门电路及逻辑符号如下:
2.或运算及或门
逻辑函数F与逻辑变量A、B的逻辑运算表达式是:F=A+B,式中“+”为或运算符。
在逻辑电路中,把能实现或运算的基本单元叫或门。二极管构成的或门电路及逻辑符号如下:
考点21 与”门、“或”门和“非”门
“与"门、“或”门和“非”门(选修3—1第二章:恒定电流的第十节简单的逻辑电路)
★★★
○○
1、与门: 它有两个输入端分别为A和B,有一个输出端Z,它的电路符号如图.输入A与输入B均是高电压,输出Z才是高电压的逻辑电路叫做与门.
如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才发生,这种关系叫做“与”逻辑关系。
下表是反映与门的输入与输出之间的逻辑关系的真值表.
输入 输出
A B Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
2、或门: 它有两个输入端分别为A和B,有一个输出端Z,它的电路符号如图.输入A与输入B任何一个或者两个都为高电压时,输出Z才是高电压的逻辑电路叫做或门.
如果几个条件中,只要有一个条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫做“或”逻辑关系。 下表是反映与门的输入与输出之间的逻辑关系的真值表.
错误!
输入
输出
A B Z
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
3、非门: 非门只有一个输入端A,有一个输出端Z,它的电路符号如图所示,当输入端为高电压时,输出端为低电压,当全入端为低电压时,输出端为高电压的逻辑电路叫做非门。
输出状态与输入状态相反的逻辑关系,叫做“非”逻辑关系。
下表是非门的真值表.
错误!
输入 输出
A Z
0 1
1 0
1、数字电路的基本单元是逻辑电路,逻辑电路中最基本的电路叫做“门”电路,任何复杂的逻辑电路都由门电路组合而成,最基本的门电路是与门、或门和非门.“门"可看作是一种开关,当条件满足时,允许信号通过;如果条件不满足,则不允许信号通过.
2、门电路也可以组合,一种组合是“与非门"电路,即它是由“与”门电路与“非” 门电路组合而成的电路;另一种组合是“或非门”电路,即是由“或"门电路和“非”门电路组合而成的的电路,它们也都在名自的领域里起着重要的作用.
例:在集成电路中,经常用若干基本门电路组成复合门电路.图为两个基本门电路组合的逻辑电路,根据真值表,对虚线框内门电路类型及真值表内x的值的判断正确的是( )
与或非门电路图的分析和设计
门电路是数字电路中最基本的逻辑单元。它可以使输出信号与输入信号之间产生一定的逻辑关系。在数字电路中,信号大都是用电位(电平)高低两种状态表示,利用门电路的逻辑关系可以实现对信号的转换。
最基本的门电路有与门电路,或门电路,非门电路等。
与门电路
与门电路是指只有在一件事情的所有条件都具备时,事情才会发生。
与门电路的基本结构和逻辑符号见下图
在与门电路功能示意图中,只有在开关A和B都闭合时,灯才会亮,如果A和B中任意一个处于开路状态,灯就不会亮。
与门电路的真值表见下图。
由二极管和电阻器构成的与门电路见下图
图中A,B为两个输入变量,F为输出变量,当A,B均为高电平,F为高电平,A,B只要有一个为低电平,F就为低电平。
或门电路
或门电路是指只要有一个或一个以上条件满足时,事情就会发生。
或门电路的基本结构和逻辑符号见下图。
上图中,只要开关A,B中有一个闭合,电流就能通过开关进入灯,灯点亮,只有两个开关都断开,灯才不会亮。
或门电路真值表见下图
同与门电路一样,最简单的或门电路也是由二极管和电阻器构成的。见下图
图中A,B为两个输入变量,F为输出变量。当A,B均为低电平,F才为低电平,A,B只要有一个为高电平,或两个都为高电平,F为高电平。
非门电路
非门电路又叫“否”运算,也称求“反”运算,因此非门电路又称为反相器。
非门电路的基本结构和逻辑符号见下图。
在非门电路中,当开关A闭合时,电路短路,灯F不亮;如果开关断开,灯亮。 非门电路的真值表见下图。
最基本的非门电路是利用晶体三极管的开关特性构成的。可以实现非逻辑关系。
由晶体三极管和外围元件组成的非门电路如下。
上图中,A为输入变量,Y为输出变量,利用晶体三极管的反相放大特性,当A为低电平,三极管截止,输出端Y为高电平。当输入高电平,三极管处于饱和区,输出端Y为低电平。
门电路符号中,国家标准与国外标准的区别见下图。