這一章我們(men) 學習(xi) 的重點是數字設備進行邏輯運算的基本知識:基本邏輯運算和實現這些運算的門電路。它是本課程的基礎,我們(men) 要掌握好!
在學習(xi) 時,我們(men) 把它的內(nei) 容分為(wei) :
§ 2、1 基本概念
§ 2、2 三種基本邏輯運算
§ 2、3 常用的複合邏輯
§ 2、4 集成邏輯門
§2、1基本概念
這一節來了解一下邏輯函數、邏輯變量和真值表的概念。
一:邏輯變量與(yu) 邏輯函數
我們(men) 作某些事情,總是先對事情判斷一下,然後再根據判斷的結論去做。
例如我們(men) 吃飯,總是先判斷:‘飯做好了嗎?’:‘人到齊了嗎?’:‘餐桌準備好了嗎?’,隻有上麵的條件都滿足了,我們(men) 才可以吃飯,否則就不能。
我們(men) 把用邏輯語言描述的條件稱為(wei) 邏輯命題,其中的每個(ge) 邏輯條件我們(men) 都稱為(wei) 邏輯變量,我們(men) 一般用字母A、B、C、D、、、、、、等表示。把邏輯變量寫(xie) 成函數的形式就稱為(wei) 邏輯函數。
例如:我們(men) 把上麵我們(men) 提到的問題的條件分別用A、B、C表示,那麽(me) 它的邏輯函數可表示為(wei) :
F=f(A、B、C)
二:真值表
因為(wei) 邏輯變量隻有兩(liang) 種取值0或1,所以我們(men) 可以用一種表格來描述邏輯函數的真假關(guan) 係,我們(men) 就稱這種表格為(wei) 真值表。
例如:列出“能吃飯嗎?”的真值表。設條件滿足為(wei) 1,不滿足為(wei) 0,我們(men) 知一個(ge) 邏輯變量,有兩(liang) 種組合,三個(ge) 邏輯變量就有八種組合。所以其真值表為(wei) :
A B C | F |
0 0 0 | 0 |
0 0 1 | 0 |
0 1 0 | 0 |
0 1 1 | 0 |
1 0 0 | 0 |
1 0 1 | 0 |
1 1 0 | 0 |
1 1 1 | 1 |
§2、2三種基本的邏輯運算
在實際中我們(men) 遇到的邏輯問題是多種多樣的,其實它們(men) 可以用三種基本的邏輯運算把它們(men) 概括出來。它們(men) 就是‘與(yu) ’‘或’‘非’邏輯運算。
下麵我們(men) 用表格來描述一下它們(men) :
邏輯運算 | 邏輯表達式 |
邏輯符號 |
二變量運算結果 |
二變量輸出波形 |
與運算 | F=AB |
0*0=0;0*1=0 |
||
或運算 | F=A+B |
0+0=0;0+1=1 |
||
非運算 | F=A |
A=0;F=1 |
§2、3 常用的複合邏輯
通過上一節的學習(xi) 我們(men) 已經知道邏輯代數中有三種基本的邏輯運算,事實上我們(men) 總是希望用較少的器件來實現較多的功能,所以我們(men) 就要用到複合邏輯。
一:常用的複合邏輯
經常用到的複合邏輯有三種:它們(men) 是“與(yu) 非”、“或非”、“與(yu) 或非”。
邏輯名稱 | 邏輯表達式 | 邏輯符號 | 邏輯門特性 |
“與(yu) 非”邏輯 | F=AB | ![]() |
輸入隻要有“0”,輸出為(wei) “1”,輸入全部為(wei) “1”輸出為(wei) “0”。 |
“或非”邏輯 | F=A+B | ![]() |
輸入隻要有“1”,輸出位“0”,輸入全部為(wei) “0” 輸出為(wei) “1” |
“與或非”邏輯 | F=AB+CD | ![]() |
我們根據具體情況,來作決定。 |
二:異或”邏輯和“同或”邏輯
有時我們(men) 還會(hui) 用到“異或”邏輯和“同或”邏輯,它們(men) 都是兩(liang) 變量的邏輯函數。
“異或”邏輯指輸入二變量相異時輸出為(wei) “1”,相同時輸出為(wei) “0”。
它的邏輯表達式為(wei) :,邏輯符號為(wei) :
。
“同或”邏輯指輸入二變量相同時輸出位“1”,相異時輸出位“0”。
它的邏輯表達式為(wei) :,邏輯符號為(wei) :
。
三:正負邏輯
由於(yu) 我們(men) 的規定不同,邏輯的輸入端取值也不相同。我們(men) 把輸入為(wei) 正稱為(wei) 正邏輯,輸入為(wei) 負的稱為(wei) 負邏輯。因為(wei) 我們(men) 在邏輯電路中,大多采用矽管,用的是正電源,所以我們(men) 一般采用正邏輯。
§2、4 集成邏輯門
這一節我們(men) 來學習(xi) 由晶體(ti) 管組成的集成邏輯門的一些基本知識。 例1:如右圖所示的三態門,試分析三態門各種輸出情況。 由此我們(men) 可以看出三態門的輸出端的情況與(yu) 控製端有關(guan) ,隻有控製端為(wei) 導通時輸入端才有效。
集成邏輯門分為(wei) 兩(liang) 種即雙極型集成電路和單極型集成電路。雙極型集成電路分為(wei) :DTL集成邏輯和TTL集成邏輯;單極型集成電路分為(wei) 一般MOS邏輯和互補MOS邏輯(CMOS)。
一:雙極型集成電路
它的特點是:工作速度高,易於(yu) 做成大規模集成電路,功耗低等。我們(men) 來簡單介紹一下雙極型集成電路的兩(liang) 種形式(1)TTL集電極開路門(OC門)(2)三態門。
1)TTL集電極開路門(OC門),它的特點是能實現“線與(yu) ”功能,可以節省門數,減少輸出門的級數
它可應用在數據總線上。當每個(ge) OC門隻要有一個(ge) 輸入端為(wei) 低電平時,OC門的輸出均為(wei) 高電平。
(2)三態門;它的特點是輸出端除了高電平、低電平兩(liang) 種狀態外還有第三種狀態:高阻狀態或禁止狀態。
二:單極型集成電路
當E為(wei) 高電平時 輸出端F為(wei) 高阻狀態
當E為(wei) 低電平是 輸出端F=AB
它的特點是:高、低電平都很理想;功耗很低,近似為“0”,任意時刻都有一個關閉;抗幹擾能力強;兼容性強
例2:如右圖試分析輸入控製端的情況。
通過電阻接地時:電阻小於(yu) 等於(yu) 700歐姆時相當於(yu) 輸入為(wei) :“0”;當電阻大於(yu) 等於(yu) 2000歐姆時相當於(yu) 輸入為(wei) :“1”
當輸入控製端懸空時相當於“1”
接高電平U時相當於“1”
接地時相當於“0”