這一章我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是數(shù)字設(shè)備進(jìn)行邏輯運(yùn)算的基本知識(shí):基本邏輯運(yùn)算和實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)算的門電路。它是本課程的基礎(chǔ),我們要掌握好!
在學(xué)習(xí)時(shí),我們把它的內(nèi)容分為:
§ 2、1 基本概念
§ 2、2 三種基本邏輯運(yùn)算
§ 2、3 常用的復(fù)合邏輯
§ 2、4 集成邏輯門
§2、1基本概念
這一節(jié)來(lái)了解一下邏輯函數(shù)、邏輯變量和真值表的概念。
一:邏輯變量與邏輯函數(shù)
我們作某些事情,總是先對(duì)事情判斷一下,然后再根據(jù)判斷的結(jié)論去做。
例如我們吃飯,總是先判斷:‘飯做好了嗎?’:‘人到齊了嗎?’:‘餐桌準(zhǔn)備好了嗎?’,只有上面的條件都滿足了,我們才可以吃飯,否則就不能。
我們把用邏輯語(yǔ)言描述的條件稱為邏輯命題,其中的每個(gè)邏輯條件我們都稱為邏輯變量,我們一般用字母A、B、C、D、、、、、、等表示。把邏輯變量寫成函數(shù)的形式就稱為邏輯函數(shù)。
例如:我們把上面我們提到的問題的條件分別用A、B、C表示,那麼它的邏輯函數(shù)可表示為:
F=f(A、B、C)
二:真值表
因?yàn)檫壿嬜兞恐挥袃煞N取值0或1,所以我們可以用一種表格來(lái)描述邏輯函數(shù)的真假關(guān)系,我們就稱這種表格為真值表。
例如:列出“能吃飯嗎?”的真值表。設(shè)條件滿足為1,不滿足為0,我們知一個(gè)邏輯變量,有兩種組合,三個(gè)邏輯變量就有八種組合。所以其真值表為:
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(yùn)算
在實(shí)際中我們遇到的邏輯問題是多種多樣的,其實(shí)它們可以用三種基本的邏輯運(yùn)算把它們概括出來(lái)。它們就是‘與’‘或’‘非’邏輯運(yùn)算。
下面我們用表格來(lái)描述一下它們:
邏輯運(yùn)算 | 邏輯表達(dá)式 |
邏輯符號(hào) |
二變量運(yùn)算結(jié)果 |
二變量輸出波形 |
與運(yùn)算 | F=AB |
0*0=0;0*1=0 |
||
或運(yùn)算 | F=A+B |
0+0=0;0+1=1 |
||
非運(yùn)算 | F=A |
A=0;F=1 |
§2、3 常用的復(fù)合邏輯
通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)知道邏輯代數(shù)中有三種基本的邏輯運(yùn)算,事實(shí)上我們總是希望用較少的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)較多的功能,所以我們就要用到復(fù)合邏輯。
一:常用的復(fù)合邏輯
經(jīng)常用到的復(fù)合邏輯有三種:它們是“與非”、“或非”、“與或非”。
邏輯名稱 | 邏輯表達(dá)式 | 邏輯符號(hào) | 邏輯門特性 |
“與非”邏輯 | F=AB | ![]() |
輸入只要有“0”,輸出為“1”,輸入全部為“1”輸出為“0”。 |
“或非”邏輯 | F=A+B | ![]() |
輸入只要有“1”,輸出位“0”,輸入全部為“0” 輸出為“1” |
“與或非”邏輯 | F=AB+CD | ![]() |
我們根據(jù)具體情況,來(lái)作決定。 |
二:異或”邏輯和“同或”邏輯
有時(shí)我們還會(huì)用到“異或”邏輯和“同或”邏輯,它們都是兩變量的邏輯函數(shù)。
“異或”邏輯指輸入二變量相異時(shí)輸出為“1”,相同時(shí)輸出為“0”。
它的邏輯表達(dá)式為:,邏輯符號(hào)為:
。
“同或”邏輯指輸入二變量相同時(shí)輸出位“1”,相異時(shí)輸出位“0”。
它的邏輯表達(dá)式為:,邏輯符號(hào)為:
。
三:正負(fù)邏輯
由于我們的規(guī)定不同,邏輯的輸入端取值也不相同。我們把輸入為正稱為正邏輯,輸入為負(fù)的稱為負(fù)邏輯。因?yàn)槲覀冊(cè)谶壿嬰娐分,大多采用硅管,用的是正電源,所以我們一般采用正邏輯?/FONT>
§2、4 集成邏輯門
這一節(jié)我們來(lái)學(xué)習(xí)由晶體管組成的集成邏輯門的一些基本知識(shí)。 例1:如右圖所示的三態(tài)門,試分析三態(tài)門各種輸出情況。 由此我們可以看出三態(tài)門的輸出端的情況與控制端有關(guān),只有控制端為導(dǎo)通時(shí)輸入端才有效。
集成邏輯門分為兩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:DTL集成邏輯和TTL集成邏輯;單極型集成電路分為一般MOS邏輯和互補(bǔ)MOS邏輯(CMOS)。
一:雙極型集成電路
它的特點(diǎn)是:工作速度高,易于做成大規(guī)模集成電路,功耗低等。我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下雙極型集成電路的兩種形式(1)TTL集電極開路門(OC門)(2)三態(tài)門。
1)TTL集電極開路門(OC門),它的特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)“線與”功能,可以節(jié)省門數(shù),減少輸出門的級(jí)數(shù)
它可應(yīng)用在數(shù)據(jù)總線上。當(dāng)每個(gè)OC門只要有一個(gè)輸入端為低電平時(shí),OC門的輸出均為高電平。
(2)三態(tài)門;它的特點(diǎn)是輸出端除了高電平、低電平兩種狀態(tài)外還有第三種狀態(tài):高阻狀態(tài)或禁止?fàn)顟B(tài)。
二:?jiǎn)螛O型集成電路
當(dāng)E為高電平時(shí) 輸出端F為高阻狀態(tài)
當(dāng)E為低電平是 輸出端F=AB
它的特點(diǎn)是:高、低電平都很理想;功耗很低,近似為“0”,任意時(shí)刻都有一個(gè)關(guān)閉;抗干擾能力強(qiáng);兼容性強(qiáng)
例2:如右圖試分析輸入控制端的情況。
通過電阻接地時(shí):電阻小于等于700歐姆時(shí)相當(dāng)于輸入為:“0”;當(dāng)電阻大于等于2000歐姆時(shí)相當(dāng)于輸入為:“1”
當(dāng)輸入控制端懸空時(shí)相當(dāng)于“1”
接高電平U時(shí)相當(dāng)于“1”
接地時(shí)相當(dāng)于“0”