了解邏輯電路
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-06-13 16:32:12 | 951 次閱讀
邏輯系統(tǒng)的真值表列出了輸入二進制變量及其結果輸出的所有可能組合。邏輯系統(tǒng)的輸出來自邏輯表達式——布爾表達式——將系統(tǒng)的輸出與輸入關聯(lián)起來。
具有 n 個二進制輸入的邏輯電路真值表將具有 2 個輸入組合或行。例如,對于一個輸入,只有兩個可能的值,即 0 和 1;對于兩個輸入,有四種輸入組合:00、01、10 和 11;對于三個輸入,有八種輸入組合:000、001、010、011、100、101、110 和 111。
在本文的所有進一步討論中,我們將使用字母 A、B、...、N 來表示邏輯系統(tǒng)的 n 個輸入,使用字母 Y 來表示輸出。 表 1顯示了圖 1中雙輸入邏輯系統(tǒng)的真值表。對于這個特定的系統(tǒng),當 A = B = 0 時,輸出 Y = 0,對于所有其他輸入組合,輸出 Y = 1。

表 1.雙輸入邏輯系統(tǒng)的真值表。
表2顯示了圖2中三輸入邏輯系統(tǒng)的真值表。在本例中,我們假設當A = B = C = 1時,輸出Y = 1,對于所有其他輸入組合,輸出Y = 0。

表 2.三輸入邏輯系統(tǒng)的真值表。
什么是邏輯門?邏輯門是數(shù)字系統(tǒng)的初始構建塊。每個主要邏輯門都是用于執(zhí)行基本邏輯表達式的硬件或電子電路。
布爾代數(shù)定律有助于操縱二進制變量并簡化邏輯表達式,但這些定律在數(shù)字系統(tǒng)中是通過稱為邏輯門的電子電路來執(zhí)行的。三種基本邏輯門是或、與和非。
在以下關于邏輯門的討論中,我們忽略電壓如何表示 1 和 0 以及晶體管如何處理它們。這樣我們就可以深入討論基礎知識,而無需描述物理硬件。
或門 或門具有以下定義(正邏輯):“如果一個或多個輸入達到 1 狀態(tài),則或門的輸出獲得 1 狀態(tài)?!?或門可以具有兩個或更多輸入和一個輸出。

圖 3的簡單電路圖顯示了或門的基礎。
圖 3.或門的工作原理。該電路通過兩個開關 A 或 B 中的任意一個來激活鈴鐺 Y。我們可以觀察到 A 或 B 或兩者都會響鈴。因此,這是一個或電路或開關邏輯術語中的或門,因為 A OR B = Y。
雖然我們在這個例子中使用了三個符號,但我們必須記住,只有兩種狀態(tài):開和關。假設開 = 1 且關 = 0(正邏輯),我們可以說 1 OR 1 = 1,這意味著如果其中一個或兩個開關處于開(1)狀態(tài),則鈴也將處于開(1)狀態(tài)。
如前所述,在布爾代數(shù)中,“+”符號是邏輯連接,表示或函數(shù)。因此,A + B 表示表達式 A OR B,而不是算術和。 圖 4顯示了或門的標準符號以及該門的布爾表達式。該表達式表明 Y 等于 A 或 B 或... 或 N。

請注意,上面的表 1與雙輸入或門的真值表相匹配。
或“+”門的一些布爾恒等式是:
A + B + C = (A + B) + C = A + (B + C)
A + B = B + A
A+A=A
A + 1 = 1
A + 0 = A
與門 與門具有以下定義(正邏輯):“當且僅當所有輸入都達到 1 狀態(tài)時,與門的輸出才獲得 1 狀態(tài)。” 與門可以具有兩個或更多輸入和一個輸出。

圖 5.與門的工作原理。
在這種情況下,開關 A 和 B 必須同時閉合才能響鈴。從邏輯上可以確定 A AND B = Y。在開關邏輯術語中,此配置為 AND 電路或 AND 門。
請注意,1 AND 1 = 1 - 如果兩個開關都處于開啟 (1) 狀態(tài),則鈴也將處于開啟 (1) 狀態(tài)。
如前所述,在布爾代數(shù)中,“?”號是邏輯連接,表示 AND 函數(shù)。因此,A?B 表示表達式 A AND B,但不表示其乘法的算術意義。省略“?”號是可以的?! D 6顯示了與門的標準符號以及該門的布爾表達式。該表達式表明 Y 等于 A 和 B 和... 和 N。

請注意,上表 2與三輸入與門的真值表相匹配。
AND“”門的一些布爾恒等式是:
ABC = (AB) C = A (BC)
AB = BA
AA = A
A1=A
A0=0
A(B + C)= AB + AC
A + AB = A
A + BC = (A + B) (A + C)
非門或反相電路
非門電路有一個輸入和一個輸出;其輸出是輸入的補碼。
邏輯非具有以下定義:“非門的輸出總是處于與輸入相反的狀態(tài)”。
如果我們將輸入信號指定為 A,則輸出信號不是 A。符號上方的線表示變量的補碼或否定。因此,? 表示不是 A,如果 A 表示 1,則表達式 表示 0。如果 A = 0,則 ? = 1。同樣, ˉˉˉ1=0和ˉˉˉ0=1。
指定 NOT 函數(shù)的另一種常見方法是在輸入變量后放置撇號,例如 A'。
該電路的另一個名稱是反相器,因為它根據(jù)輸入反轉輸出。邏輯否定的標準符號是信號線與邏輯符號連接處的一個小圓圈。反轉圓是示意圖中顯示反轉的常用方法?! D 7顯示了邏輯塊輸入處的邏輯非,圖 8顯示了邏輯塊輸出處的邏輯非。

圖 7.輸入處的邏輯非。


表 3顯示了非門或反相邏輯門的真值表。
A是
01
10
表 3.非邏輯門的真值表。
非門的一些布爾恒等式是:
ˉˉˉˉˉˉˉˉA=A
ā+A=1
āA=0
A+AB=A+B
理解邏輯電路布爾代數(shù)是邏輯設計人員簡化復雜邏輯表達式的主要工具之一。該代數(shù)由一組符號和操作它們的規(guī)則組成。
真值表定義了邏輯電路的功能。它列出了邏輯電路的所有可能輸入組合及其對應的輸出。
邏輯門這個術語指的是執(zhí)行二進制系統(tǒng)最基本功能的數(shù)字電路。
當任一輸入為 1 時,或門的輸出將為 1。邏輯運算符符號是加號“+”。
只有所有輸入都是 1,與門的輸出才會為 1。邏輯運算符符號是點“?”。
非門的輸出是輸入的補碼。非運算也稱為反相。反相器的符號是信號線與邏輯符號連接處的一個小圓圈。
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