邏輯電路

邏輯電路

邏輯電路是一種離散信號的傳遞和處理,以二進制為原理、實現數位訊號邏輯運算和操作的電路。分組合邏輯電路和時序邏輯電路。前者由最基本的“與門”電路、“或門”電路和“非門”電路組成,其輸出值僅依賴於其輸入變數的當前值,與輸入變數的過去值無關—即不具記憶和存儲功能;後者也由上述基本邏輯門電路組成,但存在反饋迴路—它的輸出值不僅依賴於輸入變數的當前值,也依賴於輸入變數的過去值。由於只分高、低電平,抗干擾力強,精度和保密性佳。廣泛套用於計算機、數字控制、通信、自動化和儀表等方面。最基本的有與電路、或電路和非電路。

基本介紹

  • 中文名:邏輯電路
  • 外文名:Logic Gates
  • 構成:由門電路構成
  • 分類:邏輯電路和時序邏輯電路
  • 原理:以二進制為原理
  • 套用:計算機、數字控制、通信
基本釋義,基本的邏輯電路——門電路,分類,組合邏輯電路,時序邏輯電路,組合邏輯電路分析方法,

基本釋義

邏輯電路是指完成邏輯運算的電路。這種電路,一般有若干個輸入端和一個 或幾個輸出端,當輸入信號之間滿足某一特定邏輯關係時,電路就開通,有輸 出;否則,電路就關閉,無輸出。所以,這種電路又叫邏輯門電路,簡稱門電路。
主要包括內容有數字電子技術(幾種邏輯電路)、門電路基礎(半導體特性,分立元件、TTL積體電路CMOS集成門電路)、組合邏輯電路(加法器、編碼器、解碼器等集成邏輯功能)時序邏輯電路(計數器、暫存器)以及數模和模數轉換。

基本的邏輯電路——門電路

簡單的邏輯電路通常是由門電路構成,也可以用三極體製作,例如,一個NPN三極體的集電極和另一個NPN三極體的發射極連線,這就可以看作是一個簡單的與門電路,即:當兩個三極體的基極都接高電平的時候,電路導通,而只要有一個不接高電平,電路就不導通。
常見的門電路如下所示:
非門:利用內部結構,使輸入的電平變成相反的電平,高電平(1)變低電平(0),低電平(0)變高電平(1)。
邏輯電路
A
B
0
1
1
0
與門:利用內部結構,使輸入兩個高電平(1),輸出高電平(1),不滿足有兩個高電平(1)則輸出低電平(0)。
邏輯電路
A
B
C
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
或門:利用內部結構,使輸入至少一個輸入高電平(1),輸出高電平(1),不滿足有兩個低電(0)輸出高電平(1)
邏輯電路
A
B
C
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
與非門:利用內部結構,使輸入至多一個輸入高電平(1),輸出高電平(1),不滿足有兩個高電平(1)輸出高電平(1)。
邏輯電路
A
B
C
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
或非門:利用內部結構,使輸入兩個輸入低電平(0),輸出高電平(1),不滿足有至少一個高電平(1)輸出高電平(1)。
邏輯電路
A
B
C
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
異或門:當輸入端同時處於低電平(0)或高電平(1)時,輸出端輸出低電平(0),當輸入端一個為高電平(1),另一個為低電平時(0),輸出端輸出高電平(1)。
邏輯電路
A
B
C
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
同或門:當輸入端同時輸入低電平(0)或高電平(1)時,輸出端輸出高電平(1),當輸入端一個為高電平(1),另一個為低電平時(0),輸出端輸出低電平(0)。
邏輯電路
A
B
C
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1

分類

邏輯電路是執行基本邏輯操作的電路,它們在電子數字計算機中被大量運用。這些基本的邏輯操作是“與”、“或”、“非”以及由它們組成的複合動作。邏輯電路按其工作性質可分為組合電路和時序電路兩大類。

組合邏輯電路

任何時刻輸出信號的邏輯狀態僅取決於該時刻輸入信號的邏輯狀態,而與輸入信號和輸出信號過去狀態無關的邏輯電路。由於組合邏輯電路的輸出邏輯狀態與電路的歷史情況無關,所以它的電路中不包含記憶性電路或器件。門電路是組合邏輯電路的基本單元。當前組合邏輯電路都已製成標準化、系列化的中、大規模積體電路可供選用。

時序邏輯電路

任何時刻的輸出狀態不僅與該時刻的輸入有關,而且還與電路歷史狀態有關的一種數字邏輯電路。時序邏輯電路具有記憶輸入信息的功能,由於它的引入使得數字系統的套用大大增強。常用的有計數器、暫存器和脈衝順序分配器等。
也可以按照原件對邏輯電路進行分類,例如:電阻-電晶體邏輯電路、二極體-電晶體邏輯電路、發射極功能邏輯電路發射極耦合邏輯電路、高閾值邏輯電路、集成注入邏輯電路、電晶體-電晶體邏輯電路。

組合邏輯電路分析方法

在asic設計和pld設計中組合邏輯電路設計的最簡化是很重要的,在設計時常要求用最少的邏輯門或導線實現。在asic設計和pld設計中需要處理大量的約束項,值為1或0的項卻是有限的,提出組合邏輯電路設計的一種新方法。與邏輯表示只有在決定事物結果的全部條件具備時,結果才發生的因果關係。輸出變數為1的某個組合的所有因子的與表示輸出變數為1的這個組合出現、所有輸出變數為0的組合均不出現,因而可以表示輸出變數為1的這個組合。
組合邏輯電路的分析分以下幾個步驟:
(1)有給定的邏輯電路圖,寫出輸出端的邏輯表達式;
(2)列出真值表;
(3)通過真值表概括出邏輯功能,看原電路是不是最理想,若不是,則對其進行改進。

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