第11章数字电路基础知识。
教学重点：1．掌握与门、或门、非门的逻辑功能及逻辑符号。
2．了解与或非门、同或门、异或门、oc门与三态门等复合门的逻辑功能和逻辑符号。
3．掌握基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法。
4．掌握逻辑代数的基本公式；熟练应用公式化简逻辑函数。
教学难点：1．各种逻辑关系的含义。
2．用公式化简逻辑函数。
3．根据函数表达式画出逻辑图。
学时分配：11.1 数字电路概述。
11.1.1 数字电路及其特点。
电子线路中的电信号有两大类：模拟信号和数字信号。
1．概念。模拟信号：在数值上和时间上都是连续变化的信号。
数字信号：在数值上和时间上不连续变化的信号。
模拟电路：处理模拟信号的电路。
数字电路：处理数字信号的电路。
2．数字电路特点。
1) 电路中工作的半导体管多数工作在开关状态。
2) 研究对象是电路的输入与输出之间的逻辑关系，分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要用真值表，逻辑函数表达式及波形图等。
11.1.2 数字电路的发展和应用。
数字电路的发展：与器件的改进密切相关，集成电路的出现促进了数字电路的发展。
数字电路的应用：范围广泛，国民经济许多部门中都将大量应用数字电路。
11.2 基本逻辑门电路。
各种逻辑门电路是组成数字电路的基本单元。
11.2.1 关于逻辑电路的几个规定。
一、逻辑状态的表示方法。
用数字符号0和1表示相互对立的逻辑状态，称为逻辑0和逻辑1。
表11.2.1 常见的对立逻辑状态示例。
二、高、低电平规定。
用高电平、低电平来描述电位的高低。
高低电平不是一个固定值，而是一个电平变化范围，如图11.2.1(a)所示。
单位用“v”表示。
在集成逻辑门电路中规定——
标准高电平vsh——高电平的下限值；
标准低电平vsl——低电平的上限值。
应用时，高电平应大于或等于vsh；低电平应小于或等于vsl。
三、正、负逻辑规定。
正逻辑：用1表示高电平，用0表示低电平的逻辑体制。
负逻辑：用1表示低电平，用0表示高电平的逻辑体制。
11.2.2 与门电路。
基本的逻辑关系：与逻辑、或逻辑和非逻辑。
一、与逻辑。
1．与逻辑关系。
与逻辑关系如图11.2.2所示。当决定一件事情的几个条件全部具备后，这件事情才能发生，否则不发生。
图11.2.2 用串联开关说明与逻辑关系图11.2.3 与门电路。
2．与门电路，如图11.2.3(a)所示。
a、b输入端；y— —输出端。
3．逻辑符号，如图11.2.3(b)所示。
二、工作原理。
1．工作原理。
动画与门电路。
2．逻辑函数式。
y=ab或y=ab
或y=ab11.2.1)
3．真值表。
真值表——表明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表。
表11.2.2 与门真值表。
4．逻辑功能。
如图11.2.4所示，与门逻辑功能为：“有0出0，全1出1”。即。
y=abcd
说明：输入端不论是几个，逻辑关系相同。
11.2.3 或门电路。
一、或逻辑。
1．或逻辑关系。
或逻辑关系如图11.2.5所示。当决定一件事情的几个条件中只要有一个条件得到满足，这件事情就会发生。
2．或门电路。
或门电路如图11.2.6(a)所示。
3．逻辑符号。
或门的逻辑符号如图11.2.6(b)所示。
图11.2.5 用并联开关说明或逻辑关系图11.2.6 或门电路。
二、工作原理。
1．工作原理。
va=0v，vb=0v，v1 、v2均截止，y=-12v；
va=6v，vb=0v，v1导通，v2截止，y=6v；
va=0v，vb=6v，v1截止，v2导通，y=6v；
va=6v，vb=6v，v1、v2均导通，y=6v。
2．逻辑函数式。
y=a+b11.2.2)
3．真值表。
表 11.2.3 或门真值表。
4．逻辑功能。
或门的逻辑功能为“全0出0，有1出1”，其逻辑表达式为。
y=a+b+c+d
说明：输入端不论是几个，逻辑关系是相同的，如图11.2.7所示。
11.2.4 非门电路。
一、非逻辑关系。
1．非逻辑关系。
非逻辑关系：事情和条件总是相反状态。
2．非门电路。
非门电路如图11.2.8(a)所示。
3．逻辑符号。
非门逻辑符号如图11.2.8(b)所示。
二、工作原理。
1．工作原理。
va=6v，v导通，y=0；
va=0v，v截止，y=vg。
2．逻辑函数式为。
3．真值表。
表 11.2.4 非门真值表。
4．逻辑功能：有0出1，有1出0。
11.3 组合逻辑门电路。
实用中常把与门、或门和非门组合起来使用。
11.3.1 几种常见的简单组合门电路。
一、与非门。
1．电路组成。
在与门后面接一个非门，就构成了与非门，如图11.3.1所示。
2．逻辑符号。
在与门输出端加上一个小圆圈，就构成了与非门的逻辑符号。
3．函数表达示式。
与非门的函数逻辑式为。
4．真值表。
表11.3.1给出了与非门的真值表。
5．逻辑功能。
与非门的逻辑功能为“全1出0，有0出1”。
表11.3.1 与非门真值表。
二、或非门。
1．电路组成。
在或门后面接一个非门就构成了或非门，如图11.3.2所示。
2．逻辑符号。
在或门输出端加一小圆圈就变成了或非门的逻辑符号。
3．逻辑函数式。
或非门逻辑函数式为。
4．真值表。
表11.3.2给出了或非门的真值表。
表11.3.2 或非门真值表。
5．逻辑功能。
或非门的逻辑功能为“全0出1，有1出0”。
三、与或非门。
1．电路组成。
把两个(或两个以上)与门的输出端接到一个或非门的各个输入端，就构成了与或非门。与或非门的电路如图11.3.3(a)所示。
2．逻辑符号。
与或非门的逻辑符号如图11.3.3(b)所示。
3．逻辑函数式。
与或非门的逻辑函数式为。
4．真值表。
表11.3.3给出了与或非门真值表。
表11.3.3 与或非门真值表。
5．逻辑功能。
与或非门的逻辑功能为：当输入端中任何一组全为1时，输出即为0；只有各组输入都至少有一个为0时，输出才为1。
四、异或门。
1．电路组成。
异或门的电路如图11.3.4(a)所示。
2．逻辑符号。
异或门的逻辑符号如图11.3.4(b)所示。
3．逻辑函数式。
异或门的逻辑函数式为。
上式通常也写成。
y=a⊕b11.3.5)
4．真值表。
表11.3.4给出了异或门真值表。
表11.3.4 异或门真值表。
5．逻辑功能：当两个输入端的状态相同(都为0或都为1)时输出为0；反之，当两个输入端状态不同(一个为0，另一个为1)时，输出端为1。
6．应用：判断两个输入信号是否不同。
五、同或门。
1．电路组成。
在异或门的基础上，最后加上一个非门就构成了同或门，如图11.3.5(a)所示。
2．逻辑符号。
同或门逻辑符号如图11.3.5(b)所示。
3．逻辑函数式。
同或门逻辑函数式为。
同或门逻辑函数式通常也写成。
y=a⊙b11.3.7)
4．真值表。
表11.3.5给出了同或门的真值表。
表11.3.5 同或门真值表。
5．逻辑功能：当两个输入端的状态相同(都为0或都为1)时输出为1；反之，当两个输入端状态不同(一个为0，另一个为1)时，输出端为0。
2023年数字电路基础考试大纲
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