复合逻辑运算和三态门

今天我来给大家介绍复合逻辑运算和三态门的有关知识。请确保你已经了解了基本的逻辑运算(与、或、非运算)。

复合逻辑运算

所谓复合逻辑运算,就是将基本的逻辑运算组合起来,可以得到与非、或非、异或、同或等更复杂的逻辑运算。下面就介绍上述四种复合逻辑运算。

1.与非

如图1所示,我们将一个与门和一个非门以这样的方式连接起来。


图1

所谓与非运算,就是先进行与运算,然后对结果再进行非运算。与非门可以用图2所示的两种符号来表示,其中逻辑门后的小圆圈表示非运算。


图2

与非运算的真值表如图3所示。


图3

从真值表中可以看出,两个输入只要有一个为0,输出就为1;只有当两个输入都为1时,输出才为0。可以总结为“全1出0,有0出1”。这和与运算的结果刚好相反。其逻辑表达式为L=(A·B)'。(由于简书中输入公式时上面的横线会出现错误,所以这里非运算的横线用一撇代替)

2.或非

我们将一个或门和一个非门以图4的形式连接起来。


图4

所谓或非运算,就是先进行与运算,再对结果进行非运算。或非门可以用图5所示的两种符号来表示,其中逻辑门后的小圆圈表示非运算。


图5

或非运算的真值表如图6所示。


图6

从真值表中可以得知,当输入都为0时,输出为1;输入中只要有一个为1,输出就为0。可以总结为“全0出1,有 1出0”。这和或运算的结果刚好相反。其逻辑表达式为L=(A+B)'。

3.异或

要实现异或运算,我们需要用到异或门。异或门的符号如图7所示。


图7

在矩形符号中,用“=1”来表示异或运算。其逻辑关系是:当A、B相同时,输出L为0;当A、B不同时,输出L为1。于是我们可以得到它的真值表,如图8所示。

图8

异或运算的逻辑表达式为:L=A'B+AB'=A⊕B。中间的加号带圆圈表示的就是异或运算。

异或运算也可以用与、或、非运算的组合来表示,将与、或、非门如图9所示连接起来就可以实现。


图9

先用两个非门得到A'和B',然后再通过两个与门,得到A'B和AB',最后再通过一个或门,就可以得到A'B+AB'。

4.同或

要实现同或运算,需要使用同或门,符号如图10所示。


图10

在矩形符号中,用“=”来表示同或运算。其逻辑关系是:当A、B相同时,输出L为1;当A、B不同时,输出L为0。这和异或运算的逻辑关系刚好相反。

同或的“=”和异或的“=1”比较容易混淆。可以用这样的方法来区分:因为异或如果输出为1,输入有且仅有一个是1,所以用“=1”来表示异或;而同或输出为1,则需要两个输入相同,所以用“=”来表示同或。

我们可以得到同或运算的真值表,如图11所示。


图11

同或运算的逻辑表达式为:L=AB+A'B'=A⊙B。中间的一个点带圆圈表示的就是同或运算。

同或运算同样可以用与、或、非三种运算的组合来实现,在这里就不再举例。

三态门

在前面学习的逻辑门中,输出只有0、1两种状态。现在,介绍一种比较特殊的门电路,即三态门。在三态门中,输出可以有三种状态,分别为0、1、Z。Z指的是输出为高阻态,意味着输入和输出之间是断开的,即三态门的输入和输出之间像一个开关断开一样。三态门的逻辑符号如图12所示。


图12

其中,A为输入端,L为输出端,EN为控制信号输入端,也称为使能端。它起到了控制输入和输出的作用。在这里EN是高电平使能的。三态门的真值表如图13所示。


图13

表中X表示A的值可以是0,也可以是1。当EN=1,L=A;当EN=0,L=Z。

我们还可以在三态门的使能端和输出端上加上小圆圈,来实现反相,以构成不同形式的三态门。

以上就是本文的全部内容,下一篇我将会介绍逻辑代数的基本定律,这一知识将在分析复杂的逻辑代数式中起到很大的作用。

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