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Chap2 Boolean Algebra and Logic Gates

Basic Theorems and Properties of Boolean Algebra

Properties

Postulates and Theorems of Boolean Algebra

  • Postulate2 (a) \(x+0=x\) (b) \(x\cdot 1=x\)
  • Postulate5 (a) \(x+x^\prime=1\) (b) \(x\cdot x^\prime=0\)
  • Theorem1 (a) \(x+x=x\) (b) \(x\cdot x=x\)
  • Theorem2 (a) \(x+1=1\) (b) \(x\cdot 0=0\)
  • Theorem, involution \((x^\prime)^\prime=x\)
  • Postulate3, communicative (a) \(x+y=y+x\) (b) \(xy=yx\)
  • Theorem4, associative (a) \(x+(y+z)=(x+y)+z\) (b) \(x(yz)=(xy)z\)
  • Postulate4, distribute (a) \(x(y+z)=xy+xz\) (b) \(x+yz=(x+y)(x+z)\)
  • Theorem5, DeMorgan (a) \((x+y)^\prime=x^\prime y^\prime\) (b) \((xy)^\prime = x^\prime +y^\prime\)
  • Theorem6, absorption (a) \(x+xy=x\) (b) \(x(x+y)=x\)

常用公式

  • \(A+AB=A\)
  • \(A+A^\prime B=A+B\)
  • \(AB+AB^\prime =A\)
  • \(A(A+B)=A\)
  • \(AB+A^\prime C+BC=AB+A^\prime C\)
  • \(AB+A^\prime C+BCD=AB+A^\prime C\)
  • \(A(AB)^\prime=AB^\prime\)
  • \(A^\prime (AB)^\prime=A^\prime\)

Basic Theorems

代入定理

在任何一个包含 A 的逻辑等式中,若以另一个逻辑式代入式中 A 的位置,则等式依然成立

反演定理

对于任意一个逻辑式 Y,若将所有的“与”换成“或”“或”换成“与”,0 换成 11 换成 0,原变量变成反变量,反变量变成原变量,得到的一个新的逻辑式即为逻辑式 Y 的非

示例

\[Y=A(B+C)+CD\]
\[Y^\prime=(A^\prime+B^\prime C^\prime)(C^\prime+D^\prime)\]

对偶定理

若两逻辑式相等,则其对偶式也相等

Boolean Functions

逻辑函数表示方法

逻辑函数表示方法:真值表、逻辑式、逻辑图、波形图、卡诺图、硬件描述语言(HDL)

真值表

无法显示

逻辑式

\[Y=A(B+C)\]

逻辑图

无法显示

波形图

无法显示

Boolean Functions

无法显示

Canonical and Standard Forms

最小项

n 变量逻辑函数中,若 m 为包含 n 个因子的乘积项,且这 n 个变量均以原变量或反变量的形式在 m 中出现一次,则称 m 为该组变量的最小项

无法显示

最大项

n 变量逻辑函数中,若 M n 个变量之和,且这 n 个变量均以原变量或反变量的形式在 M 中出现一次,则称 M 为该组变量的最大项

无法显示

注意

最小项和最大项的编号有区别,最小项编号是结果取 1 时变量组合得到的十进制数,最大项则是结果取 0 时变量组合的数值

最小项之和

逻辑函数式以 ** 与或 ** 的形式化为 ** 最小项之和 ** 的标准形式

示例

\[Y=ABC^\prime+ABC+A^\prime BC=m_3+m_6+m_7\]

或写作

\[Y(A,B,C)=\sum m(3,6,7)\]

最大项之积

逻辑函数以 ** 或与 ** 的形式化为 ** 最大项之积 ** 的标准形式

示例

\[Y=(A+B+C)(A+B+C^\prime)(A^\prime +B+C)(A^\prime +B^\prime +C)\]

或写作

\[Y(A,B,C)=\prod M(0,1,4,6)\]

Other Logic Operations

Logic Operations

无法显示

Digital Logic Gates

Digital Logic Gates

无法显示

复合逻辑

与非(NAND、或非(NOR、与或非(AND-NOR、异或(EXCLUSIVE OR、同或(EXCLUSIVE NOR)

Extension to Multiple Inputs

多输入

如果门所代表的二进制运算具有交换性和结合性,则该门可以被扩展到多个输入

由于与非和或非函数可交换而不可结合,因此多输入的与非(或非)门定义为与门(或门)的反

无法显示

异或和同或具有交换性和结合性

无法显示

Positive and Negative Logic

选择高电平 H 表示逻辑 1,称为正逻辑;选择低电平 L 表示逻辑 1,称为负逻辑

Integrated Circuits

集成度:小规模集成(SSI、中规模集成(MSI、大规模集成(LSI、超大规模集成(VLSI)

数字逻辑系列:晶体管 - 晶体管逻辑(TTL、发射极耦合逻辑(ECL、金属氧化物半导体(MOS、互补金属氧化物半导体(CMOS)

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