本章重点介绍组合逻辑电路的特点、以及组合电路的
分析方法和设计方法。
首先介绍组合逻辑电路的共同特点和一般分析方法及
设计方法。然后介绍常用的各种中规模集成电路的组合逻
辑电路的工作原理和使用方法。
最后从物理概念上说明竞争－冒险现象及其形成原因，
并简单介绍消除竞争－冒险现象的常用方法。
常用组合电路有,全加器、译码器、编码器、多路选
择器、多路分配器、数值比较器、奇偶检验电路等 。这些
组合电路经常使用，因此，均有中规模集成组件产品。
要求：看懂功能
表，熟练使用中
规模集成电路设
计数字电路 。
? 一类是组合逻辑电路
? 另一类是时序逻辑电路一、组合逻辑电路特点：
电路当前得输出仅取决于当前的输入信号，输出信号随输
入信号的变化而改变，与电路原来的状态无关，这种电路无记
忆功能。这就是组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点。
数字逻辑电路分为两大类：
例：组合电路如图所示：
输入变量为,A,B,CI,输出变量为,S和 CO
由图可知, 无论任
何时刻, 只要 A,B和 CI
的取值确定了, 则 S和
CO 的取值也随之确定 。
与电路过去的工作状态
无关 。
CO
=1 =1
&
&
≥1
1
A
B
CI
S
逻辑图本身就是逻辑功能的一种表达方式。然而用逻辑
图表达逻辑功能不够直观，因此还需要将逻辑图转换为逻辑
表达式或逻辑真值表的形式，使电路的逻辑功能更加直观、
明显。
例如：通过逻辑
图可以直接写成逻辑
表达式的形式。
CIBAS ??? )(
ABCIBACO ??? )(
CIBA )( ?
AB
ABCIBA ?? )(
所以该图的逻辑
表达式为：
由逻辑表达式列出真值表
BA? CIBA ??
CO
=1 =1
&
&
≥1
1
A
B
CI
S
A B CI S CO
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 1 1
对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路都可以
用一个框图来表示。
组合逻辑
电路
1a
2a
na
1y
2y
my
1 2 na, a, a 表 示 输 入 变 量,
1 2 my, y, y 表 示 输 出 变 量 。
输出与输入之间的逻辑关系可以用一组函数表示：
)2111 naaafy,、、（ ??
)2122 naaafy,、、（ ??
)21 nmm aaafy,、、（ ??
或者写成向量函数的形式：
)(AFY ?
组合电路逻辑功能特点
是：输出只取决于当前输入
状态，与电路过去状态无关。
所以，组合电路中，不包含
有存储单元。这就是组合电
路在电路结构上的共同特点。
从给定组合逻辑电路图找出输出和输入之间
的逻辑关系,分析其逻辑功能,
组合电路分析步骤,
(1)根据给定逻辑电路图,从电路的输入到输出
逐级写出输出变量对应输入变量的逻辑表达式。
(2)由写出的逻辑逻辑表达式,列出真值表。
(3)从逻辑表达式或真值表,分析出组合逻辑
电路的逻辑功能。
DBA DC ACD BCD CBD BD CD
解,◇ 根据给定逻辑图
写出输出和输入之间的
逻辑函数式。
D B ADCY ??2
D BADC ??
ACDBCDCBDY ???1
ACDBCDCBD ???
BDCDY ??0
BDCD ??
◇ 根据逻辑函数式列出真值表
1
1
1
1
& & & & & & &
&&&
D
C
B
A
Y2 Y1 Y0
输 入 输 出
D C B A Y2 Y1 Y0
0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 1 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1
0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0
0 1 1 1 0 1 0
1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 0 1 0
1 0 1 0 0 1 0
1 0 1 1 1 0 0
1 1 0 0 1 0 0
1 1 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 0
1 1 1 1 1 0 0
D B ADCY ??2
ACDBCDCBDY ???1
BDCDY ??0
◇ 功能描述
该电路当 DCBA表
示的输入二进制数小
于或等于 5时 Y0为 1，
当输入二进制数在 6和
10之间时 Y1等于 1，当
输入二进制数大于或
等于 11时 Y2等于 1。
该逻辑电路是输入 4
位二进制数判别电路。
1、写出逻辑表达式,
CAQ ??
CAABQPS ?????
CBR ??
? ?CBCAABRSF ???????
CBCAAB ????? ? ? ? ?CBCBCAAB ?????
CBACABCBCBA ????
CBCB ??
? ? ? ?AACBACB ???? 1
ABP ?
A
B
C
B
A
C
&
≥1
=1
&
≥1
P
Q
R
S
F
B C F
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
2、列出真值表：
3、功能描述：
4、评价电路：
CBCBF ?? 当输入相同时 F=0
当输入不同时 F=1
是二变量输入异或门。
本电路用五块门电
路组成二变量输入异或
门，显然用一块二输入
异或门即可。
BC??=1
A
B F
第一步：
P = A ⊙ B
Q = C ⊙ D
F = P ⊙ Q
A B C D F
0 0 0 0 1
0 0 0 1 0
0 0 1 0 0
0 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 0 1 1
0 1 1 0 1
0 1 1 1 0
1 0 0 0 0
1 0 0 1 1
1 0 1 0 1
1 0 1 1 0
1 1 0 0 1
1 1 0 1 0
1 1 1 0 0
1 1 1 1 1
该电路是偶
校验电路。
第三步：功能描述。
从真值表中可以
看出：当 A,B,C，
D 四个输入中有偶
数个 1 时（包括全
0)，输出为 1，输入
中有奇数个 1 时，
输出为 0.
第二步：列真值表
写出逻辑函数表达式。
= A ⊙ B ⊙ C ⊙ D
=1
=1
=1
A
B
C
D
F
P
Q
? 组合逻辑电路设计步骤,
1、将文字描述的逻辑命题，转换为真值表
a,分析事件的因果关系，确定输入和输出变量。一
般总是把引起事件的原因定为输入变量，把引起事件
的结果定为输出变量。
b、定义逻辑状态的含义。即给 0,1 逻辑状态赋值，
确定 0,1 分别代表输入、输出变量的两种不同状态。
C、根据因果关系列出真值表。
2,由真值表写出逻辑表达式，并进行化简。化简形
式应根据所选门电路而定 。
3,画出逻辑电路图。
RA
G 00 01 11 10
0
1
例 1：设计一个检视交通信号灯工作状态
的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏
灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏
灯亮，而且只允许有一盏灯亮。其它情况出现，
电路发生故障，要求设计一个故障检测电路，
提醒维护人员修理。
1,确定输入、输出变量。
取红, 绿, 黄三盏灯为输入变量, 分别用 R、
A,G表示, 并规定灯亮为 1,不亮为 0。
取故障信号为输出变量, 以 Z表示, 并规定正
常工作状态输出 Z为 0,发生故障输出 Z为 1。
根据题意列真值表。
R A G Z
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
1
0
0
1
0
1
1
12,由真值表写出逻辑函数式并化简
R A GGRAGARAGRGARZ ?????
1
0
0
1
0
1
1
1
AGRGRAGAR ???
◇ 由最简与－或式直接
可以用与门和或门组成最
简单的逻辑电路。
AGRGRAGARZ ????
◇ 由与非门实现
AGRGRAGARZ ????
AGRGRAGAR ????
1
1
1
&
&
&
&
≥1
R
A
G
Z
1
1
1
&
&
&
&
&
R
A
G
Z
RA
G 00 01 11 10
0
1
◇ 用与或非门实现
0
0 01
1
1
1 1
GAR
GAR
GAR
GARGARGARZ ???
GARGARGARZ ???
利用填 1格，圈 0格，
，的逻辑表达式写出 Z
等式两边求反，得出
与或非表达式。
最后画出用与或非门
实现的逻辑电路图。
R
A
G
Z
&
&
&
≥11
1
1
例 2:
有四台设备, 每台设备用电均为 10KW。
这四台设备由两台发电机供电, 一台发电机
F1 功率为 10KW,另一台 F2 为 20KW 。 四
台设备不允许同时工作, 而且至少有一台工
作 。 试 设 计 一 个 供 电 控 制 电 路 。
解, 设 A,B,C,D 分别代表四台设备。
规定,1 表示工作, 0 表示不工作。
F1,F2分别代表二台发电机。
A B C D F1 F2
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
规定,1 表示工作,0 表示不工作。
X
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
X
X
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
X
由真值表写出逻辑表达式
? ? ? ??? ?? dmF 15,014,13,11,8,7,4,2,11
? ? ? ??? ?? dmF 15,014~9,7,6,5,32
00 01 11 10
00
01
11
10
AB
CD
2F
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
X
X
AB
CD
BD
BC
AD
AC
DCBA )( ?
DCBA )( ?
CDBA )( ?
DCBA )( ?
? ? ? ??? ?? dmF 15,014,13,11,8,7,4,2,11
? ? ? ??? ?? dmF 15,014~9,7,6,5,32
通过卡诺图进行逻辑化简
00 01 11 10
00
01
11
10
AB
CD
1F
1
1
1
1
1
1
1
1
X
X
BCBDACADCDABF ??????2
BCBDACADCDAB ??????
? ?DCBAF ???1 ? ?DCBA ???
DCBA ????
&
&
&
&
&
&
=1AB
=1CD
=1 F1
& F2
DCBAF ????1
BCBDACADCDABF ??????2
最后根据逻辑表达
式画出所设计供电控制
电路图。
分析方法和设计方法。
首先介绍组合逻辑电路的共同特点和一般分析方法及
设计方法。然后介绍常用的各种中规模集成电路的组合逻
辑电路的工作原理和使用方法。
最后从物理概念上说明竞争－冒险现象及其形成原因，
并简单介绍消除竞争－冒险现象的常用方法。
常用组合电路有,全加器、译码器、编码器、多路选
择器、多路分配器、数值比较器、奇偶检验电路等 。这些
组合电路经常使用，因此，均有中规模集成组件产品。
要求：看懂功能
表，熟练使用中
规模集成电路设
计数字电路 。
? 一类是组合逻辑电路
? 另一类是时序逻辑电路一、组合逻辑电路特点：
电路当前得输出仅取决于当前的输入信号，输出信号随输
入信号的变化而改变，与电路原来的状态无关，这种电路无记
忆功能。这就是组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点。
数字逻辑电路分为两大类：
例：组合电路如图所示：
输入变量为,A,B,CI,输出变量为,S和 CO
由图可知, 无论任
何时刻, 只要 A,B和 CI
的取值确定了, 则 S和
CO 的取值也随之确定 。
与电路过去的工作状态
无关 。
CO
=1 =1
&
&
≥1
1
A
B
CI
S
逻辑图本身就是逻辑功能的一种表达方式。然而用逻辑
图表达逻辑功能不够直观，因此还需要将逻辑图转换为逻辑
表达式或逻辑真值表的形式，使电路的逻辑功能更加直观、
明显。
例如：通过逻辑
图可以直接写成逻辑
表达式的形式。
CIBAS ??? )(
ABCIBACO ??? )(
CIBA )( ?
AB
ABCIBA ?? )(
所以该图的逻辑
表达式为：
由逻辑表达式列出真值表
BA? CIBA ??
CO
=1 =1
&
&
≥1
1
A
B
CI
S
A B CI S CO
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 1 1
对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路都可以
用一个框图来表示。
组合逻辑
电路
1a
2a
na
1y
2y
my
1 2 na, a, a 表 示 输 入 变 量,
1 2 my, y, y 表 示 输 出 变 量 。
输出与输入之间的逻辑关系可以用一组函数表示：
)2111 naaafy,、、（ ??
)2122 naaafy,、、（ ??
)21 nmm aaafy,、、（ ??
或者写成向量函数的形式：
)(AFY ?
组合电路逻辑功能特点
是：输出只取决于当前输入
状态，与电路过去状态无关。
所以，组合电路中，不包含
有存储单元。这就是组合电
路在电路结构上的共同特点。
从给定组合逻辑电路图找出输出和输入之间
的逻辑关系,分析其逻辑功能,
组合电路分析步骤,
(1)根据给定逻辑电路图,从电路的输入到输出
逐级写出输出变量对应输入变量的逻辑表达式。
(2)由写出的逻辑逻辑表达式,列出真值表。
(3)从逻辑表达式或真值表,分析出组合逻辑
电路的逻辑功能。
DBA DC ACD BCD CBD BD CD
解,◇ 根据给定逻辑图
写出输出和输入之间的
逻辑函数式。
D B ADCY ??2
D BADC ??
ACDBCDCBDY ???1
ACDBCDCBD ???
BDCDY ??0
BDCD ??
◇ 根据逻辑函数式列出真值表
1
1
1
1
& & & & & & &
&&&
D
C
B
A
Y2 Y1 Y0
输 入 输 出
D C B A Y2 Y1 Y0
0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 1 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1
0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0
0 1 1 1 0 1 0
1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 0 1 0
1 0 1 0 0 1 0
1 0 1 1 1 0 0
1 1 0 0 1 0 0
1 1 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 0
1 1 1 1 1 0 0
D B ADCY ??2
ACDBCDCBDY ???1
BDCDY ??0
◇ 功能描述
该电路当 DCBA表
示的输入二进制数小
于或等于 5时 Y0为 1，
当输入二进制数在 6和
10之间时 Y1等于 1，当
输入二进制数大于或
等于 11时 Y2等于 1。
该逻辑电路是输入 4
位二进制数判别电路。
1、写出逻辑表达式,
CAQ ??
CAABQPS ?????
CBR ??
? ?CBCAABRSF ???????
CBCAAB ????? ? ? ? ?CBCBCAAB ?????
CBACABCBCBA ????
CBCB ??
? ? ? ?AACBACB ???? 1
ABP ?
A
B
C
B
A
C
&
≥1
=1
&
≥1
P
Q
R
S
F
B C F
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
2、列出真值表：
3、功能描述：
4、评价电路：
CBCBF ?? 当输入相同时 F=0
当输入不同时 F=1
是二变量输入异或门。
本电路用五块门电
路组成二变量输入异或
门，显然用一块二输入
异或门即可。
BC??=1
A
B F
第一步：
P = A ⊙ B
Q = C ⊙ D
F = P ⊙ Q
A B C D F
0 0 0 0 1
0 0 0 1 0
0 0 1 0 0
0 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 0 1 1
0 1 1 0 1
0 1 1 1 0
1 0 0 0 0
1 0 0 1 1
1 0 1 0 1
1 0 1 1 0
1 1 0 0 1
1 1 0 1 0
1 1 1 0 0
1 1 1 1 1
该电路是偶
校验电路。
第三步：功能描述。
从真值表中可以
看出：当 A,B,C，
D 四个输入中有偶
数个 1 时（包括全
0)，输出为 1，输入
中有奇数个 1 时，
输出为 0.
第二步：列真值表
写出逻辑函数表达式。
= A ⊙ B ⊙ C ⊙ D
=1
=1
=1
A
B
C
D
F
P
Q
? 组合逻辑电路设计步骤,
1、将文字描述的逻辑命题，转换为真值表
a,分析事件的因果关系，确定输入和输出变量。一
般总是把引起事件的原因定为输入变量，把引起事件
的结果定为输出变量。
b、定义逻辑状态的含义。即给 0,1 逻辑状态赋值，
确定 0,1 分别代表输入、输出变量的两种不同状态。
C、根据因果关系列出真值表。
2,由真值表写出逻辑表达式，并进行化简。化简形
式应根据所选门电路而定 。
3,画出逻辑电路图。
RA
G 00 01 11 10
0
1
例 1：设计一个检视交通信号灯工作状态
的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏
灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏
灯亮，而且只允许有一盏灯亮。其它情况出现，
电路发生故障，要求设计一个故障检测电路，
提醒维护人员修理。
1,确定输入、输出变量。
取红, 绿, 黄三盏灯为输入变量, 分别用 R、
A,G表示, 并规定灯亮为 1,不亮为 0。
取故障信号为输出变量, 以 Z表示, 并规定正
常工作状态输出 Z为 0,发生故障输出 Z为 1。
根据题意列真值表。
R A G Z
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
1
0
0
1
0
1
1
12,由真值表写出逻辑函数式并化简
R A GGRAGARAGRGARZ ?????
1
0
0
1
0
1
1
1
AGRGRAGAR ???
◇ 由最简与－或式直接
可以用与门和或门组成最
简单的逻辑电路。
AGRGRAGARZ ????
◇ 由与非门实现
AGRGRAGARZ ????
AGRGRAGAR ????
1
1
1
&
&
&
&
≥1
R
A
G
Z
1
1
1
&
&
&
&
&
R
A
G
Z
RA
G 00 01 11 10
0
1
◇ 用与或非门实现
0
0 01
1
1
1 1
GAR
GAR
GAR
GARGARGARZ ???
GARGARGARZ ???
利用填 1格，圈 0格，
，的逻辑表达式写出 Z
等式两边求反，得出
与或非表达式。
最后画出用与或非门
实现的逻辑电路图。
R
A
G
Z
&
&
&
≥11
1
1
例 2:
有四台设备, 每台设备用电均为 10KW。
这四台设备由两台发电机供电, 一台发电机
F1 功率为 10KW,另一台 F2 为 20KW 。 四
台设备不允许同时工作, 而且至少有一台工
作 。 试 设 计 一 个 供 电 控 制 电 路 。
解, 设 A,B,C,D 分别代表四台设备。
规定,1 表示工作, 0 表示不工作。
F1,F2分别代表二台发电机。
A B C D F1 F2
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
规定,1 表示工作,0 表示不工作。
X
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
X
X
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
X
由真值表写出逻辑表达式
? ? ? ??? ?? dmF 15,014,13,11,8,7,4,2,11
? ? ? ??? ?? dmF 15,014~9,7,6,5,32
00 01 11 10
00
01
11
10
AB
CD
2F
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
X
X
AB
CD
BD
BC
AD
AC
DCBA )( ?
DCBA )( ?
CDBA )( ?
DCBA )( ?
? ? ? ??? ?? dmF 15,014,13,11,8,7,4,2,11
? ? ? ??? ?? dmF 15,014~9,7,6,5,32
通过卡诺图进行逻辑化简
00 01 11 10
00
01
11
10
AB
CD
1F
1
1
1
1
1
1
1
1
X
X
BCBDACADCDABF ??????2
BCBDACADCDAB ??????
? ?DCBAF ???1 ? ?DCBA ???
DCBA ????
&
&
&
&
&
&
=1AB
=1CD
=1 F1
& F2
DCBAF ????1
BCBDACADCDABF ??????2
最后根据逻辑表达
式画出所设计供电控制
电路图。
