邏輯函數(shù)和邏輯表達(dá)式

發(fā)布時間:2023-12-29
圖1(a)所示為一個有n個輸入信號,m個輸出信號的多輸出組合電路。
圖1(a)
各輸出變量和輸入變量之間的關(guān)系可用含m個邏輯表達(dá)式的方程組
zi=fi(x1,x2,...,xn) i=1,2,...,m (1)
式(1)是圖1(a)所示組合電路的邏輯功能的數(shù)學(xué)描述。該組合電路則是實現(xiàn)這些邏輯函數(shù)的電氣裝置。
描述組合電路的邏輯函數(shù)稱為組合邏輯函數(shù)。邏輯表達(dá)式是描述邏輯函數(shù)的一種代數(shù)形式。
1.導(dǎo)出邏輯表達(dá)式與真值表 數(shù)字電路應(yīng)實現(xiàn)的邏輯功能通常是由某種文字描述給出的。如欲用數(shù)字電路實現(xiàn)這些功能,首先要把這一文字描述變換成一種可以進(jìn)行邏輯變換的描述。真值表和邏輯表達(dá)式就是其種的兩種描述方法。真值表具體地給出了自變量的全部取值組合下的函數(shù)值,所以,真值表是唯一的。對于有n個自變量的函數(shù),其真值表有2n行。對于相同的邏輯功能可以由不同的邏輯表達(dá)式來描述。
2.積之和表達(dá)式與最小項表達(dá)式 設(shè)函數(shù)z的邏輯表達(dá)式為
z(a,b,c)=ab+ac (2)
a b和a c是由與(邏輯乘)運算連接的,稱為與項(或乘積項,積項)。這兩個與項又由或(邏輯
和)運算連接,所以,稱這種類型的表達(dá)式為與--或表達(dá)式或積之和表達(dá)式。
式2真值表如下表所示
表2 真值表
z(a,b,c)= a b + a c
= a b(c + c) + a (b + a) c
= a b c + a b c + a b c + a b c(3)
上式也是積之和表達(dá)式。其真值表如表3所示。
表3
最小項是一種特殊類型的乘積項。在一個n個自變量的邏輯函數(shù)中,包含全部n個變量的積項稱為最小項,均由最小項構(gòu)成的積之和表達(dá)式稱為最小項表達(dá)式或標(biāo)準(zhǔn)的積之和表達(dá)式。
在式(3)中,各最小項的標(biāo)號由下法求得:
最小項名a b ca b c a b c a b c
取值組合 1 1 11 1 00 1 1 0 0 1
標(biāo)號 m7m6m3m1
從而式(3)可簡寫為
z(a,b,c)= m1 + m3 + m6 + m7
進(jìn)而簡作
z(a,b,c)=∑m(1,3,6,7)
3.和之積表達(dá)式與最大項表達(dá)式 對式(2)進(jìn)行變換,得
z(a,b,c)=(a + b)(a + c)(4)
上式可稱為或-與表達(dá)式,或者和之積表達(dá)式。
對式(4)進(jìn)行分解
z(a,b,c)=(a + b)(a + c)
=(a + b + c)(a + b + c)(a + b + c)(a + b + c)(5)
上式中的各和項僅使真值表中一行為0,故稱它們?yōu)樽畲箜棧曳Q式(5)為最大項表達(dá)式或標(biāo)準(zhǔn)的和之積表達(dá)式。最大項是一種特殊的和項。在一個n變量的邏輯函數(shù)中,包含全部n個變量的和項稱為最大項。最大項也常用標(biāo)號表示。在式(5)中各最大項標(biāo)號由下法求得:
最大項名(a + b + c)(a + b + c)(a + b + c)(a + b + c)
取值組合 0 0 0 0 1 01 0 0 1 0 1
標(biāo)號 m0 m2 m4m5
從而式(5)可簡寫作
z(a,b,c)=m0m2m4m5=∏m(0,2,4,5)=∏(0,2,4,5)
最小項和最大項具有如下性質(zhì):
a.所有最小項之和恒為1,即
∑mi=1
b.任意兩個最小項之積恒為0,即
mi.mj=0 i≠j
c.所有最大項之積恒為0,即
∏mi=0
d.任意兩個最大項之和恒為1,即
mi+mj=1 i≠j
e.標(biāo)號相同的最大項和最小項互為反函數(shù),即
mi=mj
f.任一含有n-k個變量的積(和)項均包含有2k個最小(大)項。
如果已知函數(shù)的最小項表達(dá)式,則由未出現(xiàn)在該表達(dá)式中的各標(biāo)號組成的最大項之積即為該函數(shù)的最大項表達(dá)式。反過來也是這樣。
如果已知函數(shù)的最小項表達(dá)式,由相同標(biāo)號組成的最大項表達(dá)式為該函數(shù)的反函數(shù)。反過來也是這樣。
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