与或表达式
逻辑电路简化和设计方法,要求逻辑表达式是与或形式(SOP)。
这种形式的例子如:
每一个与或表达式由两个或多个与项(乘积)相或组成,每个与项由一个或者多个变量组成,各个变量以原变量或者反变量的形式出现。
注意:在与或表达式中,一个非号不能覆盖多个变量
或与表达式
有时还用到另外一种逻辑表达式,即或与表达式(POS),它由两个或者多个或项(和)相与组成。每个项包含一个或者多个变量,各变量以原变量或反变量的形式出现,下面是例子:
化简逻辑电路
当得到一个逻辑电路的表达式的时候,就可能可以化简为包含较少项或者较少变量的逻辑功能
这样化简以后,比原电路体积小且更经济,电路的可靠性得到了改善,减少了可能的潜在电路故障
如下图
(a)可以简化为(b)
代数化简法
前面的文章说明了布尔代数定理,可以用它来化简逻辑电路的表达式。但是,往往应该使用哪个定理是不明显的,且没有一种容易的方法来辨别化简后的表达式是不是最简的,因此随着经验的增加,应该掌握获得合理结果的方法
下面的例子说明布尔定理用于化简逻辑表达式的许多方法,基本包含两个步骤:
- 反复应用摩根定律和分配率,把原表达式变换成与或表达式
- 在原表达式变成与或表达式的情况下,检查乘积项(与项)的公共因子,如果可能的话提取公共因子,看能不能消去一项或多项
例1
简化如图所示的逻辑电路
第一步先求出这个电路的输出表达式,结果为:
利用摩根定理分拆所有大的非号并应用分配率消去括号
复习一下这些定理
第一步的定理17
第二步由于A和C上面是两个非号可以直接删去
第三步去括号(直接乘进去)
第四步观察第二项有个A·A 所以使用A·A=A直接消去一个A
因为有相同的变量,所以把AC提出来,得:
又因为
得
还可以再提一个A出来,得
例2
化简表达式
首先使用摩根定律得:
去括号:
因为,消去第一项
将共同的因子提取出来得:
因为和定理15
得:
事实上这个也不是最简的形式,最简的形式是:
在上面的某个步骤中,错过了得到最简表达式的机会,后续内容中,将会讨论图形化简法,由它通常可得到最简与或表达式
例3
化简
首先使用分配率将原表达式转换为与或表达式:
因为
和
可消去1、3、6项,化简第五项,得:
发现这三项都有共同的,将它提出来:
括号内的项永远等于1,最终结果为:
例4
简化如图所的电路
如图所示的电路的输出表达式是:
利用分配率求出与或表达式:
消去第一项和最后一项:
这个电路也可以用如下图所示的电路表示
与原电路比较,可见这两个电路具有相同的门电路数目和连线,在这种情况下,化简过程产生了一个等效的电路但没有简化