三、下方之數位邏輯電路圖,有 A、B、C 三個輸入變數,一個輸出變數 Y,請依下列數位邏輯電路,列出此邏輯電路的真值表(truth table),並依真值表推導輸出 Y 的結果。(25 分)

詳解 (共 1 筆)

詳解 提供者:楊益維

這是一個標準的數位邏輯電路分析題。我們將逐步解析每個邏輯閘,列出真值表,並推導出最終的輸出結果 $Y$

一、 電路組成與布林表達式

  1. 第一層:

    • 上方為 NAND 閘,輸入為 A 與 B。輸出設為 $G_1 = \overline{A \cdot B}$

    • 下方為 NOR 閘,輸入為 A 與 B。輸出設為 $G_2 = \overline{A + B}$

  2. 第二層:

    • 中間為 XOR 閘,輸入為 $G_1$$G_2$。輸出設為 $G_3 = G_1 \oplus G_2$

  3. 第三層:

    • 最後為 AND 閘,輸入為 $G_3$ 與 C。最終輸出 $Y = G_3 \cdot C$

二、 真值表 (Truth Table)

根據 3 個輸入變數 ($2^3 = 8$ 種組合),我們計算中間過程並導出 $Y$

A B C G1​=A⋅B G2​=A+B​ G3​=G1​⊕G2​ Y
0 0 0 1 1 0 0
0 0 1 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1 0
0 1 1 1 0 1 1
1 0 0 1 0 1 0
1 0 1 1 0 1 1
1 1 0 0 0 0 0
1 1 1 0 0 0 0

三、 輸出 Y 的結果推導與簡化

透過真值表觀察,$Y=1$ 的情況發生在:

  1. $A=0, B=1, C=1 \rightarrow \bar{A}BC$

  2. $A=1, B=0, C=1 \rightarrow A\bar{B}C$

我們可以得到布林函數:

$$Y = \bar{A}BC + A\bar{B}C$$

提出共同項 $C$

$$Y = (\bar{A}B + A\bar{B}) \cdot C$$

由於 $(\bar{A}B + A\bar{B})$ 正是 A XOR B 的定義,因此最終結果可簡化為:

$$Y = (A \oplus B) \cdot C$$

結論: 該電路的邏輯功能是當 A 與 B 不同相 (一高一低),且 C 為高電位時,輸出 Y 才會為 1。