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Electrical · real student question

化簡布林式 M = W′XY′ + WXY′ + XY′Z,其中撇號代表補數。

Question

化簡下列布林式

M=W‾XY‾+WXY‾+XY‾ZM=\overline{W}X\overline{Y}+WX\overline{Y}+X\overline{Y}Z

Step-by-step solution

  1. 找出每一項都共有的乘積。 逐項來看,文字分別是 {W‾,X,Y‾}\{\overline{W},X,\overline{Y}\}、{W,X,Y‾}\{W,X,\overline{Y}\} 與 {X,Y‾,Z}\{X,\overline{Y},Z\}。XY‾X\overline{Y} 這一對在三項裡都出現,所以用分配律把它提出來就好,不必動用卡諾圖:M=XY‾(W‾+W+Z).M=X\overline{Y}\left(\overline{W}+W+Z\right).

  2. 在括號裡套用互補律。 對任何變數都有 W‾+W=1\overline{W}+W=1,因為一個變數與它的補數當中永遠至少有一個為真。代回去得 M=XY‾(1+Z).M=X\overline{Y}\left(1+Z\right).

  3. 套用支配律。 在布林代數裡任何東西和 11 做 OR 都會得到 11:1+Z=1.1+Z=1. 布林代數就是在這裡與一般算術分道揚鑣 —— 沒有進位,而 11 會把一切吸收掉。

  4. 完成化簡。 M=XY‾⋅1=XY‾.M=X\overline{Y}\cdot 1=X\overline{Y}. 三個各含三個文字的最小項塌縮成單一個兩文字的乘積項,所以電路只要一個反相器加一個 AND 閘,不必用三個 AND 閘和一個 OR 閘。

  5. 用真值表驗證。 不論 WW 與 ZZ 取什麼值,MM 都應該恰好在 X=1X=1 且 Y=0Y=0 時為 11。回頭檢查原式:當 X=1,Y=0X=1,Y=0 時三項分別是 W‾\overline{W}、WW 與 ZZ,而 W‾+W+Z=1\overline{W}+W+Z=1 恆成立。當 X=0X=0 時每一項都含有因子 X=0X=0,所以 M=0M=0;當 Y=1Y=1 時每一項都含有 Y‾=0\overline{Y}=0,所以同樣 M=0M=0。(W,X,Y,Z)(W,X,Y,Z) 的全部 16 列都與 XY‾X\overline{Y} 相符。

Answer

M=XY‾M=X\overline{Y}

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