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在数字电路中,门电路是数字电路的基本单元,很多复杂的数字电路都是由这些基本的单元组成的。最基本的门电路是与门、或门、非门。这3种基本的逻辑门电路通过相互组合,还能组合出与非门、或非门、同或门、异或门等。
门电路是这样的一种电路,它的输入输出只有两种状态,要么是0,要么是1,通常是这样规定的,1为高电平,0为低电平。门电路是逻辑电路,它规定输入的信号要满足某种逻辑关系时,才会有信号输出。
有国际IEEE符号和国标符号,底层逻辑一样。具体使用哪个符号,萝卜白菜各有所爱。
与(&,and)门
与门电路是指只有在一件事情的所有条件都具备时,事情才会发生。“&”和“and”这两个符号都可以说明与门。
只有当输入端 A 和 B 都为真时,其结果才为真 。相当与串联电路
符号: L = A·B 或 L = AB
与门电路的基本结构和逻辑符号见下图
在与门电路功能示意图中,只有在开关A和B都闭合时,灯才会亮,如果A和B中任意一个处于开路状态,灯就不会亮。
与门电路的真值表见下图。
由二极管和电阻器构成的与门电路见下图
图中A,B为两个输入变量,F为输出变量,当A,B均为高电平,F为高电平,A,B只要有一个为低电平,F就为低电平。
或(|、or)门
或门电路是指只要有一个或一个以上条件满足时,事情就会发生。“|”和“or”这两个符号都可以说明与门。
A 和 B 只要有一个为真时,其结果就为真 相当与并联电路
总结一句话:全0则0,有1则1。
符号: L = A+B
或门电路的基本结构和逻辑符号见下图。
上图中,只要开关A,B中有一个闭合,电流就能通过开关进入灯,灯点亮,只有两个开关都断开,灯才不会亮。
或门电路真值表见下图
同与门电路一样,最简单的或门电路也是由二极管和电阻器构成的。见下图
图中A,B为两个输入变量,F为输出变量。当A,B均为低电平,F才为低电平,A,B只要有一个为高电平,或两个都为高电平,F为高电平。
非(~)门
非门电路又叫“否”运算,也称求“反”运算,因此非门电路又称为反相器。
非运算即取反运算,也就是将 1变0,0变1
非门电路的基本结构和逻辑符号见下图。
注意写法,在要取反的值上画一横,如下图中的A非。然后你看矩形符号和特异性符号的输出,是不是有一个小空白圆?这就是“反”的意思。
非门电路的真值表见下图。
最基本的非门电路是利用晶体三极管的开关特性构成的。可以实现非逻辑关系。
由晶体三极管和外围元件组成的非门电路如下。
上图中,A为输入变量,Y为输出变量,利用晶体三极管的反相放大特性,当A为低电平,三极管截止,输出端Y为高电平。当输入高电平,三极管处于饱和区,输出端Y为低电平。
🔆文章上面是最基本的三种逻辑门电路,当这三种门电路之间进行相互组合,还能组成其它与非门、或非门、同或门、异或门等门电路。
与非门
与非门相比与门,在其输出端哪里多了一个圈,就表示与非运算
也就是与普通与门相比输出端在取一次非运算
表达式:
也就是与门结果为1 与非门结果就为0 相反 与门结果为0 与非门结果就为1
或非运算
或非门相比或门,在其输出端哪里多了一个圈,就表示或非运算
也就是在进行完或运算之后,对运算结果取反
也就是或门结果为1 或非门结果就为0 相反 或门结果为0 或非门结果就为1
表达式:
如下图所示,当或门和非门进行组合时,就成了或非门。
同或(异或非)门
同或运算与异或刚好相反
同或门能够检测输入信号(A和B)是否相同,相同则输出(Y)高电平1,不同则输出低电平0。
相同为1,不同为0。
简单来说 也就是对异或门进行非运算 ,所以也叫作异或非运算
三个与非门和一个与门进行组合时,可以组合成同或门电路,如下图所示。
异或(^)门
异或运算通俗地讲就是一句话
同为假,异为真
也就是当两个信号值相同时,结果为0 ,两个信号值不同时,结果为1
当四个与非门进行相互组合时,可以组合成异或门电路,如下图所示。
总括表:
正是这些逻辑门的组合,可以形成各种不同的逻辑电路,电子器件的基础便是各种逻辑电路的组成,
例题
例题一: 一只四输入端或非门,使其输出为1的输入变量取值组合有几种
A.15
B.8
C.7
D.1
答案: D
解析:
四个输入端,那么就有1111,即一共15种输入组合。
或非门的条件,或非是(A+B)’
不看非时,即(A+B),只要有一个为1结果就为1,加上非,只要(A+B)结果为1就为0,那么只有全为0,或非门才能为0。
(0+0+0+0)’=1
(0+1+1+0)’=0
所以输入端只有0000时,输出为1,意思就是只有一种组合。
在()的情况下,上面函数的运算的结果是逻辑“1”?
A、全部输入是“0” B、任一输入是“0” C、任一输入是“1” D、全部输入是“1”
答案:
B
因为是与非运算,只要A B 中有一个为0 AB的结果就为0 进行非运算以后 结果就为1
门电路
门电路又称为逻辑门电路。
我们上面知道了各种各样的逻辑门电路,那么逻辑门电路使用什么构成的呢?
最常用的逻辑门电路有TTL系列集成门电路和CMOS系列集成门电路
- TTL全称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路,是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路
- CMOS逻辑门电路功耗极低,成本低,电源电压范围宽,逻辑度高,抗干扰能力强,输入阻抗高,扇出能力强。
逻辑门电路按其内部有源器件的不同可以分为三大类。第一类为双极型晶体管逻辑门电路,包括TTL、ECL电路和I2L电路等几种类型;第二类为单极型MOS逻辑门电路,包括NMOS、PMOS、LDMOS、VDMOS、VVMOS、IGT等几种类型;第三类则是二者的组合BICMOS门电路。常用的是CMOS逻辑门电路。
用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路。
常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。
- Author:黄光灿
- URL:guangcan.icu/article/6d0aafe6-7175-485b-b958-add6d5d5c7ce
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