在數位電路中,閘電路是數位電路的基本單元,很多複雜的數位電路都是由這些基本的單元組成的。最基本的閘電路是與門、或門、非門。這3種基本的邏輯閘電路透過相互組合,還能組合出與非門、或非門、同或門、異或門等。閘電路是這樣的一種電路,它的輸入輸出只有兩種狀態,要麼是0,要麼是1,通常是這樣規定的,1為高電平,0為低電平。閘電路是邏輯電路,它規定輸入的訊號要滿足某種邏輯關係時,才會有訊號輸出。下面跟著電路菌一起看看這幾種閘電路的特點吧!01與門與閘電路能實現“與”邏輯關係,與門有兩個以上的輸入端,一個輸出端,與閘電路的邏輯符號如下圖(a)所示。
與閘電路可以由上圖(b)的二極體和電阻器電路實現,與閘電路的輸入端都輸入1(高電平)時,輸出端Y才會輸出1,否則輸出端Y輸出0,
例如,在上圖中,與閘電路輸入0和1,假設電源電壓為+5V,那5V就是高電平,0V是低電平,只要其中任意一個二極體導通,輸出端Y就會被鉗位為0.2V(低電平)。
只有當兩個二極體截止時,輸出端Y才輸出5V(高電平),這就是與門。與閘電路用數學表示式可以表示為:與門邏輯表示式:Y=AB我們可以把輸入輸出有可能的取值用一個表(真值表)列出來:
真值表是用來表示輸入輸出之間全部可能狀態的表格,在數位電路分析過程當中經常使用,在真值表中可以看出輸入輸出全部有可能的取值。
02或門
或閘電路能實現“或”邏輯關係,或閘電路的邏輯符號如下圖(a)所示。
或閘電路可由上圖(b)的電路實現,或閘電路的輸入端只要有一個為1(高電平)時,輸出端Y就會輸出1;當輸入端都為0時,輸出端Y輸出0。
例如,在上圖中,當輸入低電平(0V)時,兩個二極體截止,輸出端為低電平。
而當輸入端的輸入任意一個為高電平(1)時,就會有一個二極體導通,輸出端Y就會鉗位為高電平(4.8V),這就是或門,或閘電路用數學表示式可以表示為:
或門邏輯表示式:Y=A+B
或閘電路的真值表是這樣的:
03非門
非與閘電路能實現“非”邏輯關係,非門只有一個輸入端,一個輸出端,非閘電路的邏輯符號如下圖(a)所示。
非閘電路可以由上圖(b)的三極體電路來實現,當非閘電路輸入高電平(1)時,輸出端會輸出低電平(0)。
如上圖所示,上圖的三極體是NPN型三極體,當輸入端輸入0V時(低電平),三極體就會進入截止狀態,輸出端就會5V(高電平)。
而當輸入端如果輸入5V時(高電平),三極體會進入飽和狀態,集電極和發射極壓降很小,就像是開關閉合,所以輸出端Y為低電平。
04與非門、或非門、同或門、異或門文章上面是最基本的三種邏輯閘電路,當這三種閘電路之間進行相互組合,還能組成其它與非門、或非門、同或門、異或門等閘電路。
如下圖所示,當與門和非門進行組合時,就成了與非門。
如下圖所示,當或門和非門進行組合時,就成了或非門。
而當四個與非門進行相互組合時,可以組合成異或門電路,如下圖所示。
異或門的特點是:同為0,異為1。也就是說當兩個輸入都為0或者都為1時,輸出就為0;而當兩個輸入一個是0,另一個是1時,輸出就為1。
當三個與非門和一個與門進行組合時,可以組合成同或門電路,如下圖所示。
同或門的特點是:同為1,異為0。也就是說當兩個輸入都為0或都為1時,輸出才為1,如果兩個輸入一個是0,另一個是1時則輸出為0。
沒想到吧,就三個與、或、非門組合起來還能玩出這麼多花樣! 當然,除了上面這幾個電路,經過組合還能出來其它的組合邏輯電路。
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