电子工程师都应该掌握的逻辑门电路

Posted 2021-09-07 ybhuangfugui

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转自 | 电子电路

模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，比如，温度、湿度、电流、电压等等，它的值是连续变化的，在一定时间范围内可以有无限个不同的取值。

数字信号的取值是离散的、不连续的信号，数字信号常用二进制中的1和0表示。

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。下面跟着电路菌一起看看这几种门电路的特点吧！

01

与门

与门电路能实现“与”逻辑关系，与门有两个以上的输入端，一个输出端，与门电路的逻辑符号如下图（a）所示。

与门电路可以由上图（b）的二极管和电阻器电路实现，与门电路的输入端都输入1（高电平）时，输出端Y才会输出1，否则输出端Y输出0，

例如，在上图中，与门电路输入0和1，假设电源电压为+5V，那5V就是高电平，0V是低电平，只要其中任意一个二极管导通，输出端Y就会被钳位为0.2V（低电平）。

只有当两个二极管截止时，输出端Y才输出5V（高电平），这就是与门。与门电路用数学表达式可以表示为：

与门逻辑表达式：Y=AB

我们可以把输入输出有可能的取值用一个表（真值表）列出来：

真值表是用来表示输入输出之间全部可能状态的表格，在数字电路分析过程当中经常使用，在真值表中可以看出输入输出全部有可能的取值。

02

或门

或门电路能实现“或”逻辑关系，或门电路的逻辑符号如下图（a）所示。

或门电路可由上图（b）的电路实现，或门电路的输入端只要有一个为1（高电平）时，输出端Y就会输出1；当输入端都为0时，输出端Y输出0。

例如，在上图中，当输入低电平（0V）时，两个二极管截止，输出端为低电平。

而当输入端的输入任意一个为高电平（1）时，就会有一个二极管导通，输出端Y就会钳位为高电平（4.8V），这就是或门，或门电路用数学表达式可以表示为：

或门逻辑表达式：Y=A+B

或门电路的真值表是这样的：

03

非门

非与门电路能实现“非”逻辑关系，非门只有一个输入端，一个输出端，非门电路的逻辑符号如下图（a）所示。

非门电路可以由上图（b）的三极管电路来实现，当非门电路输入高电平（1）时，输出端会输出低电平（0）。

如上图所示，上图的三极管是NPN型三极管，当输入端输入0V时（低电平），三极管就会进入截止状态，输出端就会5V（高电平）。

而当输入端如果输入5V时（高电平），三极管会进入饱和状态，集电极和发射极压降很小，就像是开关闭合，所以输出端Y为低电平。

如果对三极管放大、饱和、截止三种工作状态还不太明白的朋友，可以阅读一下电路菌之前写的：对于三极管3种工作状态的理解，我只能帮你到这了！

04

与非门、或非门、同或门、异或门

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。

如下图所示，当与门和非门进行组合时，就成了与非门。

如下图所示，当或门和非门进行组合时，就成了或非门。

而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。

异或门的特点是：同为0，异为1。也就是说当两个输入都为0或者都为1时，输出就为0；而当两个输入一个是0，另一个是1时，输出就为1。

当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。

同或门的特点是：同为1，异为0。也就是说当两个输入都为0或都为1时，输出才为1，如果两个输入一个是0，另一个是1时则输出为0。

没想到吧，就三个与、或、非门组合起来还能玩出这么多花样！ 当然，除了上面这几个电路，经过组合还能出来其它的组合逻辑电路。

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