硬件设计中与门、或门、非门电路详解

简介: 硬件设计中与门、或门、非门电路详解

门电路是数字电路中最基本的逻辑单元。它可以使输出信号与输入信号之间产生一定的逻辑关系。在数字电路中,信号大都是用电位(电平)高低两种状态表示,利用门电路的逻辑关系可以实现对信号的转换。

   最基本的门电路有与门电路,或门电路,非门电路等。

2b337fd664822ed2bf48a300058530eb.png


第一:与门电路


   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。

   与门电路的基本结构和逻辑符号见下图:

ab047322e125b7d1c419c6e0744e75d5.png

 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:

e5d1631e4bf4aee9decfeff01b5aa98a.png

   一般情况下,最简单的与门电路可以用二极管和电阻器组成。

   由二极管和电阻器构成的与门电路见下图:

e9c230a0fff437153647a9274bbe306b.png

 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。


第二:或门电路


   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。

   或门电路的基本结构和逻辑符号见下图:

ca26ce9a9eab19a50f3fcc5eeeb6b486.png

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:

1a29e67f709d7c13869348e83555c689.png

 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:

6f2776c9df2eece848a9647f80e7f526.png

   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。


第三:非门电路


   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。

非门电路的基本结构和逻辑符号见下图:

3752213fd25008c16217f226fcc810c9.png

  在非门电路中,当开关A闭合时,电路短路,灯F不亮;如果开关断开,灯亮。

   非门电路的真值表见下图。

b1e2a83231f26ebc9052d644829ea441.png

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:

534e707124bf08dd5f3beb7b85645a77.png

 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。

   利用非门电路构成的反相器主要有三种,有DTL型、TTL型和C-MOS等,如下图所示。

d6829f3bfcdb574078d845dda77ed230.png

 门电路符号中,国家标准与国外标准的区别见下图:

b988a77be6beec13626b32b24e7f7172.png

与非门和或非门分别是由与门+非门;或门+非门组合而成,在数字电路中也很常见。


第四:门电路应用实例


   警笛信号发生器电路

   警笛信号发生器电路一般用于报警电路中,通过高音和低音的交换发声,起到警示作用。

 由六个非门电路组成的警笛信号发生器电路如下图:

71a4314e47b3934aa7d10a81891bbe68.jpg

   非门1、2组成超低频脉冲振荡器,非门3、4组成高音振荡器,非门5、6组成低音振荡器。超低频脉冲振荡器的输出通过二极管VD1,VD2控制高、低音振荡器轮流发声,振荡信号分别经VD3,VD4由半导体三极管VT1放大后推动扬声器发声。


第五:触摸键控电路


   触摸键控电路是一种利用人手触摸金属触摸键,从而起到控制电路通断的作用。

见下图:

1b0d532f69fc2b0d7710845ab4348dea.png

  该电路主要由触摸金属板M,与非门电路1-4,继电器K,电池等部分构成。

   触摸金属板用于输入指令,4个与非门电路用于将输入的指令识别和处理,继电器为指令输出控制端负载。

   当手触摸金属板时,C1上的充电电荷将通过人体电阻加到与非门2的输入端,使其成为高电平,最后使与非门3、4输出高电平,VT1,VT2导通,继电器吸和,控制负载工作。

   由于与非门1和与非门2之间通过电阻R2相连,所以由C1提供给与非门2输入端的高电平将保持下去,即使手离开金属板,电路仍会保持这一状态,直到金属板再次被触摸为止。

   继电器吸合时,与非门1的输入端为低电平,C1通过R1及与非门1放电到0V左右。

   当金属板再次受到触摸,C1上的0V电压经人体电阻加到与非门2的输入端,使电路又恢复到原来状态,即VT1,VT2截止,继电器断开。

目录
相关文章
数字电路
数字电路是一种电子电路,用于处理和传输离散的数字信号,如二进制代码。数字电路的基本元件是门电路,包括与门、或门、非门、异或门等。通过组合这些门电路,可以构建各种复杂的数字电路,如加法器、减法器、乘法器、除法器、计数器、存储器等。
70 0
|
芯片
数字电路的介绍
一、逻辑门的出现 逻辑门是数字电路的基本构建单元,它能够根据输入信号的逻辑关系来产生输出信号。最早的逻辑门是由电子管构成的,通过管子的导通和截止来实现逻辑运算。逻辑门的出现标志着数字电路的雏形已经形成。 二、集成电路的诞生 逻辑门虽然能够实现基本的逻辑运算,但是由于电子管的体积庞大、功耗高等问题,限制了数字电路的发展。为了解决这些问题,人们开始研究将多个逻辑门集成在一块芯片上的技术,这就是集成电路的诞生。集成电路的出现大大提高了数字电路的集成度和性能,使得数字电路的应用范围得到了进一步的扩大。 三、数字电路的应用 随着集成电路的不断发展,数字电路的应用也越来越广泛。在计算机领域,数字电路被用于
106 0
|
存储 芯片
基本逻辑电路的介绍
基本逻辑电路:从门电路到集成电路 逻辑电路是数字电路中的一种,它用于处理和操作数字信号。逻辑电路可以根据输入信号的不同组合,产生不同的输出信号。在数字系统中,逻辑电路扮演着重要的角色,它们可以实现计算、控制、存储等功能。本文将介绍逻辑电路的基本原理和发展历程。 一、门电路:逻辑电路的基础 门电路是逻辑电路的基础,它是由逻辑门电路组成的。逻辑门电路是一种基本的数字电路元件,它可以实现与门、或门、非门等逻辑运算。门电路的输入和输出都是数字信号,它们通过逻辑门电路的布尔运算产生不同的输出信号。门电路可以根据不同的逻辑运算实现不同的功能,如逻辑运算、比较运算、计数运算等。 二、组合逻辑电路:多
153 0
|
存储 传感器 数据采集
什么是数字电路?
数字电路是一种用于处理和传输数字信号的电路。数字信号是一种离散的信号,只有两个可能的取值,通常表示为0和1。数字电路通过使用逻辑门和触发器等基本元件来执行逻辑运算和存储数据。它可以实现各种功能,如加法、乘法、逻辑运算、存储和传输数据等。数字电路广泛应用于计算机、通信系统、数字电视、数码相机等各种电子设备中。 二、数字电路特点 数字电路具有以下特点: 1. 离散性:数字电路处理的信号是离散的,只有两个可能的取值,即0和1。这种离散性使得数字电路可以进行精确的逻辑运算和数据处理。 2. 可编程性:数字电路可以通过编程来实现不同的功能。通过改变电路中的逻辑门和触发器的连接方式,可以实现不同的逻辑运算
422 0
模拟电路的介绍
一、基本电路元件的应用 模拟电路最早的应用是基于基本电路元件的构建,如电阻、电容和电感等。这些基本电路元件可以通过串联、并联和反馈等方式组合成各种电路,用于模拟信号的处理和传输。基本电路元件的应用为模拟电路的发展奠定了基础。 二、放大器的出现 放大器是模拟电路中最重要的组成部分之一,它能够将输入信号放大到所需的幅度。最早的放大器是由电子管构成的,通过电子管的放大特性来实现信号的放大。随着半导体技术的发展,晶体管放大器和集成电路放大器相继出现,使得放大器的性能得到了大幅提升。 三、滤波器的应用 滤波器是模拟电路中常用的电路元件,它能够选择性地通过或者抑制特定频率的信号。滤波器的应用使得模拟电
112 0
|
传感器
模拟电路
模拟电路是一种电子电路,用于处理和传输连续变化的电信号,如声音、图像和传感器信号等。与数字电路不同,模拟电路处理的是连续的电压和电流,而不是离散的数字信号。
63 0
|
5月前
|
算法
数字逻辑与模拟电子技术-部分知识点(2)——模电部分-半导体三极管、基本线性运放电路、正弦波振荡电路
数字逻辑与模拟电子技术-部分知识点(2)——模电部分-半导体三极管、基本线性运放电路、正弦波振荡电路
52 0
|
6月前
|
Python
物理电学:探索电流、电压与电阻的奥秘
物理电学:探索电流、电压与电阻的奥秘
69 1
|
6月前
|
芯片
组合逻辑电路之半加器
组合逻辑电路之半加器
168 0
组合逻辑电路之半加器
|
6月前
|
测试技术
组合逻辑电路
组合逻辑电路
87 0