数字电路 - 逻辑门

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数字电子电路以两个逻辑电平（即逻辑低和逻辑高）的电压运行。对应于逻辑低的电压范围用“0”表示。类似地，对应于逻辑高的电压范围用“1”表示。

具有一个或多个输入和单个输出的基本数字电子电路称为逻辑门。因此，逻辑门是任何数字系统的构建块。我们可以将这些逻辑门分为以下三类。

• 基本门
• 通用门
• 特殊闸门

现在，让我们一一讨论每一类下的逻辑门。

基本门

在前面的章节中，我们了解到布尔函数可以根据需要以乘积之和的形式表示，也可以以和乘积的形式表示。因此，我们可以使用基本的门来实现这些布尔函数。基本门是“与”门、“或”门和“非”门。

与门

与门是一种数字电路，具有两个或多个输入并产生一个输出，该输出是所有这些输入的逻辑与。可以选择用符号“.”来表示逻辑与。

下表为2输入与门的真值表。

这里A、B是两个输入与门的输入，Y是输出。如果两个输入均为“1”，则只有输出 Y 为“1”。对于剩余的输入组合，输出 Y 为“0”。

下图显示了与门的符号，它有两个输入 A、B 和一个输出 Y。

该与门产生一个输出 (Y)，它是两个输入 A、B 的逻辑与。类似地，如果有“n”个输入，则与门产生一个输出，它是所有这些输入的逻辑与。这意味着，当所有输入均为“1”时，与门的输出将为“1”。

或门

或门是一种数字电路，具有两个或多个输入并产生一个输出，该输出是所有这些输入的逻辑或。该逻辑或用符号“+”表示。

下表显示了2 输入或门的真值表。

这里A、B是两个输入或门的输入，Y是输出。如果两个输入均为“0”，则只有输出 Y 为“0”。对于剩余的输入组合，输出 Y 为“1”。

下图显示了或门的符号，它有两个输入 A、B 和一个输出 Y。

该或门产生一个输出 (Y)，它是两个输入 A、B 的逻辑或。类似地，如果有“n”个输入，则或门产生一个输出，它是所有这些输入的逻辑或。这意味着，当这些输入中至少一个为“1”时，或门的输出将为“1”。

非门

非门是具有单输入和单输出的数字电路。非门的输出是输入的逻辑反转。因此，非门也称为反相器。

下表为非门的真值表。

这里A和Y分别是非门的输入和输出。如果输入 A 为“0”，则输出 Y 为“1”。类似地，如果输入 A 为“1”，则输出 Y 为“0”。

下图是非门的符号，它有一个输入 A，一个输出 Y。

该非门产生一个输出 (Y)，它是输入 A 的补码。

通用门

与非门和或非门被称为通用门。因为我们可以单独使用与非门来实现任何乘积和形式的布尔函数。类似地，我们可以单独使用或非门来实现任何布尔函数，其形式为和的乘积。

与非门

与非门是一种数字电路，具有两个或多个输入并产生一个输出，该输出是所有这些输入的逻辑与的反转。

下表为2输入与非门的真值表。

这里A、B是两个输入与非门的输入，Y是输出。当两个输入均为“1”时，输出 Y 为“0”。如果至少一个输入为零，则输出 Y 为“1”。这与两个输入与门操作正好相反。

下图显示了与非门的符号，它有两个输入 A、B 和一个输出 Y。

与非门的操作与与门后接反相器的操作相同。这就是与非门符号如此表示的原因。

或非门

或非门是一种数字电路，具有两个或多个输入并产生一个输出，该输出是所有这些输入的逻辑或的反转。

下表为2输入或非门的真值表

这里A、B是输入，Y是输出。如果两个输入均为“0”，则输出 Y 为“1”。如果至少一个输入为“1”，则输出 Y 为“0”。这与两个输入或门操作正好相反。

下图是或非门的符号，它有两个输入A、B和一个输出Y。

或非门的操作与或门后接反相器的操作相同。这就是或非门符号这样表示的原因。

特殊门

Ex-OR 和 Ex-NOR 门称为特殊门。因为，这两个门是“或”门和“或非”门的特例。

异或门

异或门的完整形式是异或门。它的功能与或门相同，除了某些情况下，当输入有偶数个“1”时。

下表为2输入异或门的真值表。

这里A、B是两个输入异或门的输入，Y是输出。异或门的真值表与前三行的或门的真值表相同。唯一的修改是在第四行。这意味着，当两个输入均为 1 时，输出 (Y) 为零而不是 1，因为输入有偶数个 1。

因此，当两个输入中只有一个为“1”时，异或门的输出为“1”。当两个输入相同时，它为零。

下图是异或门的符号，它有两个输入A、B和一个输出Y。

异或门的操作与或门类似，只是输入的组合很少。这就是为什么异或门符号是这样表示的。当输入端出现奇数个 1 时，异或门的输出为“1”。因此，异或门的输出也称为奇函数。

防爆或非门

Ex-NOR门的完整形式是异或非门。除了某些情况下输入有偶数个“1”外，其功能与或非门相同。

下表为2输入Ex-NOR门的真值表。

这里A、B是输入，Y是输出。Ex-NOR门的真值表与NOR门的前三行的真值表相同。唯一的修改是在第四行。这意味着，当两个输入均为 1 时，输出为 1，而不是 0。

因此，当两个输入相同时，Ex-NOR 门的输出为“1”。当两个输入不同时，它为零。

下图是Ex-NOR门的符号，它有两个输入A、B和一个输出Y。

Ex-NOR 门的操作与 NOR 门类似，只是输入的组合很少。这就是 Ex-NOR 门符号如此表示的原因。当输入端出现偶数个 1 时，Ex-NOR 门的输出为“1”。因此，Ex-NOR门的输出也称为偶函数。

从上面的Ex-OR和Ex-NOR逻辑门的真值表中，我们不难看出Ex-NOR运算只是Ex-OR运算的逻辑反转。