与门电路和与非门电路原理

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与非门实验报告

与非门实验报告与非门实验报告一、实验背景和目的与非门是基本的逻辑门之一，它是由两个晶体管组成的，可以实现“与”和“非”的逻辑运算。

本实验的目的是通过实际搭建与非门电路，掌握与非门的基本原理和应用。

二、实验原理1. 与非门的原理与非门是由一个与门和一个反相器组成的。

与门有两个输入端A和B，一个输出端Y。

当A和B同时为高电平时，与门的输出为高电平；否则，输出为低电平。

反相器的作用是将与门的输出反转，即当与门输出低电平时，反相器的输出为高电平；当与门输出高电平时，反相器的输出为低电平。

因此，与非门的输出与输入的逻辑反相。

2. 电路图与非门的电路图如下所示：```circuitVcc|R1|A -------+--- Y|R2 || |B -----+|GND```三、实验步骤1. 搭建与非门电路根据电路图，利用两个晶体管、两个电阻和一个电源搭建与非门电路。

2. 测试与非门功能将输入端A和B分别接入高电平和低电平，观察输出端Y的电平变化。

将输入端A和B分别接入低电平和高电平，观察输出端Y的电平变化。

将输入端A和B同时接入高电平，观察输出端Y的电平变化。

将输入端A和B同时接入低电平，观察输出端Y的电平变化。

四、实验结果和分析根据实验步骤，我们搭建了与非门电路，并进行了功能测试。

测试结果如下：- 当输入端A和B分别接入高电平和低电平时，输出端Y的电平为高电平。

- 当输入端A和B分别接入低电平和高电平时，输出端Y的电平为高电平。

- 当输入端A和B同时接入高电平时，输出端Y的电平为低电平。

- 当输入端A和B同时接入低电平时，输出端Y的电平为高电平。

根据测试结果可知，与非门的输出与输入的逻辑相反，符合与非门的原理。

五、实验总结通过本次实验，我们成功搭建了与非门电路，并测试了其功能。

通过实验，我们对与非门的原理和应用有了更深入的理解。

与非门在数字电路中有着广泛的应用，例如用于加法器、减法器、多路选择器等电路的设计。

集成逻辑门电路及应用与门非门与非门

集成逻辑门电路及应用(与门,非门,与非门) 集成逻辑门电路的种类繁多，有反相器、与门和与非门、或门和或非门、异或门等，以下简单介绍几种常用的门电路及应用电路。

1．集成逻辑门电路:（1）常用逻辑门电路图形符号常用逻辑门电路图形符号见表1。

表1 常用逻辑门电路图形符号（2）反相器与缓冲器反相器是非门电路，74LS04是通用型六反相器，与该器件的逻辑功能且引脚排列兼容的器件有74HC04，CD4069等。

74LS05也是六反相器，该器件的逻辑功能和引脚排列与74LS04相同，不同的是74LS05是集电极开路输出（0C门），在实际使用时，必须在输出端至电源正端接上拉电阻。

缓冲器的输出与输人信号同相位，它用于改变输人输出电平及提高电路的驱动能力，74LS07是集电极开路输出同相输出驱动器，该器件的输出高电压达30V，灌电流达40mA，与之兼容的器件有74HC07，74HCT07 等。

74LS04，CD4069引脚排列图如图1所示。

图1 74LS04，CD4069引脚排列图（3）与门和门与非与门和与非门种类繁多，常见的与门有2输入、3输入、4输入与门等；与非门有2输入、3输入、4输入、8输入等，常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图如图2所示。

图2 常见的74LS系列（74HC系列）与门和与非门引脚排列图74LS08是四2输人与门，74LS00和CD4011是四2输入与非门，74LS20是双4输人与非门。

2．集成门电路的应用（1）定时灯光提醒器电路如图3所示，由六非门CD4069（仅用到其中两个非门，分别用IC－1和IC－2表示）和电阻、电容、电源等组成，此电路可以在1～25分钟内预定提醒时间，使用时，利用时间标尺预定时间，打开电源开关，定时器绿灯亮，表示开始计时，到了预定的时间，绿灯灭，红灯亮。

电路的工作原理：当开关在开的位置时，C上的电压由0V逐渐上升，上升的速度由R1，RP和C决定，第一个反相器的输人端的电位由电容C上的电压决定，在C上的电压比较低时，对第一个非门IC－1的输人来说为低电平，IC-1的输出为高电平，绿灯亮，第二个非门IC－2的输出为低电平，红灯开不亮。

实验一：与门、与非门等门电路实验

广东技术师范学院实验报告学院：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术班级： 08计本（2）成绩：姓名：陈振凯学号： 20080342431352008034243129 组别：组员：陈振凯李晓勤实验地点：工业中心508 实验日期： 2010-03-17 指导教师签名：实验（一）项目名称：与门、与非门等门电路实验一：实验项目的名称：与门、与非门等门电路实验二：实验目的：1．了解STE-3基本模块的供电方式。

2．熟悉STE-3基本模块的使用。

3．熟悉并掌握各门电路的逻辑功能。

三：实验原理：STE-3模块使用时，实验板、电源、适配器是必须配备的单元。

插上电源，连接适配器的连接插头，把适配器安置在实验板，此时，实验板上已通上了5V 直流电，其它模块安置在实验板，5V 直流电通过实验板供给各模块。

（模块上有一个方向定位杆，保证5V 供电准确）适配器除了供给5V 电源功能外，还带有一个按钮开关，1路25Hz 的脉冲（2：1端口），1路1HZ 的脉冲（50：1端口），脉冲信号必须在R 端口接0时才有输出。

各种实验模块安置在实验板上，可以横放，可以竖放。

基本门电路有与门、或门和非门：与非门是由与门和非门有机组合而成的。

或非门是由或门和非门有机组合而成的。

四：实验器材：名称数量型号 1．适配器 1只 SD128 2．四位输入器 1只 SD101 3． 4与门 1只 SD103 4． 4或门 1只 SD109 5． 4异或门 1只 SD122 6． 4与非门 1只 SD108 7． 4或非门 1只 SD121 8．电源 1只 5V 9．实验板1块5孔10．电子导线若干五：实验内容与步骤：步骤一:用4与门进行的与门实验像这样由四个部分组成的元件，包含四个完全独立的逻辑门，每个门都有两个输入端和一个输出端。

通过改变输入器上的转换开关来得到想要的变量，观察输出端上LED指示灯的变化。

逻辑门电路基础知识讲解

+VCC RP
& L1
L
&
L2
+5V 270Ω
&
OC门进行线与时，外接上拉电阻RP的选择：（1）当输出高电平时，
RP不能太大。RP为最大值时要保证输出电压为VOH（min），由
得：
+VCC RP
&
VOH
II H &
…… ……
II H
n
m
&
II H
&
（2）当输出低电平时， RP不能太小。RP为最小值时要保证输出电压为VOL（max），由
1 1
33
D
A
31
T1A
T22A T22B
13
T1B
B
L
3
1
2T3
A
≥1
R3
B
(a)
(b)
L=A+B
3．与或非门
R1A
R2
R1B
1
+V CC R4
3
T2 4
1 1
33
D
A1
31
T1A
T22A T22B
13
T1B
B1LA2源自B2312T3 R3
4．集电极开路门（ OC门）
在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为线与。普通的TTL门电路不能进行线与。为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路——集电极开路门。
低电平噪声容限 VNL＝VOFF-VOL（max）＝0.8V-0.4V＝0.4V 高电平噪声容限 VNH＝VOH（min）-VON＝2.4V-2.0V＝0.4V
四、TTL与非门的带负载能力

CMOS门电路

CMOS门电
CMOS组合逻辑门的实现
• 每个输入端必接到一对NMOS和 PMOS管栅极上 • 构成组合逻辑的NMOS和PMOS必须互补 • NMOS串联实现“与” • NMOS并联实现“或”
CMOS门电
CMOS组合逻辑门的实现
• NMOS支路并联实现各支路函数的 “或” • 各部分逻辑函数串联时实现“与” 以上构成CMOS电路的NMOS部分 • 输出为NMOS部分的“反” • PMOS部分为NMOS部分的对偶电路
CMOS门电
即：
0 0 0 1 1 0 1 1
1 0 0 0
可以看出，输出F与输入A，B 之间是“或非”逻辑
F = A+ B
CMOS门电
怎么样实现 “与 ” “或 ” 逻辑？只要在上述的CMOS“与非门”或者“或非门” 电路后再加一级倒相器就可以得到相应的 CMOS“与门”或者“或门”电路了
CMOS门电路 CMOS门电路
回顾
基本逻辑关系
“与” F=AB “或” F=A+B
“与非” F = AB “或非” F = A+ B “异或”
F = A ⊕ B = AB + AB
CMOS门电
CMOS基本逻辑门电路 CMOS基本逻辑门电路 S与非门及或非门
VDD
COMS与非门电路
T3 T4
F = A• B
P并N串
A
T2
T1
B
CMOS门电
工作原理
① 当输入端输入的均为“1”，T1，T2管都导通，T3，T4都截止，输出“O” ② 若输入端中有一个输入“0”，则由于两个串联的N管中有一个截止，使得输出对地不能构成通路，同时，由于并联的P管中有一个导通，因而输出和电源之间可以形成通路，输出“1” ③ 若输入端输入的都为“0”，T1，T2管都截止，T3，T4管都导通，输出“1”

八种门电路工作原理

八种门电路工作原理
1. 与门（AND Gate）：当所有输入口的电平都为高电平时，
输出口为高电平；否则，输出口为低电平。

2. 或门（OR Gate）：当任何一个输入口的电平为高电平时，
输出口为高电平；只有当所有输入口的电平都为低电平时，输出口为低电平。

3. 非门（NOT Gate）：输出口的电平与输入口的电平相反。

4. 异或门（XOR Gate）：当输入口的电平相异时，输出口为
高电平；否则，输出口为低电平。

5. 与非门（NAND Gate）：当所有输入口的电平都为高电平时，输出口为低电平；否则，输出口为高电平。

6. 或非门（NOR Gate）：当任何一个输入口的电平为高电平时，输出口为低电平；只有当所有输入口的电平都为低电平时，输出口为高电平。

7. 异或非门（XNOR Gate）：当输入口的电平相异时，输出口为低电平；否则，输出口为高电平。

8. 三态门（Tri-state Gate）：除了有高电平和低电平两种状态
之外，还具有第三种状态，即高阻态。

在该状态下，输入和输出之间的连接断开，使得输入不影响输出。

（以上为八种常见的门电路工作原理）。

与非门方波发生电路原理

与非门方波发生电路原理
与非门（NAND gate）是一种基本逻辑门电路，它具有两个输入和一个输出。

与非门的电路原理如下：
1. 与非门的输入端分为两个，分别标记为A和B。

2. 输入端A和B分别通过一个反向器（NOT gate）得到A'和B'，即A'为A的反相信号，B'为B的反相信号。

3. A'和B'分别经过一个与门（AND gate）得到A'·B'，即A'和B'的与运算结果。

4. A'·B'通过一个反向器得到输出信号Y，即Y为A和B的与非运算结果。

与非门的逻辑功能如下：
当A和B同时为1时，经过与门得到1；当A和B有一个或两个为0时，经过与门得到0。

然后经过反向器得到与非运算结果。

与非门的真值表如下：
A B | Y
-------|-----
0 0 | 1
0 1 | 1
1 0 | 1
1 1 | 0
与非门可用于实现其他逻辑门电路，如与门、非门、或门等。

门电路的工作原理

门电路的工作原理
门电路是一种常见的数字电路，用于实现逻辑运算。

它由一个或多个输入信号和一个输出信号组成。

门电路的工作原理基于布尔代数的逻辑运算，即将输入信号进行逻辑与、逻辑或、逻辑非等运算，并根据逻辑运算结果，生成相应的输出信号。

逻辑门电路一般使用晶体管作为开关器件。

以与门为例，当所有输入信号都为高电平时，即逻辑1，晶体管的基极电压高于其发射极，导通电流，从而使输出信号为高电平。

若有一个或多个输入信号为低电平，即逻辑0，晶体管的基极电压低于其发射极，截止电流，从而使输出信号为低电平。

或门电路的工作原理与与门类似，只不过输出信号的逻辑是在所有输入信号中只要有一个是高电平时，输出为高电平，否则输出为低电平。

非门电路的工作原理是对输入信号进行取反操作，即输入信号为高电平时，输出信号为低电平；输入信号为低电平时，输出信号为高电平。

除了基本的与门、或门、非门之外，还有其他逻辑门电路，如与非门、或非门、异或门等，它们的工作原理基本上与前述门电路类似，仅仅是逻辑运算的具体方式略有不同。

门电路广泛应用于数字电路中的逻辑运算、数据处理、信息传输等领域，是数字电路设计中必不可少的基本组件之一。

7种逻辑门电路的逻辑符号和逻辑表达式

序在现代电子学和计算机科学中，逻辑门电路是至关重要的基础组成部分。

而逻辑门电路最基本的形式就是7种逻辑门，它们分别是与门、或门、非门、异或门、与非门、或非门以及同或门。

每种逻辑门都有其独特的逻辑符号和逻辑表达式，它们在数字电子电路中扮演着不可或缺的角色。

接下来，我们将深入探讨这7种逻辑门电路的逻辑符号和逻辑表达式，并从浅到深逐步分析它们的原理和应用。

一、与门与门是最简单的逻辑门之一，它的逻辑符号是一个“Λ”形状，而其逻辑表达式可以用“Y=A·B”来表示。

在与门电路中，只有当输入的布尔值均为1时，输出才会为1；否则输出为0。

这个逻辑表达式实际上就表明了与门的原理，即只有当所有输入为真时，输出才为真。

二、或门或门的逻辑符号是一个“V”形状，而其逻辑表达式可以用“Y=A+B”来表示。

与与门相反，或门只要有一个输入为1，输出就为1；只有当所有输入为0时，输出才为0。

可以看出，或门的逻辑表达式和与门的逻辑表达式是相对应的。

三、非门非门的逻辑符号是一个“￢”形状，而其逻辑表达式可以用“Y=￢A”来表示。

非门的原理是将输入的布尔值取反，即如果输入为1，则输出为0；如果输入为0，则输出为1。

四、异或门异或门的逻辑符号是一个带有一个加号的“⊕”形状，而其逻辑表达式可以用“Y=A⊕B”来表示。

异或门的原理是只有当输入不同时为1时，输出为1；否则输出为0。

异或门也常被用于比较两个输入是否相等的情况。

五、与非门与非门实际上是与门和非门的组合，其逻辑符号是一个与门后加上一个小圆点的符号，而其逻辑表达式可以用“Y=￢(A·B)”表示。

与非门的原理是先进行与运算，再对结果取反。

六、或非门或非门实际上是或门和非门的组合，其逻辑符号是一个或门后加上一个小圆点的符号，而其逻辑表达式可以用“Y=￢(A+B)”表示。

或非门的原理是先进行或运算，再对结果取反。

七、同或门同或门的逻辑符号是一个带有一个加号和一个横线的“⊙”形状，而其逻辑表达式可以用“Y=￢(A⊕B)”表示。

与非门组成的电路实验原理

与非门组成的电路实验原理一、引言与非门（NAND gate）是数字逻辑电路中常用的基本门电路之一，由两个输入端和一个输出端组成。

与非门的输出与两个输入的逻辑关系成反，即当两个输入同时为1时，输出为0；否则，输出为1。

与非门常用于逻辑运算、存储器设计等领域。

本文将介绍以与非门组成的电路实验原理及其应用。

二、与非门的构成及功能与非门的构成比较简单，由两个晶体管组成。

其中，N型晶体管的漏极连接到P型晶体管的源极，而P型晶体管的漏极连接到N型晶体管的源极。

两个输入端分别连接到两个晶体管的栅极，输出端连接到两个晶体管的漏极。

当输入端同时为1时，两个晶体管都导通，输出端为0；否则，输出端为1。

三、与非门的实验原理为了更好地理解与非门的原理，我们可以通过实验来验证。

下面是以与非门为基础的电路实验原理。

1. 实验材料（1）与非门芯片；（2）面包板（用于搭建电路）；（3）导线；（4）LED灯（用于显示实验结果）；（5）电源。

2. 实验步骤（1）将与非门芯片插入面包板上，并连接电源。

（2）通过导线将与非门的输入端分别连接到逻辑电平发生器的输出端。

（3）通过导线将与非门的输出端连接到LED灯。

（4）在逻辑电平发生器上设置不同的输入电平（0或1），观察LED 灯的亮灭情况。

3. 实验结果根据与非门的逻辑关系，当输入端同时为1时，输出端为0；否则，输出端为1。

因此，在实验中，当逻辑电平发生器的输出为1时，LED灯会亮起；当输出为0时，LED灯会熄灭。

四、与非门的应用与非门作为基本的逻辑门电路，具有广泛的应用。

下面介绍几个常见的应用场景。

1. 逻辑运算与非门可以用来实现与门、或门、异或门等逻辑运算。

通过将多个与非门组合连接，可以实现复杂的逻辑运算，如加法器、比较器等。

2. 存储器设计与非门可以作为存储器中的基本单元，用于存储和读取数据。

通过控制输入端的电平，可以实现数据的写入和读取操作。

3. 时序电路与非门可以用于时序电路的设计，如触发器、计数器等。

与或非门电路.

逻辑符号：
或非门波形图：

如图蓝色线条时刻,L输出为……
3. 异或门
◆ 能够实现 L A B A B A B “异或”逻辑关系的电路均称为“异或门”。异或门可由非门、与门和或门组合而成，如下图所示。异或门电路：逻辑符号：
提双输入端异或门波形图：
示
当输入端A、B 的电平状态互为相反时，输出端L 一定为高电平；当输入端A、 B的电平状态相同时输出L 一定为低电平。
4. 同或门
◆ 能够实现 L A B A B A⊙B “同或”逻辑关系的电路均称为“同或门”。由非门、与门和或门组合而成的同或门及逻辑符号如下图所示。
同或门电路：
逻辑符号：
提示
双输入端同或门波形图：
当输入端A、B 的电平状态互为相反时，输出端L 一定为低电平；而当输入端 A、B 的电平状态相同时，输出端 L 一定为高电平。
逻辑符号：波形图：
L A
2.1.2 与门
与门电路：逻辑符号：
L AB
与门波形图：
1）两个输入，一个输出 2）分析电路，（围绕导通与否，先看输入，再分析输出） 3）确定逻辑关系，L=AB
2.1.3 或门
或门电路：逻辑符号：或门波形图：
1）两个输入，一个输出 2）分析电路，（围绕导通与否，先看输入，再分析输出） 3）确定逻辑关系，L=A+B
L AB BC AC
AB BC AC
AB BC AC
L AB BC AC
4）画出逻辑图
用与非门构成的三选二电路
1）列真值表例2：某产品出厂前，要检查 4个重要参数检测信号质量信号 A、B、C、D 是否在允许的误差范围之内。 D C B A L1 L2 L3 L4 1 分别使用4种数字测量装置对这4个参数 0 0 0 0 0 0 0 1 进行测量。若所测参数在允许范围内， 0 0 0 1 0 0 0 1 装置输出高电平1；若测得的参数超出了 0 0 1 0 0 0 0 1 允许范围，装置输出低电平0。 0 0 1 1 0 0 0 1 1 ▲ 当所有4个参数都在允许范围内时， 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 电路的输出端 L1 为1。 1 0 1 1 0 0 0 0 1 ▲ 当只有B 超出允许范围时，输出端L2 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 为1。 1 0 0 0 0 0 0 1 1 ▲ 当只有B 和D 超出允许误差范围时， 1 0 0 1 0 0 0 1 1 输出端L3应为1。 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 ▲ 在所有其他情况下，输出端L4为1， 1 1 1 0 0 0 0 0 1 说明产品是废品。 1

数字电路基础：与门电路

数字电路基础：与门电路
从小巧的手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块片或绝缘片上。

每种集成都有它独特的作用。

有一种用得最多的集成电路叫门电路。

常用的门电路有与门、非门、与非门。

什么是与门电路
“门”顾名思义起开关作用。

任何“门”的开放都是有条件的。

例如.一名同学去买书包，只买既好看又给买的，那么他的家门只对“好看”与“坚固”这两个条件同时具备的书包才开放。

门电路是起开关作用的集成电路。

因为开放的条件不同，而分为与门、非门、与非门等等。

与门
我们先学习与门，在这之前请大家先看图1，懂得什么是高电位，什么是低电位。

图2甲是我们试验用的与用的与门，它有两个输入端A、B和一个输出端。

图15-17乙是它连人电路中的情形，发光是用来显示输出端的电位凹凸：输出端是高电位，二极管发光;输出端是低电位，二极管不发光。

试验
照图3甲、乙、丙、丁的挨次做试验。

图中由A、B引出的带箭头的弧线，表示把输入端接到高电位或低电位的导线。

每次试验按照二极管是否发光，判定输出端电位的凹凸。

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与非门电路设计教案详解

与非门电路设计教案详解引言与非门电路是数字逻辑中的基础电路之一，也是组成其他各种数字电路的基础。

在数字路的设计过程中，与非门电路无处不在。

了解与非门电路的电路原理及其设计方法有着重要的意义。

本文将详细介绍与非门电路的基本原理、电路设计方法以及其相关应用。

一、与非门电路的基本原理与非门电路是由两个输入端口和一个输出端口组成的基础电路。

其基本原理是将两个输入信号进行“与非”的比较，输出一个相反的布尔逻辑信号。

具体来说，在与非门电路中，只有当两个输入信号都为“0”时，输出端口才会输出“1”的高电平信号，否则输出端口都为“0”的低电平信号。

与非门电路的逻辑符号如下所示：其中，A和B分别表示两个输入信号，Y表示输出信号。

二、与非门电路的电路设计方法1、与非门电路的基本电路与非门电路的基本电路由一个由NPN晶体管构成的放大器以及一个反向二极管构成，并且输入信号被连接到晶体管的基极，晶体管的发射极与地相连，输出信号则由晶体管的集电极输出。

图1 与非门电路的基本电路在图1中，Q1是一个NPN晶体管，R1和R2是限流电阻，D1是一个反向二极管。

该电路的工作原理如下：当输入端端口为高电平时，晶体管的基极是正向偏置的，晶体管处于放大状态，导致集电极的电压被设定为0. 当输入端端口为低电平时，晶体管的基极是断开的，并且直流电流仅能经过限流电阻，这会导致晶体管的发射极电压下降。

当发射极电压被调整到一定的电位，反向二极管的正向偏置电压将被超过，使得电流经过反向二极管流入集电极，同时也导致输出信号变为高电平。

2、基于传输门的与非门电路传输门也叫MOS传输门，它是一种数字电路中常用的电路元件。

传输门通常由一个或两个MOS晶体管组成，在数字电路中被广泛应用。

由于传输门具有高速、灵活、可靠的特性，可以用它设计又简单又可靠的与非门电路。

图2 是基于传输门的与非门电路电路图：图2：基于传输门的与非门电路电路图在图2中，Q1 和 Q2 为两个 PMOS 传输门，Q3和Q4为两个NMOS 传输门。

基本逻辑门是指能够实现与或非等基本逻辑关系的门电路

基本逻辑门是指能够实现与、或、非等基本逻辑关系的门电路。

这些逻辑门是数字电子电路的基础，用于处理和操作二进制信息。

在现代电子系统中，几乎所有的逻辑功能都可以由这些基本逻辑门来实现。

1.与门（AND gate）: 与门是实现“与”逻辑关系的基本逻辑门。

它有两个输入和一个输出。

当且仅当两个输入同时为高电平时，输出为高电平；否则输出为低电平。

与门的符号是一个带有两个输入端和一个输出端的图形，输入端通常用字母A和B表示，输出端用字母Y表示。

与门的真值表如下：A B Y0 0 00 1 01 0 01 1 12.或门（OR gate）: 或门是实现“或”逻辑关系的基本逻辑门。

它也有两个输入和一个输出。

当且仅当两个输入中至少一个为高电平时，输出为高电平；否则输出为低电平。

或门的符号与与门类似，只是在输入端或输出端的符号上有所不同。

或门的真值表如下：A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 13.非门（NOT gate）: 非门是实现“非”逻辑关系的基本逻辑门。

它只有一个输入和一个输出。

当输入为高电平时，输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。

非门的符号是一个带有一个输入端和一个输出端的图形。

非门的真值表如下：A Y0 11 0这三种基本逻辑门可以用来构建更复杂的逻辑电路，实现更多种类的逻辑关系。

通过组合这些基本逻辑门，我们可以构建出多种电路，如与非门（AND gate+NOT gate）、或非门（OR gate+NOT gate）、异或门（XOR gate）等。

并且，这些逻辑门还可以组合使用，形成更复杂的逻辑电路，以实现更复杂的逻辑功能。

基本逻辑门是数字电子电路的基础，用于处理和操作二进制信息。

其包括与门、或门和非门。

通过这些基本逻辑门的组合，可以构建出多种电路，实现各种逻辑关系。

深入理解这些基本逻辑门的工作原理和实际应用，对于数字电路的设计和开发具有重要意义。

1. 基础逻辑门的介绍数字电子电路中的基础逻辑门包括与门、或门和非门。

与门电路和与非门电路原理

什么是与门电路从小巧的电子手表,到复杂的电子计算机,它们的许多元件被制成集成电路的形式,即把几十、几百,甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上;每种集成电路都有它独特的作用;有一种用得最多的集成电路叫门电路;常用的门电路有与门、非门、与非门;什么是门电路“门”顾名思义起开关作用;任何“门”的开放都是有条件的;例如．一名学生去买书包,只买既好看又给买的,那么他的家门只对“好看”与“结实”这两个条件同时具备的书包才开放;门电路是起开关作用的集成电路;由于开放的条件不同,而分为与门、非门、与非门等等;与门我们先学习与门,在这之前请大家先看图15-16,懂得什么是高电位,什么是低电位;图15-17甲是我们实验用的与用的与门,它有两个输入端Ａ、Ｂ和一个输出端;图15-17乙是它连人电路中的情形,发光二极管是用来显示输出端的电位高低：输出端是高电位,二极管发光；输出端是低电位,二极管不发光;实验照图15-18甲、乙、丙、丁的顺序做实验;图中由A、B引出的带箭头的弧线,表示把输入端接到高电位或低电位的导线;每次实验根据二极管是否发光,判定输出端电位的高低;输入端着时,它的电位是高电位,照图15-18戊那样,让两输人端都空着,则输出瑞的电位是高电位,二极管发光;可见,与门只在输入端A与输入端Ｂ都是高电位时,输出端才是高电位；输入端Ａ、Ｂ只要有一个是低电位,或者两个都是低电位时,输出端也是低电位;输人端空着时,输出端是高电位;与门的应用图15-19是应用与门的基本电路,只有两个输入端Ａ、Ｂ同低电位间的开关同时断开,Ａ与Ｂ才同时是高电位,输出端也因而是高电位,用电器开始工作;实验照图15-20连接电路;图中输入端与低电位间连接的是常闭按钮开关,按压时断开,不压时接通;观察电动机在什么情况下转动;如果图15-20的两个常闭按钮开关分别装在汽车的前后门,图中的电动机是启动汽车内燃机的电动机,当车间关紧时常闭按钮开关才能被压开,那么这个电路可以保证只有两个车门都关紧时汽车才能开动;与非门,与非门是什么意思DTL与非门电路:常将二极管与门和或门与三极管非门组合起来组成与非门和或非门电路,以消除在串接时产生的电平偏离,并提高带负载能力;图2.1.5所示就是由三输入端的二极管与门和三极管非门组合而成的与非门电路;其中,作了两处必要的修正：1一将电阻Rb换成两个二极管D4、D5,作用是提高输入低电平的抗干扰能力,即当输入低电平有波动时,保证三极管可靠截止,以输出高电平;2二是增加了R1,目的是当三极管从饱和向截止转换时,给基区存储电荷提供一个泻放回路;该电路的逻辑关系为：1当三输入端都接高电平时即VA=VB=VC=5V,二极管D1～D3都截止,而D4、D5和T导通;可以验证,此时三极管饱和,VL=VCES≈,即输出低电平;2在三输入端中只要有一个为低电平时,则阴极接低电平的二极管导通,由于二极管正向导通时的钳位作用,V P≈1V,从而使D4、D5和T都截止,VL=VCC=5V,即输出高电平;可见该电路满足与非逻辑关系,即：把一个电路中的所有元件,包括二极管、三极管、电阻及导线等都制作在一片半导体芯片上,封装在一个管壳内,就是集成电路;图2.1.5就是早期的简单集成与非门电路,称为二极管—三极管逻辑门电路,简称DTL电路;TTL逻辑门电路:DTL电路虽然结构简单,但因工作速度低而很少应用;由此改进而成的TTL电路,问世几十年来,经过电路结构的不断改进和集成工艺的逐步完善,至今仍广泛应用,几乎占据着数字集成电路领域的半壁江山;TTL与非门的基本结构及工作原理1．TTL与非门的基本结构我们以DTL与非门电路为基础,根据提高电路功能的需要,从以下几个方面加以改进,从而引出TTL与非门的电路结构;首先考虑输入级,DTL是用二极管与门做输入级,速度较低;仔细分析我们发现电路中的Dl、D2、D3、D4的P区是相连的;我们可用集成工艺将它们做成—个多发射极三极管;这样它既是四个PN结,不改变原来的逻辑关系,又具有三极管的特性;一旦满足了放大的外部条件,它就具有放大作用,为迅速消散T2饱和时的超量存储电荷提供足够大的反向基极电流,从而大大提高了关闭速度;详细情况后面再讲;第二,为提高输出管的开通速度,可将二极管D5改换成三极管T2,逻辑关系不变;同时在电路的开通过程中利用T2的放大作用,为输出管T3提供较大的基极电流,加速了输出管的导通;另外T2和电阻RC2、RE2组成的放大器有两个反相的输出端VC2和VE2,以产生两个互补的信号去驱动T3、T4组成的推拉式输出级;第三,再分析输出级;输出级应有较强的负载能力,为此将三极管的集电极负载电阻RC换成由三极管T4、二极管D和RC4组成的有源负载;由于T3和T4受两个互补信号Ve2和Vc2的驱动,所以在稳态时,它们总是一个导通,另一个截止;这种结构,称为推拉式输出级;2．TTL与非门的逻辑关系因为该电路的输出高低电平分别为和,所以在下面的分析中假设输入高低电平也分别为和;1输入全为高电平时;T2 、T3导通,VB1=×3=V,从而使T1的发射结因反偏而截止;此时T1的发射结反偏,而集电结正偏,称为倒置放大工作状态;由于T3饱和导通,输出电压为：VO=VCES3≈这时VE2=VB3=,而VCE2=,故有VC2=VE2+ VCE2=1V;1V的电压作用于T4的基极,使T4和二极管D都截止;可见实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时,输出为低电平;2输入有低电平时;该发射结导通,T1的基极电位被钳位到VB1=1V;T2、T3都截止;由于T2截止,流过RC2的电流仅为T4的基极电流,这个电流较小,在RC2上产生的压降也较小,可以忽略,所以VB4≈VCC=5V ,使T4和D导通,则有：VO≈VCC-VBE4-VD=V可见实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时,输出为高电平;综合上述两种情况,该电路满足与非的逻辑功能,是一个与非门;TTL与非门的开关速度:1．TTL与非门提高工作速度的原理1采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程;设电路原来输出低电平,当电路的某一输入端突然由高电平变为低电平,T1的一个发射结导通,VB1变为1V;由于T2、T3原来是饱和的,基区中的超量存贮电荷还来不及消散,VB2仍维持;在这个瞬间,T1为发射结正偏,集电结反偏,工作于放大状态,其基极电流iB1=VCC-VB1/Rb1图2.2.5 多发射极三极管消散T2存储电荷的过程集电极电流iC1=β1iB1;这个iC1正好是T2的反向基极电流iB2,可将T2的存贮电荷迅速地拉走,促使T2管迅速截止;T2管迅速截止又使T4管迅速导通,而使T3管的集电极电流加大,使T3的超量存贮电荷从集电极消散而达到截止;2采用了推拉式输出级,输出阻抗比较小,可迅速给负载电容充放电;2．TTL与非门传输延迟时间tpd当与非门输入一个脉冲波形时,其输出波形有一定的延迟,如图所示;定义了以下两个延迟时间：导通延迟时间tPHL——从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间;截止延迟时间tPLH——从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间;与非门的传输延迟时间tpd是tPHL和tPLH的平均值;即一般TTL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒～十几个纳秒;TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力1．电压传输特性曲线与非门的电压传输特性曲线是指与非门的输出电压与输入电压之间的对应关系曲线,即V=fVi,它反映了电路的静态特性;1AB段截止区;2BC段线性区;3CD段过渡区;4DE段饱和区;2．几个重要参数从TTL与非门的电压传输特性曲线上,我们可以定义几个重要的电路指标;1输出高电平电压VOH——VOH的理论值为,产品规定输出高电压的最小值VOHmin=,即大于的输出电压就可称为输出高电压VOH;2输出低电平电压VOL——VOL的理论值为,产品规定输出低电压的最大值VOLmax=,即小于的输出电压就可称为输出低电压VOL;由上述规定可以看出,TTL门电路的输出高低电压都不是一个值,而是一个范围;3关门电平电压VOFF——是指输出电压下降到VOHmin时对应的输入电压;显然只要Vi＜VOff,Vo就是高电压,所以VOFF就是输入低电压的最大值,在产品手册中常称为输入低电平电压,用VILmax表示;从电压传输特性曲线上看VILmaxVOFF≈,产品规定VILmax=;4开门电平电压VON——是指输出电压下降到VOLmax时对应的输入电压;显然只要Vi＞VON,Vo就是低电压,所以VON就是输入高电压的最小值,在产品手册中常称为输入高电平电压,用VIHmin表示;从电压传输特性曲线上看VIHminVON略大于,产品规定VIHmin=2V;5阈值电压Vth——决定电路截止和导通的分界线,也是决定输出高、低电压的分界线;从电压传输特性曲线上看,Vth的值界于VOFF与VON之间,而VOFF与VON的实际值又差别不大,所以,近似为Vth≈VOFF≈VO N;Vth是一个很重要的参数,在近似分析和估算时,常把它作为决定与非门工作状态的关键值,即Vi＜Vth,与非门开门,输出低电平；Vi＞Vth,与非门关门,输出高电平;Vth又常被形象化地称为门槛电压;Vth的值为～1.４V;3．抗干扰能力TTL门电路的输出高低电平不是一个值,而是一个范围;同样,它的输入高低电平也有一个范围,即它的输入信号允许一定的容差,称为噪声容限;在图2.2.11中若前一个门G1输出为低电压,则后一个门G2输入也为低电压;如果由于某种干扰,使G2的输入低电压高于了输出低电压的最大值VOLmax,从电压传输特性曲线上看,只要这个值不大于VOFF,G2的输出电压仍大于VOHmin,即逻辑关系仍是正确的;因此在输入低电压时,把关门电压VOFF 与VOLmax之差称为低电平噪声容限,用VNL来表示,即低电平噪声容限VNL＝VOFF-VOLmax＝若前一个门G1输出为高电压,则后一个门G2输入也为高电压;如果由于某种干扰,使G2的输入低电压低于了输出高电压的最小值VOHmin,从电压传输特性曲线上看,只要这个值不小于VON,G2的输出电压仍小于V OLmax,逻辑关系仍是正确的;因此在输入高电压时,把VOHmin与开门电压VON与之差称为高电平噪声容限,用VNH来表示,即高电平噪声容限VNH＝VOHmin-VON＝噪声容限表示门电路的抗干扰能力;显然,噪声容限越大,电路的抗干扰能力越强;通过这一段的讨论,也可看出二值数字逻辑中的“0”和“1”都是允许有一定的容差的,这也是数字电路的一个突出的特点;TTL与非门的带负载能力：在数字系统中,门电路的输出端一般都要与其他门电路的输入端相连,称为带负载;一个门电路最多允许带几个同类的负载门就是这一部分要讨论的问题;1．输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH这是两个与带负载能力有关的电路参数;1输入低电平电流IIL是指当门电路的输入端接低电平时,从门电路输入端流出的电流;2输入高电平电流IIH是指当门电路的输入端接高电平时,流入输入端的电流;有两种情况;①寄生三极管效应;当与非门一个输入端如A端接高电平,其它输入端接低电平,这时IIH=βPIB1,βP为寄生三极管的电流放大系数;②倒置工作状态;当与非门的输入端全接高电平,这时,T1的发射结反偏,集电结正偏,工作于倒置的放大状态;这时IIH=βiIB1,βi为倒置放大的电流放大系数;由于βp和βi的值都远小于1,所以IIH的数值比较小,产品规定IIH＜40uA;2．带负载能力1灌电流负载;当驱动门输出低电平时,驱动门的T4、D截止,T3导通;这时有电流从负载门的输入端灌入驱动门的T3管,“灌电流”由此得名;灌电流的来源是负载门的输入低电平电流IIL,如图2.2.15所示;很显然,负载门的个数增加,灌电流增大,即驱动门的T3管集电极电流IC3增加;当IC3＞βIB3时,T3脱离饱和,输出低电平升高;前面提到过输出低电平不得高于VOLmax=;因此,把输出低电平时允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL,这是门电路的一个参数,产品规定IOL=16mA;由此可得出,输出低电平时所能驱动同类门的个数为：2拉电流负载;当驱动门输出高电平时,驱动门的T4、D导通,T3截止;这时有电流从驱动门的T4、D拉出而流至负载门的输入端,“拉电流”由此得名;由于拉电流是驱动门T4的发射极电流IE4,同时又是负载门的输入高电平电流IIH,如图2.2.16所示,所以负载门的个数增加,拉电流增大,即驱动门的T4管发射极电流IE4增加, RC4上的压降增加;当IE4增加到一定的数值时,T4进入饱和,输出高电平降低;前面提到过输出高电平不得低于VOHmin=;因此,把输出高电平时允许拉出输出端的电流定义为输出高电平电流IOH,这也是门电路的一个参数,产品规定IOH=;由此可得出,输出高电平时所能驱动同类门的个数为:一般NOL≠NOH,常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数,用NO表示;。

非门电路原理

非门电路原理非门电路原理是电子电路中最常用的逻辑电路之一，它的原理非常简单但又十分有用。

本文将介绍什么是非门电路，它的工作原理、应用领域以及一些常见的非门电路实例。

一、非门电路概述非门电路又称为反相器，它是基本逻辑电路中最简单的一种。

它有一个输入端和一个输出端，当输入为高电平时，输出为低电平，当输入为低电平时，输出为高电平。

二、非门电路的工作原理非门电路内部有一个晶体管或者集成电路反相器。

当电压作用在它的输入端时，它的输出端反转。

也就是说，当输入端为0，输出端为1；当输入端为1时，输出端为0。

这种反转是由晶体管的工作方式所决定的。

假如一个晶体管的输入端接地，它就会处于一个截止状态，此时它的输出端会保持在高电平（1）。

而如果一个晶体管的输入端连接了一个电压源，就可以激活晶体管的工作，此时输出端会产生一个低电平（0）这样，当我们将非门电路的输入端和输出端连接起来时，就可以实现输入值和输出值之间的一一对应。

非门电路的输出是其输入的补码。

三、非门电路的应用领域由于非门电路有着简单、高效、可靠等优点，它被广泛应用于数字电路、计算机网络、单片机、逻辑分析等领域。

在数字电路中，非门电路通常用于将实际输入信号转换为数字逻辑信号，在计算机网络中，常常用非门电路完成数据传输和处理。

如果说单片机是计算机的核心部分，那么其内部的非门集成电路就是单片机的核心组件。

四、常见的非门电路1.与非门电路与非门电路是由单个晶体管以及其他简单器件组成的，它的功能和非门电路正好相反，是将输入的0变为1，1变为0。

2.异或门电路异或门电路是由多个非门电路级联组成的，它的输出是由输入的各位数相加，如果某一位的值为1，另一位为0，那么其结果就是1。

相同的值则结果为0。

3.或非门电路或非门电路在逻辑上是由或门和非门级联产生的逻辑电路，类似于异或门电路，只是其输出结果是不同的。

总之，非门电路在电子电路中的应用十分广泛，在数字电路、计算机网络和单片机等应用领域中扮演着重要角色，熟练的应用非门电路可提升电路的效率和稳定性。

逻辑门电路

当输入端A 当输入端A、B 的电平状态互为相反时，输出端L 状态互为相反时，输出端L 一定为高电平；当输入端A 一定为高电平；当输入端A、 B的电平状态相同时输出L 的电平状态相同时输出L 一定为低电平。一定为低电平。
4. 同或门
◆ 能够实现同或” L = A ⋅ B + A ⋅ B = A⊙B “同或”逻辑关系的电路均称为“同或门” 由非门、电路均称为“同或门”。由非门、与门和或门组合而成的同或门及逻辑符号如下图所示。及逻辑符号如下图所示。
（5）TTL与非门74LS00集成电路示意图 TTL与非门与非门74LS00集成电路示意图
◆ 4个双输入与非门，个双输入与非门，此类电路多数采用双列直插式封装。 ◆ 此类电路多数采用双列直插式封装。
2.2.2 MOS系列门电路 MOS系列门电路
◆ CMOS门电路举例 CMOS门电路举例
▲ CMOS非门电路 CMOS非门电路 ▲ CMOS与非门 CMOS与非门
第2章
2.1 逻辑门电路
逻辑门电路
◆ 基本门电路:与门、或门、非门（又称反相器）。基本门电路:与门、或门、非门（又称反相器反相器）。
与门
或门
非门
2.1.1 非门
定义：输入与输出信号状态满足“ 定义：输入与输出信号状态满足“非”逻辑关系。逻辑关系。
非门电路：非门电路：
● A=1（+5V）时，T导通，L A=1（+5V）导通，输出0.2V 0.3V,即 L=0；输出0.2V～0.3V,即：L=0； ● A=0（0V）时，T截止，L A=0（0V）截止，输出近似+5V,即 L=1；输出近似+5V,即：L=1；逻辑符号：逻辑符号：波形图：波形图：