各种门电路的简单设计
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-3-
由以上设计可以发现，将或门利用端口电路取代，为图 8 所示：
4 总结：
可以发现利用一些基础原件就能够实现门电路，但是在网上进行搜索后发现许多的门电路比我自己 设计的要复杂很多，于是我又重新审视了下我设计的电路，发现有以下不足：
1.我设计的门电路只能够识别 0V、+6V，而+3V 作为工作电压（在我的设计中也用于作为参考电压）， 面对其余数值的电压会产生不可估计的错误，因而适用范围太小，对于电压要求太严格。
6.参考文献
[1] 张峰 吴月梅 李丹 《电路实验教程》 北京：高等教育出版社 2008 [2］《基本电路理论》（第三版） 王蔼 主编 苏中义 陈洪亮 李丹 改编
上海科学技术文献出版社 [3]《数字基础》（第七版 英文影印版） Thomas L. Floyd著 科学出版社
-4-
1
非门（反相器）： 真值表： AQ 0 01
与门： 真值表： ABQ 000 010 100 111
或门： 真值表： ABQ 000 011 101 111
异或门： 真值表： ABQ 000 011 101 110
-1-
2 设计前的分析
非门：非门的特点是将输入电压进行反向，高电压变为低电压，低电压转为高电压。因而可以认为是 一个分段函数。但考虑到要区别高低电压必须有一个参考电压，于是，在本文中认为参考电压为+3V，高 电压为+6V，低电压为 0V（即接地）。可以利用运放器进行实现，或者是变压器。
由此可以作为异或门的实现。
由以上设计可以发现，将异或门利用端口电路取代，为图 5 所示：
与门：
设计：利用继电器进行实现
如图 6 所示，A、B 为两个电压输入端，C 为电压输出 端。由于只有当 A、B 都为+6V 时，C 才能为+6V，因而， 当输入端 A 为 0V 时，C 必须为 0V，于是有左图电路。 K 为继电器，当 B 为+6V 时，K 导通，于是 C 上产生电 压为+6V。由此可得，左图电路满足与门的真值表，因 而可以作为与门的具体实现。
异或门：
设计：利用桥式整流电路进行实现
-2-
如图 4 所示，A、B 为两个电压输入端，C 为电压输出端。
U1
R1 R2
R4 R3
当 A、B 输入电压相等时，输出端电压为零。当 A=+6V，B=0V 时，二极
管R2R4导通，于是 C 点电压为+6V；当 A=0V，B=+6V 时，二极管 R1R3
U2 导通，于是 C 点电压为+6V。由此可以看出这一点与异或门的真值表相同，
由以上设计可以发现，将与门利用端口电路取代，为图 6 所示：
或门：
设计：利用继电器进行实现
C A
+3V
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1:2
K
B
K
图8
如图 8 所示，A、B 为两个电压输入端，C 为电 压输出端。当 A 为高电压时，无论 B 是否为高 电压，都将导致电流流过 A 所在的继电器，从 而输出零电压。同理，当 B 为高电压时也是如 此。而当 A、B 均为低电压时，A、B 所在的继 电器都断开，输出+6V 的电压。于是，满足或 门的真值表，左图电路可以作为或门的具体实 现。
5.心得体会
在定题目的初期，我本来想做关于一些问题的解法的探讨，但是就我本人而言，对于创造更感兴趣， 于是我想到了一直困惑我的一个问题，也就是在数字电路基础课上一直想知道的各种门电路的具体实现。 这让我兴奋了很久也苦思冥想了很久，由于我的水平实在有限，所以想出来的都是些奇怪的或者不能满足 所需功能的电路。虽然得到了很多错误的结论，但是通过这次的思考，我对于基础电路的各种元器件有了 更加深入的了解，运用能力有所提高。更为重要的是，我体会到了作为一个研究者的辛苦与快乐，也对于 电子设计产生了浓厚的兴趣。我相信，我设计出来的电路是有许多的问题的，希望各位能够提出意见和改 进建议。
与门：由于输入为两个，且认为其端口参数函数为二元函数。由于没有想出如何使用电阻或运放进行 实现，于是考虑到用电控开关，比如继电器进行控制。
或门：同与门，考虑运用继电器控制。 异或门：这是一个很有规则的门，其真值表具有极好的对称性。当 A，B 相同时，Q 为 0；A，B 不相 同时，Q 为 1。于是，我很容易地想到了交流转直流变压器中的桥式整流电路。
时，右端输出为+6V。于是达到了非门的作用。
设计二：利用变压器进行非门的实现
U1
U2 如 于图 是，2当所左示端，输利入用电理压想为变+压6V器，的右特端性的，输可出以电发压现为U02V=；−当U左1 端输入电压
为 0V，右端的输出电压为+6V。由此达到了非门的作用。
由以上两个设计可以发现，将非门利用端口电路取代的话，为图 3 所示：
各种门电路的简单设计
F0821101 5082119021 徐亦成
摘要：利用简单的电路元件尝试设计各种门电路 关键词：门电路，设计
授课教师：张峰
0 引言：
我们已经学习过一些有关电容、电阻、电感等电路基础原件的知识，那么能否用这些简单单元件来自 己设计一些门电路呢?以下是我的解决方案。
1 各种门电路与其真值表：
2.我的设计中都采用了理想的电路元器件，比如在非门中使用了理想变压器，在异或门中使用了电阻 为零的理想二极管等等，而在实际生活中基本没有这种理想元器件。
3.在设计中没有考虑到经济效益，对元器件的价格和制造方法比较陌生，可能使用了价格高昂或者难 以制造的元件。
4.重新审视我设计的与门，发现在输入 B=0V 时，如果外接一个电路，可能造成 C 点电压并不是零， 而对于这一点，我还没有找到一个简单的解决方案。不过可以用如图 9 所示电路对与门进行替代：
3 具体实现与分析
非门：
设计一：利用理想运算放大器进行非门的实现
I1 U1
I2
∞
I3 U2
如 而图 又由1“所虚示短，”由，“可虚知断运”放概器念输，入可端知电压I1 为= 零I2。=设I3两个电阻的阻值相等， 则 于可 是以 可得 得到 ，方 当程 左： 端U输2 入= 为−U+16V 时，右端输出为 0V；当左端输入为 0V
由以上设计可以发现，将或门利用端口电路取代，为图 8 所示：
4 总结：
可以发现利用一些基础原件就能够实现门电路，但是在网上进行搜索后发现许多的门电路比我自己 设计的要复杂很多，于是我又重新审视了下我设计的电路，发现有以下不足：
1.我设计的门电路只能够识别 0V、+6V，而+3V 作为工作电压（在我的设计中也用于作为参考电压）， 面对其余数值的电压会产生不可估计的错误，因而适用范围太小，对于电压要求太严格。
6.参考文献
[1] 张峰 吴月梅 李丹 《电路实验教程》 北京：高等教育出版社 2008 [2］《基本电路理论》（第三版） 王蔼 主编 苏中义 陈洪亮 李丹 改编
上海科学技术文献出版社 [3]《数字基础》（第七版 英文影印版） Thomas L. Floyd著 科学出版社
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非门（反相器）： 真值表： AQ 0 01
与门： 真值表： ABQ 000 010 100 111
或门： 真值表： ABQ 000 011 101 111
异或门： 真值表： ABQ 000 011 101 110
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2 设计前的分析
非门：非门的特点是将输入电压进行反向，高电压变为低电压，低电压转为高电压。因而可以认为是 一个分段函数。但考虑到要区别高低电压必须有一个参考电压，于是，在本文中认为参考电压为+3V，高 电压为+6V，低电压为 0V（即接地）。可以利用运放器进行实现，或者是变压器。
由此可以作为异或门的实现。
由以上设计可以发现，将异或门利用端口电路取代，为图 5 所示：
与门：
设计：利用继电器进行实现
如图 6 所示，A、B 为两个电压输入端，C 为电压输出 端。由于只有当 A、B 都为+6V 时，C 才能为+6V，因而， 当输入端 A 为 0V 时，C 必须为 0V，于是有左图电路。 K 为继电器，当 B 为+6V 时，K 导通，于是 C 上产生电 压为+6V。由此可得，左图电路满足与门的真值表，因 而可以作为与门的具体实现。
异或门：
设计：利用桥式整流电路进行实现
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如图 4 所示，A、B 为两个电压输入端，C 为电压输出端。
U1
R1 R2
R4 R3
当 A、B 输入电压相等时，输出端电压为零。当 A=+6V，B=0V 时，二极
管R2R4导通，于是 C 点电压为+6V；当 A=0V，B=+6V 时，二极管 R1R3
U2 导通，于是 C 点电压为+6V。由此可以看出这一点与异或门的真值表相同，
由以上设计可以发现，将与门利用端口电路取代，为图 6 所示：
或门：
设计：利用继电器进行实现
C A
+3V
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1:2
K
B
K
图8
如图 8 所示，A、B 为两个电压输入端，C 为电 压输出端。当 A 为高电压时，无论 B 是否为高 电压，都将导致电流流过 A 所在的继电器，从 而输出零电压。同理，当 B 为高电压时也是如 此。而当 A、B 均为低电压时，A、B 所在的继 电器都断开，输出+6V 的电压。于是，满足或 门的真值表，左图电路可以作为或门的具体实 现。
5.心得体会
在定题目的初期，我本来想做关于一些问题的解法的探讨，但是就我本人而言，对于创造更感兴趣， 于是我想到了一直困惑我的一个问题，也就是在数字电路基础课上一直想知道的各种门电路的具体实现。 这让我兴奋了很久也苦思冥想了很久，由于我的水平实在有限，所以想出来的都是些奇怪的或者不能满足 所需功能的电路。虽然得到了很多错误的结论，但是通过这次的思考，我对于基础电路的各种元器件有了 更加深入的了解，运用能力有所提高。更为重要的是，我体会到了作为一个研究者的辛苦与快乐，也对于 电子设计产生了浓厚的兴趣。我相信，我设计出来的电路是有许多的问题的，希望各位能够提出意见和改 进建议。
与门：由于输入为两个，且认为其端口参数函数为二元函数。由于没有想出如何使用电阻或运放进行 实现，于是考虑到用电控开关，比如继电器进行控制。
或门：同与门，考虑运用继电器控制。 异或门：这是一个很有规则的门，其真值表具有极好的对称性。当 A，B 相同时，Q 为 0；A，B 不相 同时，Q 为 1。于是，我很容易地想到了交流转直流变压器中的桥式整流电路。
时，右端输出为+6V。于是达到了非门的作用。
设计二：利用变压器进行非门的实现
U1
U2 如 于图 是，2当所左示端，输利入用电理压想为变+压6V器，的右特端性的，输可出以电发压现为U02V=；−当U左1 端输入电压
为 0V，右端的输出电压为+6V。由此达到了非门的作用。
由以上两个设计可以发现，将非门利用端口电路取代的话，为图 3 所示：
各种门电路的简单设计
F0821101 5082119021 徐亦成
摘要：利用简单的电路元件尝试设计各种门电路 关键词：门电路，设计
授课教师：张峰
0 引言：
我们已经学习过一些有关电容、电阻、电感等电路基础原件的知识，那么能否用这些简单单元件来自 己设计一些门电路呢?以下是我的解决方案。
1 各种门电路与其真值表：
2.我的设计中都采用了理想的电路元器件，比如在非门中使用了理想变压器，在异或门中使用了电阻 为零的理想二极管等等，而在实际生活中基本没有这种理想元器件。
3.在设计中没有考虑到经济效益，对元器件的价格和制造方法比较陌生，可能使用了价格高昂或者难 以制造的元件。
4.重新审视我设计的与门，发现在输入 B=0V 时，如果外接一个电路，可能造成 C 点电压并不是零， 而对于这一点，我还没有找到一个简单的解决方案。不过可以用如图 9 所示电路对与门进行替代：
3 具体实现与分析
非门：
设计一：利用理想运算放大器进行非门的实现
I1 U1
I2
∞
I3 U2
如 而图 又由1“所虚示短，”由，“可虚知断运”放概器念输，入可端知电压I1 为= 零I2。=设I3两个电阻的阻值相等， 则 于可 是以 可得 得到 ，方 当程 左： 端U输2 入= 为−U+16V 时，右端输出为 0V；当左端输入为 0V