二極體門電路

當門電路的輸入與輸出量之間能滿足與邏輯關係時,則稱這樣的門電路為與門電路。

與門電路

下圖表示由半導體二極體組成的與門電路,右邊為它的代表符號

圖中A、B、C為輸入端,L為輸出端。輸入信號為+5V或0V。

下面分析當電路的輸入信號不同時的情況:

(1)若輸入端中有任意一個為0時,例如VA=0V,而VA=VB=+5V時

,D1導通,從而導致L點的電壓VL被鉗制在0V。此時不管D2、D3的狀態如何都會有VL≈0V(事實上D2、D3受反向電壓作用而截止)。

由此可見,與門幾個輸入端中,只有加低電壓輸入的二極體才導通,並把L鉗制在低電壓(接近0V) ,而加高電壓輸入的二極體都截止。

(2)輸入端A、B、C都處於高電壓+5V ,這時,D1、D2、D3都截止,所以輸出端L點電壓VL=+VCC,即VL=+5V。

1 與門的表示符號:

與門 與門

或門電路

對上圖所示電路可做如下分析:

(1)輸入端A、B、C都為0V時,D1、D2、D3兩端的電壓值均為0V,因此都處於截止狀態,從而VL=0V;

(2)若A、B、C中有任意一個為+5V,則D1、D2、D3中有一個必定導通。我們注意到電路中L點與接地點之間有一個電阻,正是該電阻的分壓作用,使得VL處於接近+5V的高電壓(扣除掉二極體的導通電壓)

,D2、D3受反向電壓作用而截止,這時 VL≈+5V。

非門電路——BJT反相器

上圖表示一基本反相器電路及其邏輯符號。下圖則是其傳輸特性

,圖中標出了BJT的三個工作區域。對於飽和型反相器來說 ,輸入信號必須滿足下列條件:邏輯0:Vi<V1 邏輯1:Vi>V2

由傳輸特性可見:

當輸入為邏輯0時,BJT將截止,輸出電壓將接近於VCC,即邏輯1。

當輸入為邏輯1時,BJT將飽和導通,輸出電壓約為0.2~0.3V,即為邏輯0。

可見反相器的輸出與輸入量之間的邏輯關係是非邏輯關係。

雖然利用以上基本的與、或、非門,可以實現與、或、非三種邏輯運算。但是由於它們的輸出電阻比較大,帶負載的能力差,開關性能也不理想,因此基本的與、或、非門不具有實用性。解決的辦法之一是採用二極體與三極體門的組合,組成與非門、或非門,也就是所謂的 複合門電路。與非門和或非門在負載能力 、工作速度和可靠性方面都大為提高,是邏輯電路中最常用的基本單元。下圖給出了複合門電路的一個例子及其邏輯符號和邏輯表達式。

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