数字电路器件——门电路——与门电路、或门电路、非门电路及实例

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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。

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

与门电路的基本结构和逻辑符号

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。

与门电路的真值表

由二极管和电阻器构成的与门电路见下图

由二极管和电阻器构成的与门电路

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。

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。

或门电路的基本结构和逻辑符号

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

或门电路真值表

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

图6:由二极管和电阻器构成的或门电路

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。

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。

图7:非门电路的基本结构和逻辑符号

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。

非门电路的真值表

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。

由晶体三极管和外围元件组成的非门电路

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。

图10图11

门电路符号中,国家标准与国外标准的区别见下图。

图12

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

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。

由六个非门电路组成的警笛信号发生器电路

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。

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

触摸键控电路

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。

文章转载自:老马识途单片机

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