数字电路器件——门电路——与门电路、或门电路、非门电路及实例

周三, 26 六月 2019 - 10:11

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
<img alt="与门电路的基本结构和逻辑符号" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="62fa7ebe-bc7c-4f60-94c5-3cd2d87aacd5" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1%EF%BC%9A%E4%B8%8E%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF%E7%9A%84%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%92%8C%E9%80%BB%E8%BE%91%E7%AC%A6%E5%8F%B7.jpg" />
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。
<img alt="与门电路的真值表" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="94693a9c-49fe-4360-b17b-d4b71a69f6d8" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2%EF%BC%9A%E4%B8%8E%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF%E7%9A%84%E7%9C%9F%E5%80%BC%E8%A1%A8.jpg" />
由二极管和电阻器构成的与门电路见下图
<img alt="由二极管和电阻器构成的与门电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="50cc4e2b-a9ff-4a91-a3c4-9eb9ee1c38a5" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3%EF%BC%9A%E7%94%B1%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1%E5%92%8C%E7%94%B5%E9%98%BB%E5%99%A8%E6%9E%84%E6%88%90%E7%9A%84%E4%B8%8E%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
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。
<img alt="或门电路的基本结构和逻辑符号" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="f43dc6f6-dba9-4de5-9108-480be0d3d535" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE4%EF%BC%9A%E6%88%96%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF%E7%9A%84%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%92%8C%E9%80%BB%E8%BE%91%E7%AC%A6%E5%8F%B7.jpg" />
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
<img alt="或门电路真值表" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="7de0288d-aa2f-4d2e-b379-2741ee4badb3" height="202" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE5%EF%BC%9A%E6%88%96%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF%E7%9C%9F%E5%80%BC%E8%A1%A8.jpg" width="667" />
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
<img alt="图6：由二极管和电阻器构成的或门电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="dbd2bb5b-8eb2-47c7-82b4-14ae607c7607" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE6%EF%BC%9A%E7%94%B1%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1%E5%92%8C%E7%94%B5%E9%98%BB%E5%99%A8%E6%9E%84%E6%88%90%E7%9A%84%E6%88%96%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
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。
<img alt="图7：非门电路的基本结构和逻辑符号" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="8e54b2ab-7ebf-420b-9c7b-69a3810f61ea" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE7%EF%BC%9A%E9%9D%9E%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF%E7%9A%84%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%92%8C%E9%80%BB%E8%BE%91%E7%AC%A6%E5%8F%B7.jpg" />
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。
<img alt="非门电路的真值表" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="2499e527-060d-4e92-b597-70388d6d05b1" height="144" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE8%EF%BC%9A%E9%9D%9E%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF%E7%9A%84%E7%9C%9F%E5%80%BC%E8%A1%A8.jpg" width="609" />
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。
<img alt="由晶体三极管和外围元件组成的非门电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="1308e18f-94cc-482c-9a6f-bf5b36b91066" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE9%EF%BC%9A%E7%94%B1%E6%99%B6%E4%BD%93%E4%B8%89%E6%9E%81%E7%AE%A1%E5%92%8C%E5%A4%96%E5%9B%B4%E5%85%83%E4%BB%B6%E7%BB%84%E6%88%90%E7%9A%84%E9%9D%9E%E9%97%A8%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
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。
<img alt="图10" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="96155b0a-e609-4d6a-a094-adedf3958ae6" height="77" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE10_2.jpg" width="607" /><img alt="图11" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="491a22c2-7333-401f-b110-6fe21de198b1" height="446" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE11_2.jpg" width="504" />
门电路符号中，国家标准与国外标准的区别见下图。
<img alt="图12" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="36dd00b6-1d28-4a34-aea9-2328abcac884" height="309" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE12_1.jpg" width="517" />
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。
<img alt="由六个非门电路组成的警笛信号发生器电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="b2ff69cb-82e8-4fc5-aa46-3f7283064a04" height="366" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE13_1.jpg" width="522" />
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
<img alt="触摸键控电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="ae693fa7-ff77-4d6a-aa85-b4784d2fefc2" height="373" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE14_1.jpg" width="543" />
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。

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