逻辑门的使用

逆变器和缓冲器用尽了单输入门电路的可能性。除了缓冲或反相，单一逻辑信号还能做什么?探索更多的 逻辑门 可能的话，我们必须给电路增加更多的输入端子。

在逻辑门上增加更多的输入端子可以增加输入状态的可能性。对于单输入门，如逆变器或缓冲器，只能有两种可能的输入状态:要么输入是“高”(1)，要么输入是“低”(0)。

正如前面在本章中提到的，一个双输入门具有 四个 可能性(00、01、10和11)。三输入门具有 八个 输入状态的可能性(000,001,010,011,100,101,110和111)。

可能的输入状态数等于2的输入数的幂:

这种可能输入状态数量的增加显然允许更复杂的门行为。现在，不仅仅是反转或放大( 缓冲 )一个单一的“高”或“低”逻辑电平，门的输出将由任何东西决定 结合 在输入端有1和0。

由于只需几个输入端子就可以有如此多的组合，因此多输入门就有许多不同类型的门，而不像单输入门那样只能是逆变器或缓冲器。本节将介绍每一种基本的门类型，展示其标准符号、真值表和实际操作。这些不同门的实际TTL电路将在后续章节中探讨。

最容易理解的多输入门之一是与门，之所以称为与门是因为当且仅当时，此门的输出将是“高”(1) 所有 输入(第一次输入 和 第二个输入 和 . .)为“高”(1)。如果任何输入为“低”(0)，则输出也保证处于“低”状态。

如果你想知道的话，AND门有三个以上的输入，但这比简单的两个输入的多样性更不常见。

双输入和门的真值表

一个双输入的AND门的真值表是这样的:

与门采样电路操作

这个真值表在实际意义上的含义在下面的插图序列中显示，2输入和门受所有输入逻辑层次的可能性。一个 LED(发光二极管) 提供输出逻辑级别的可视化指示:

与门思想的一种变体叫做与非门。“NAND”是“NOT”和“and”的口头缩写。

本质上，非与门的行为与与门与非(逆变器)门连接到输出端相同。为了表示这个输出信号反转，与非门符号在输出线上有一个气泡。

与非门的真值表正如人们所期望的那样，与与门正好相反:

与与门一样，与非门也有两个以上的输入。在这种情况下，同样的一般原则适用:当且仅当所有输入都是“高”(1)时，输出将是“低”(0)。如果任何输入是“低”(0)，输出将是“高”(1)。

我们的下一个门调查或门,所谓因为这个门的输出将会“高”(1)如果任何输入(第一或第二个输入或输入。。。)“高”(1)。一个或门的输出“低”(0)当且仅当所有的输入都是“低”(0)。

双输入或门真值表

一个双输入OR门的真值表是这样的:

或门采样电路操作

下面的插图序列演示了 或门 的功能，2个输入经历所有可能的逻辑层次。LED(发光二极管)提供门的输出逻辑电平的视觉指示:

NOR门，就像迄今为止看到的所有其他多输入门一样，可以用两个以上的输入来制造。同样的逻辑原则仍然适用:如果任何输入是“高”(1)，输出是“低”(0)。只有当所有输入是“低”(0)，输出是“高”(1)。

负与门的功能与与门相同，其所有输入是倒转的(通过非门连接)。为了与标准门符号约定保持一致，这些反向输入用气泡表示。

与大多数人的第一直觉相反，“负与门”的逻辑行为与“非与门”并不相同。它的真值表实际上与NOR门相同:

遵循同样的模式，负或门的功能与或门相同，其所有输入都是倒转的。为了与标准门符号约定保持一致，这些反向输入用气泡表示。负或门的行为和真值表与非与门相同:

最后六种门类型都是三个基本功能的直接变体:与、或和非。然而，异或门是完全不同的。

异或门输出一个“高”(1)逻辑电平，如果输入是不同的逻辑电平，或0和1或1和0。相反，如果输入处于相同的逻辑级别，则输出一个“低”(0)逻辑级别。

异或门(有时称为异或)具有唯一的符号和真值表模式:

XOR等效电路

由与、或和非门组成的异或门也有等效电路，就像与非门、NOR和负输入门一样。模拟异或门的一个相当直接的方法是，从一个常规的或门开始，然后添加额外的门以抑制输出“高”(1)，当两个输入都是“高”(1):

在这个电路中，当与非门的输出高时，末级与门作为OR门输出的缓冲器，对于前三种输入状态组合(00、01和10)来说都是如此。然而，当两个输入都是“高”(1)时，与非门输出一个“低”(0)逻辑电平，这迫使最终与门产生一个“低”(0)输出。

异或门的另一个等效电路使用两个与门和逆变器的策略，设置为输入条件01和10产生“高”(1)输出。最终的OR门允许和门的“高”输出创建最终的“高”输出:

异或门对于两个或多个二进制数进行逐位比较的电路非常有用，也用于错误检测(奇偶校验)和代码转换(二进制到灰色，反之亦然)。

最后，我们要分析的最后一个门是异或门，也称为XNOR门。它等价于具有反向输出的异或门。这个门的真值表与异或门的真值表完全相反:

如真值表所示，当两个输入处于相同的逻辑电平(00或11)时，异或或门的目的是输出一个“高”(1)逻辑电平。

与门规则:只有在第一次输入时输出才为“高” 和 第二种输入都是“高”的。

OR门的规则:如果输入A，输出为“高” 或 输入B是“高”。

与非门的规则:输出为 不 如果第一个输入和第二个输入都是“高”，就用“高”。

NOR门的规则:输出是 不 如果第一个输入或第二个输入是“高”，则用“高”表示。

与负门的行为类似于NOR门。

“负或”门的行为类似于“与非门”。

异或门的规则:如果输入逻辑电平为“高”，则输出为“高” 不同的 ．

Exclusive-NOR门的规则:如果输入逻辑级别为 相同 ．

相关工作表:

基本逻辑门工作表

布尔代数工作表