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逻辑门 nand 学数电，如何真正搞懂逻辑门电路

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

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学数电，如何真正搞懂逻辑门电路

在大学学习数字电路设计课程的时候，一直对逻辑门电路中的与非门和或非门似懂非懂，后来参加工作，做了一些项目，才真正理解它们的原理和作用。

与非门（英语：NAND gate）是数字电路的一种基本逻辑电路。若当输入均为高电平（1），则输出为低电平（0）；若输入中至少有一个为低电平（0），则输出为高电平（1）。与非门可以看作是与门和非门的叠加。

逻辑表达式：Y=(A·B)'=(A')+(B')

或非门（英语：NOR gate）是数字逻辑电路中的基本元件，实现逻辑或非功能。有多个输入端，1个输出端，多输入或非门可由2输入或非门和反相器构成。只有当两个输入A和B为低电平（逻辑0）时输出为高电平（逻辑1）。也可以理解为任意输入为高电平（逻辑1），输出为低电平（逻辑0）。

与非门在CMOS电路中的应用

CMOS电路中的逻辑门有非门、与门、与非门、或非门、或门、异或门、异或非门，施密特触发门、缓冲器、驱动器等。

与非门则是当输入端中有1个或1个以上是低电平时，输出为高电平；只有所有输入是高电平时，输出才是低电平。

或非门在NMOS逻辑实现

上图展示了使用NMOS线路的2输入或非门的构造。如果输入都是高电平，对应的NMOS就会接通，输出会被拉到低电平；反之输出会通过上拉电阻被拉到高电平。

CMOS逻辑实现

上图展示了使用CMOS技术的2输入或非门。输出端的二极管和电阻用来保护CMOS元件，以防其受到静电放电（ESD）的损害，从而在电路的逻辑功能中发挥不了作用。

总结： 学好与非门与或非门不仅仅通过概念和看书，更得多在实际电路图中运用，这样才能加深对它的理解，相信随着大家项目经验的增加，一定可以灵活运用这两个逻辑电路，成为数字电路设计高手。

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逻辑门该选AND还是OR？

逻辑门是电脑世界工作必需的器件。很多人都知道电脑是通过二进制数学原理(0和1)工作的。所以逻辑门也被定义为二进制器件。它允许电脑进行数学运算，以执行从接收到一个格式正确的图像档案后显示出一个红色的像素点，到在几十分之一秒内拆解非常巨大而复杂的数学问题等各种指令。

要了解逻辑门的工作，其中一个方法是想象它依照着从另一器件接收的逻辑输入进行开关动作；而电脑、微控制器和其它数字设备具体来说就是这些器件的超级复杂化组合。这样使不难理解为什么电脑会被形容为由极大数量的各类型开关器件组成的设备。在逻辑门中，开和关分别对应1和0，这又被形容为“是”与“非”。

用最简单的说法，逻辑门就是进行布尔运算的电子器件。它们可以通过多种不同类型的零件制造，现在大部份的逻辑门都是以晶体管或二极管制成。不过其实逻辑门可以使用任何材质制造，包括机械设备、光学器件以及其它零件。逻辑门也可以用于理论设定，也就是无需任何实体器件，就如耶格1997年的著作《微电子电路设计》所说明的一样。

在一部电脑内有几千万个逻辑门在同时工作：内存里有逻辑门、微处理器内有大量的逻辑门，所以简单来说，逻辑门就是使电脑顺利工作的中心器件。

逻辑门可以进行一个逻辑运算，而在输入相同信息的情况下，总会给出同样的数字。不过在某些情形下，多个不同的逻辑门可以组成新的逻辑门，或者一两个通用逻辑门可以组合起来以进行单个简单逻辑门的工作。

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逻辑门发展历史

电气工程人员或者业余电子爱好者大概都知道，在19世纪末20世纪初电子技术出现了令人振奋的发展。这个趋势同样出现在逻辑门技术：第一个获记载的理论发展发生在1886年，美国实用主义学家查尔斯·桑德斯·皮尔士(Charles SandersPeirce)提出了电路用于执行逻辑运算的理论。技术人员结果利用真空管实现了这一应用，而在1907年，李‧福勒斯特(Lee De Forest)开发出“与”(AND)逻辑门。

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逻辑门的种类

市面上提供不同种类的逻辑门。最简单的类型只执行一个逻辑功能。而复合逻辑门是由多个简单的逻辑门的结构组合而成。此外还有一些类型的逻辑门设计用于提供多于两种的输出，允许当它们的输出需要被设备忽略的情形下，可以完整地从电路移除。不能不提的是通用逻辑门，就是用于建立其它各种类型的逻辑门的器件。

1.“与”逻辑门

“与”(AND)门是用于置设关连逻辑的逻辑门。它只会在两个输入值皆为“1”时才会提供“1” 输出值。

以下是“与”逻辑门A和B之间的布尔运算表。除非两个输入值均为“1”，否则“与”门的输出值会是“0”。

2.“或”逻辑门

“或”(OR)门在两个输入值皆为“0”时才会提供 “0” 输出值。只要其中一个输入值是“1”，便会提供“1”输出值。

3.“非”逻辑门

“非”(NOT)门会提供逆转的输出值，就是当输入值A为“0”时，便会提供“1”输出值，而输入“1”则会提供“0”输出值。

4."特殊形状符号”与“矩形符号”

在电路图中有两种不同的形状用于代表逻辑门。第一种称为“特殊形状符号”(ANSI/IEEE标准)，它们源于军事符号，后来用于简化表示逻辑门的功用。第二种则是“矩形符号”(IEC标准)，以简单的矩形代表逻辑门零件，而矩形内测的符号则用于表示它的功用。矩形符号有更多样化、允许代表更多类型逻辑门的优点；而特殊形状符号的好处是容易辨认，让人一看电路图便可以立即确定电路内的逻辑门功用。

当通用逻辑门被组合并用于执行相等于另一类型逻辑门的工作时，它们以在组合后所代表的逻辑门类型的标准符号，或是每一个逻辑门单独在电路图中表示，以显示它们和其它零件在这一器件中的关系。

5. "与或非”逻辑门

与或非”(AND-OR-INVERT，简称AOI)逻辑门是一种复合逻辑门。它拥有两个层次和一个位于一个或多个“与”门前面的“非或”(NOR)门。

"与或非”逻辑门的特殊形状符号取决于使用的逻辑门数目。以下是一个范例。

矩形符号符号取决于使用的逻辑门数目和具体配置。

以下是“与或非”逻辑门A和B之间的布尔算式。