数字电子学是现代电子和通信系统的重要组成部分。数字系统是由数字逻辑电路组成的,工作于二进制数,即0和1。为了建立这些逻辑电路,我们使用逻辑门它是组合逻辑电路的组成部分。在本文中,我们将探索一些基本的逻辑门,检查它们的逻辑符号和真值表。
逻辑门简介
逻辑门是用于实现布尔表达式(特别是二值布尔表达式)的基本电子电路。它们提供了一种基于布尔代数法则的组合和操作数字信号的方法。
在数学上,我们可以使用布尔代数来处理二进制数,并简化逻辑表达式。但在数字系统的实际实现中,我们使用简单的电子电路,称为逻辑门。
下面是一些用于构建数字逻辑电路的基本逻辑门。
- 或
- 和
- (逆变器)
- 缓冲
- 与非
- 也不
- 异或(XOR)
- 独家也(XNOR)
让我们详细地看看这些逻辑门,看看它们的逻辑符号,并建立它们的真值表。
逻辑门的逻辑符号和真值表
非门
该非逻辑门有一个输入和一个输出,其中输出是输入的补充。如果输入为0 (LOW),则NOT门的输出为1 (HIGH);如果输入为1 (HIGH),则NOT门的输出为0 (LOW)。
由于NOT门的输出是输入的补码,所以它也被称为反相或补码电路(门)。
若A为NOT门的输入,Y为NOT门的输出,则NOT门的逻辑方程为Y =。
NOT门的逻辑符号和真值表如下:
图像
输入(一个) | 输出(Y =一个) |
0 | 1 |
1 | 0 |
或门
或门是一种双输入逻辑门,对其输入执行布尔或操作。或门的输出是0 (LOW),只有当两个输入都是0 (LOW)。对于所有其他输入组合,或门的输出为1 (HIGH)。
如果A和B是OR Gate的输入,Y是OR Gate的输出,那么OR Gate的逻辑表达式是Y = A + B,读为“Y等于A或B”。
或门的逻辑符号和真值表如下所示。
图像
输入(一个) | 输入(B) | 输出(Y = A + B) |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
和门
与门是一种双输入逻辑门,对其输入执行布尔和操作。和门的输出是1 (HIGH),只有当它的两个输入都是1 (HIGH)。对于其他所有情况,与门的输出为0 (LOW)。
如果A、B是and gate的输入,Y是and gate的输出,则and gate的逻辑表达式为Y = A·B,即“Y = A and B”。
与门的逻辑符号和真值表如下:
图像
输入(一个) | 输入(B) | 产量(Y =‧B) |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
XOR门
异或门,通常写为异或门或前或门,是一种双输入逻辑门,对其输入执行一个异或操作。如果输入不同,即一个输入为1 (HIGH),另一个输入为0 (LOW),则异或门的输出为1 (HIGH)。如果两个输入相同,即都是1 (HIGH)或都是0 (LOW),则异或门的输出为0 (LOW)。
如果A和B是异或门的输入,Y是其输出,则异或门的逻辑表达式为Y = AB+一个B或Y = A⊕B。
异或门的逻辑符号和真值表如下所示。
图像
输入(一个) | 输入(B) | 输出(Y = A⊕) |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
缓冲
缓冲器是一个有趣的电路,它不做任何逻辑操作,而是作为一个信号放大器。缓冲器的输出与输入相同,它充当一个传递函数。
通常,缓冲区可用作三态缓冲区,它有一个额外的“Enable”输入。当Enable (E)输入为0 (LOW)时,输出处于高阻抗状态;当Enable (E)输入为1 (HIGH)时,输出跟随输入,即与输入相同。
在内部,缓冲器配置为两个背靠背连接的NOT门。
缓冲区的逻辑符号和真值表如下所示。
图像
输入(一个) | 输出(Y =) |
0 | 0 |
1 | 1 |
与非门
接下来的两扇门被称为通用门。第一个是NAND门。它代表非门,即一个与门后面跟着一个非门。NAND的输出是与门的补充,即当两个输入都是1 (HIGH)时,NAND门的输出才为0 (LOW)。在所有其他情况下,它的输出都是1 (HIGH)。
若A、B为与非门的输入,Y为与非门的输出,则与非门的逻辑表达式为Y =‧B.
与非门的逻辑符号和真值表如下所示。
图像
输入(一个) | 输入(B) | 输出(Y =‧B) |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
或非门
就像“与”有“非与”一样,“或”门也有“非”门。它代表NOT OR Gate,正如所料,它是一个或门,后面跟着一个NOT Gate。当且仅当NOR Gate的两个输入都为0 (LOW)时,NOR Gate的输出为1 (HIGH)。在所有其他输入组合中,NOR门的输出为0 (LOW)。
若A、B为NOR Gate的输入,Y为NOR Gate的输出,则NOR Gate的逻辑表达式为Y=A + B.
NOR门的逻辑符号和真值表如下所示。
图像
输入(一个) | 输入(B) | 输出(Y =A + B) |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
XNOR门
最后一个重要的逻辑门是异或门。它通常被写为前nor或XNOR门。它相当于一个异或门后接一个非门。如果XNOR Gate的两个输入相同,即两个输入都是0 (LOW)或1 (HIGH),则XNOR Gate的输出为1 (HIGH)。如果XNOR Gate的输入不同,则其输出为0 (LOW)。
如果A、B是XNOR Gate的输入,Y是XNOR Gate的输出,则XNOR Gate的逻辑表达式为Y =⊕B.
NOR门的逻辑符号和真值表如下所示。
图像
输入(一个) | 输入(B) | 输出(Y =⊕B) |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
逻辑符号表
我们已经看到了所有重要和基本的逻辑门,以及它们的逻辑表达式、符号和真值表。这是一个图表,由上面讨论的所有8个逻辑门的逻辑符号和真值表组成。
图像
结论
我们已经了解了逻辑门的基本知识,包括NOT、OR、AND、NAND、NOR、XOR、XNOR和Buffer,以及它们的逻辑表达式、逻辑符号和真值表。逻辑符号在逻辑门的示意图中是非常有用的。