数字电路——与或非逻辑门电路

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。

一、与门电路

        概念：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。

        由二极管和电阻器构成的与门电路见下图

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。 

       与门电路的真值表见下图。

二、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。

        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。

        或门电路真值表见下图

三、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。

        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。

        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。

        非门电路的真值表见下图。

 

        非门电路构成的反相器主要有三种，有DTL型，TTL型和C-MOS等。DTL是Diode Transistor Logic（二极管晶体逻辑）的简称；TTL是Transistor Transistor Logic（晶体管晶体管逻辑）的简称。这两种逻辑电路的区别是DTL电路采用二极管做为输入电路，TTL采用三极管作为输入电路，C-MOS是Complementary Metal OxidE Semiconductor的缩写，这种电路主要采用C-MOS场效应管组成的逻辑电路。

 门电路符号中，国家标准与国外标准的区别见下图：

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。

四、门电路应用实例

4.1 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：

        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。

4.2 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：

        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。