数字逻辑与门

和门

和门可以通过使用两个简单的二极管来设计。电路驱动电压V施加到局部连接的二极管,并将输出收集为二极管处的电压降。在逻辑门中,术语高电压电平意味着+5 V和低逻辑电平意味着0 V或研磨。

当AND门的一个输入连接到逻辑高电平时,其他连接到逻辑低电平,则二极管处于反向偏置状态并且输出处的电压降。所以输出测量为低。如果两个输入连接到低电平输入,那么二极管也将转向反向偏置条件并允许无电流。因此,再次测量输出为0。

但是当两个输入(两个二极管)连接到一个高电压水平,那么两个二极管处于正向偏置状态(二极管开关是ON),所以AND门的输出是HIGH,并测量逻辑1。
和带二极管的栅极

与门逻辑符号和布尔表达式

AND门在逻辑上表示,如下图所示,其中两个输入和一个输出。

逻辑符号

布尔表达式

如果和门的输入是x,y和输出是z,则在Boolean表达式中以z = x数在数学上表达和门的操作。这意味着AND门产生输入的乘法。

真理表

逻辑与门的真值表如下。

真值表
真值表向我们描述了,对于所有的输入组合,除了两种高输入条件,AND门的输出都是LOW。

带有光开关电路的与门说明

与门开关电路将有两个输入,两个手动拨动开关。设两个开关为A和B,则与门的开关操作为

  • 当开关A和B都打开(开关提供低电平输入信号),即A=0, B=0,则灯泡不发光。
  • 当开关A关闭时(提供高电平输入信号)和B开启(提供低电平输入信号)即,A = 1,B = 0,则灯泡不会发光。
  • 当开关A处于断开状态(低电平输入信号),开关B处于闭合状态(高电平输入信号),即A=0, B=1时,灯泡不发光。
  • 当两个开关A和B都关闭时(开关提供高电平输入信号)即a = 1,B = 1,然后灯泡将发光。

与门作为光开关电路的操作如下图所示
开关电路

脉冲操作

如果我们将两个不同的时钟信号应用于AND逻辑门X和Y的输入,那么如果我们观察输出,它将如下所示(X, Y是输入,Z是输出)

时机

当两个输入都是高的,与门的输出也是高的,当任何一个输入都是低的,那么输出进入低电平。在上图中时钟脉冲的末端,输出处于低电平,因为两个输入都是低电平。

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和使用BJT晶体管的门

我们可以用二极管和晶体管来设计与门。带BJT晶体管的与门如图所示。

使用晶体管

晶体管开关比二极管开关快。与OR门类似,我们通过电阻将+ 6v电源连接到两个晶体管(到它们的集电极)。第一晶体管的发射极连接到第二晶体管的集电极,并且第二晶体管的发射极通过电阻接地。

电阻的输出通过第二晶体管的发射极和接地电阻收集。只有当两个晶体管都导电(在高电压水平)时,AND门的输出是高的,而在其余的输入电压组合时,输出是低的。

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3输入和门

我们也可以设计一个具有3个输入的与门。虽然AND门有3个输入,但是布尔方程不会改变。与门的输出等于输入之和。

3输入和门符号

3输入和

真理表

下面给出了3-input和门的真相表

真值表

当所有的3个输入都是低时,3个输入与门的输出是高的,对于所有其他的输入组合它将是低的。

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多输入和门

与门在数学上产生的输出等于输入的乘积。操作由"定义。”(一个点)。我们可以通过级联其他与门作为输入来设计n个输入与门。商业上,只有2输入、3输入和4输入和门集成电路可用。如果我们需要额外的输入,我们必须在集成电路的输入端级联额外的与门。

作为例子,我们在下图中设计了一个6输入与门。

6输入和

6输入与门的布尔表达式为Q = (A.B)。(C.D)。(E.F)。我们也可以设计奇数输入与门,通过使一些输入引脚“未使用”,直接连接到地。

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常用的TTL和CMOS逻辑和门集成电路

下面给出了完整列表和门IC

集成电路数字
目的
4019 Quad和或选择门
4073 三重3 - 浇口和门
4085. 双重2 -wide,2-input和/或反转(AOI)
4086 可扩展的4宽,2输入和/或逆变(AOI)
741年g08 单2 - 浇口和门
7409 带集电极开路输出的四路2输入和门
741年g09 具有开漏输出的单个2输入和门
7411 三重3输入和门
7415 三重3输入和门与开路集电极输出
7421 双4输入和门
7450. 双2宽2输入与或反相门
7451. 双2宽2输入与或反相门
7452 可扩展的4宽2输入与或门
7453 可扩展的4宽2输入和或反转门
7454 4宽2输入and - or逆变门
7455. 2宽4输入和或反转门
7458 2输入和3输入和或门
7459. 2输入和3输入和或反转门
74130 Quad 2输入和栅极缓冲器,具有30 V开路收集器输出
74131 Quad 2输入和栅极缓冲器,带15 V开路收集器输出
74808 十六进制2输入和司机
741年g3208 单3输入OR-AND门

在所有IC中,我们只使用一些用于我们的一般应用程序。他们列于下面。

TTL逻辑和盖茨CMOS逻辑和盖茨

74LS08 Quad 2输入CD4081 Quad 2-input

74LS11三重3输入CD4073三重3-input

74LS21双4输入CD4082双4输入

7408四路2输入和门集成电路

IC 7408被用作四路2输入和门IC。IC图如下所示。让我们来看一看

7408

7408是一个TTL序列与门。它有4个和门。7408 IC的每个引脚及其用途说明如下。

销的描述
针描述

引脚14的最大输入电压为5.2伏直流电。如果电源电压增加5.2伏,那么IC可能会因为高供电而损坏。

IC 4081.

IC 4081被用作一个四路2输入和门IC。IC图如下所示。它是一个CMOS(互补MOSFET)和门集成电路。像TTL和门IC 7048一样,这个CMOS和门集成电路也有4个和门。下面我们来了解一下IC 4081的内部引脚图。

4081.

销的描述

下面解释CMOS 4081和栅极IC的引脚描述

针描述

这里,销14也被提供为5.2伏的最大输入。如果电源电压增加5.2伏,则IC可能由于高电源而损坏。尽管TTL和栅极IC和CMOS和栅极IC具有相同数量的和栅极在其上实现,但它们在内部电路装置中不同。

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和门应用程序

逻辑和门在我们日常生活中的许多应用程序中使用。其中一些是下面解释的。

1)和门用作计数器设备的启用和禁用目的。如果我们观察以下电路,则计数器开始从0到100的计数。当计数器接收时钟信号时,则它将其计数递增1。

品1

为了使计数操作从1到100成功,计数器电路必须连续接收脉冲。因此,计数器电路可以由计数器输入的输入时输入的时钟信号控制。当我们将时钟信号连接为2-inpport和门的输入时,并且连接和门的第二输入连接以禁用/使能信号。我们可以通过将第二个输入设置为0来停止设备计数。

我们知道,当任何一个输入的很低,然后与门的输出将成为低(0)。如果我们应用低电平信号,启用/禁用销0,与门的输出是很低的,因此它不允许任何时钟信号。

所以时钟信号没有到达计数器,所以我们可以停止计数操作,使与门的一个输入到低。如果我们想再次开始计数,我们应用一个高输入在启用/禁用引脚,即它被设置为1。以这种方式,计数器(其计数操作)由与门控制。

2).逻辑与门应用于园林照明灯、防照灯等安全装置中。他们有一种热辐射敏感装置,叫做“被动红外装置(PIR)”。因此,当一个热对象,如入侵者(未经授权的条目,如邻居的宠物)被设备检测到,热传感器产生一个高电压,使其设置在逻辑1。

随着洪水的光线在白天没有清晰可见,这些设计在使用时,当周围的环境/气氛很黑暗时。触发热传感器时,它会在状态上。框图本安全系统和门显示如下。

品2

单声道设备在触发时仅产生单个脉冲。当输出和栅极变高时,单色设备的输出也高并且保持某些时间间隔。换能器用于为洪光提供足够的电流。

随着洪光是高压装置,单稳态装置产生的输出不足以驱动光线。所以我们使用换能器来提高电流。

在商业安全装置中,我们使用一个继电器作为泛光灯的ON和OFF开关。

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