“非”門電路:真值表及符號,具體實現,積體電路,

用以實現基本邏輯運算和複合邏輯運算的單元電路稱為門電路，“非”門電路利用內部結構使輸出的電平變成與輸入相反的電平。非門電路是邏輯電路的基本單元，有一個輸入和一個輸出端。邏輯符號中輸出端的圓圈代表反相的意思。當其輸入端為高電平（邏輯1）時輸出端為低電平（邏輯0），當其輸入端為低電平時輸出端為高電平。也就是說，輸入端和輸出端的電平狀態總是反相的。

基本介紹

中文名：“非”門電路
外文名：NOT gate
解釋：輸出是輸入的否定的門電路
詞性：專有名詞
套用學科：物理
所屬範圍：邏輯門
別名：“非”門

真值表及符號,具體實現,積體電路,

真值表及符號

能實現非邏輯功能的電路稱為非門電路，又稱反相器，簡稱非門。下列包括“非”門的2種符號。

圖形符號：

形狀特徵型符號（ANSI/IEEE Std 91-1984）、IEC矩形國標符號（IEC 60617-12）。

軟體中符號：NOT/7404

真值表：

A	Y
1	0
0	1

具體實現

設計一：利用三極體進行非門的實現

電晶體“非”門電路不同於放大電路，管子的工作狀態或從截止轉為飽和，或從飽和轉為截止。“非”門電路只有一個輸入端A，當A為“1”（設其電位為3V）時，電晶體飽和，其集電極，即輸出端Y為“0”（其電位在零伏附近）；當A為“0”時，電晶體截止，輸出端Y為“1”（其電位近似等於

）。所以“非”門電路也稱為反相器。加負電源

是為了使電晶體可靠截止。

圖中，

是“非”門的門電阻，其作用是通過它向輸出端提供電壓。T飽和，

上產生很大的壓降，使集電極電位幾乎與發射極的電位相等；截止時，

通過

加到集電極上，使集電極電壓等於

。

是輸入電阻，通過它給T加正向偏置電流，即輸入信號。

是反偏電阻，通過它給T加反向偏置電流。這兩個電阻配合得當，才可以使輸入“1”時T飽和導通，輸入“0”時T可靠截止。

設計二：TTL非門電路的實現

這裡T1不是當成三極體使用的，而是具有一個正極、兩個負極的特殊二極體。因為一般三極體發射結有電流時，就產生大很多倍的電流流進管子。這裡T1“發射結”有電流時，集電極根本無電流。"發射結”有電流時，集電極產生電流流出管子。

從4kΩ電阻到T₁的“集電結”，到T₂的發射結，再到1kΩ電阻，實際是兩隻電阻、兩隻PN結組成的串聯分壓電路，在這個迴路中，越往下電位就越低。所以T₁的基極電位總是高於集電極0.7V的。PN結正向壓降0.7V，兩隻PN結正向壓降1.4V，那么兩隻電阻壓降為(5-1.4)V=3.6V，4kΩ電阻壓降為[4/(4+1)]×3.6V≈2.9V，故T1集電極電壓為5-2.9-0.7=1.4V。

A端輸入3.6V以上高電平電壓時，T₁集電極1.4V電壓低於發射極電壓，4kΩ電阻電流經T₁集點結流向T₂發射結，使T₂飽和，T₄飽和，電路輸出低電平。

A端輸入1V以下低電平電壓時，T₁發射極電壓低於集電極1.4V電壓，4kΩ電阻電流經T₁發射結流向低電平輸入端A，T₂得不到電流而截止，T₄截止，

經R₂使T₃飽和導通，電路輸出高電平，實現非邏輯關係。

設計三：利用CMOS邏輯進行非門的實現

兩管的柵極相連作為輸入端，兩管的漏極相連作為輸出端。TN的源極接地，TP的源極接電源。為了保證電路正常工作，VDD需要大於TN管開啟電壓VTN和TP管開啟電壓VTP的絕對值的和，即UDD > UTN + |UTP|。當Ui=0V時，TN截止，TP導通，Uo≈UDD為高電平；當Ui=UDD時，TN導通，TP截止，Uo≈0V為低電平。因此實現了非邏輯功能。

設計四：利用NMOS邏輯進行非門的實現

NMOS邏輯門電路是全部由N溝道MOSFET構成。由於各種器件具有較小的幾何尺寸，適合於製造大規模積體電路。此外，由於NMOS積體電路的結構簡單，易於使用CAD技術進行設計。與CMOS電路相似，NMOS電路中不使用難於製造的電阻。NMOS反相器是整個NMOS邏輯門電路的基本構件，它的工作管常用增強型器件，而負載管可以是增強型也可以是耗盡型。現以增強型器件作為負載管的NMOS反相器為例來說明它的工作原理。

圖(a)表示NMOS反相器的原理電路，其中為工作管，為負載管，二者均屬增強型器件。若和在同一工藝過程中製成，它們必將具有相同的開啟電壓VT。圖(b)是它的簡化畫法。負載管的柵極與漏極同接電源，因而總是工作在它的恆流區，處於導通狀態。

當輸入為高電壓(超過管子的開啟電壓VT)時，導通，輸出為低電壓。輸出低電壓的值由、兩管導通時所呈現的電阻值之比決定。通常的跨導gm1遠大於管的跨導gm2，以保證輸出低電壓值在 1V左右。當輸入電壓為低電壓(低於管子的開啟電壓VT)時，截止，輸出為高電壓。由於管總是處於導通狀態，因此輸出高電壓值約為(VDD-VT)。通常gm1在100～200μS之間，而gm2約為5～15μS。導通時的等效電阻Rds1約為3～10kΩ，而的Rds2約在100～200kΩ之間。負載管導通電阻是隨工作電流而變化的非線性電阻。

設計五：利用理想運算放大器進行非門的實現