與門

與門

與門(英語:AND gate)又稱“與電路”、邏輯“積”、邏輯“與”電路。是執行“與”運算的基本邏輯門電路。有多個輸入端,一個輸出端。當所有的輸入同時為高電平(邏輯1)時,輸出才為高電平,否則輸出為低電平(邏輯0)。

基本介紹

  • 中文名:與門
  • 外文名:AND gate
  • 含義:所有條件必須具備。
  • 表達式:F=A·B
  • 所屬範圍:邏輯門
  • 別名:與電路、邏輯積、邏輯與電路
  • 功能:執行“與”運算的基本邏輯門電路
  • 套用學科:物理等
  • 適用領域範圍:電路、邏輯等
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基本功能

與門是實現邏輯“乘”運算的電路,有兩個以上輸入端,一個輸出端(一般電路都只有一個輸出端,ECL電路則有二個輸出端)。只有當所有輸入端都是高電平(邏輯“1”)時,該電路輸出才是高電平(邏輯“1”),否則輸出為低電平(邏輯“0”)。其二輸入與門的數學邏輯表達式:Y = AB,對應的真值表如下:
與門的真值表
輸入A輸入B輸出Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1

邏輯符號

與門有3種邏輯符號,包括:形狀特徵型符號(ANSI/IEEEStd 91-1984)、IEC矩形國標符號(IEC 60617-12)、DIN符號(DIN 40700)。
與門
與門
與門
ANSI/IEEE Std 91-1984
IEC 60617-12(國標符號)
DIN 40700

實現

與門的實現方法包括使用CMOS邏輯、NMOS邏輯、PMOS邏輯以及二極體實現等。
CMOS邏輯CMOS邏輯
與門
CMOS邏輯實現
二極體實現
以二極體實現為例,與門的實現原理為:
如圖:為二極體門電路,Vcc = 5v,R1 = 3K9, 假設3v及以上代表高電平,0.7及以下代表低電平
下面根據圖中情況具體分析一下,
1. Ua=Ub=0v時,D1,D2正向偏置,兩個二極體均會導通,此時Uo為電位為0.7v.,輸出為低電平
2.當Ua,Ub一高一低時,不妨假設Ua = 3v,Ub = 0v,這時我們不妨先從D2開始分析,
D2會導通,導通後D2壓降將會被限制在0.7v,那么D1由於右邊是0.7v左邊是3v所以會反向偏置而截止,因此最後Uo為0.7v低電平輸出,這裡也可以從D1開始分析,如果D1導通,那么Uo應當為3.7v,
此時D2將導通,那么D2導通,壓降又會變回0.7,最終狀態Uo仍然是0.7v.輸出低電平,此時D1馬上截止。
3. Va=Vb=3v,這個情況很好理解, D1,D2都會正偏,Uy被限定在3.7V.
總結(借用個定義):通常二極體導通之後,如果其陰極電位是不變的,那么就把它的陽極電位固定在比陰極高0.7V的電位上;如果其陽極電位是不變的,那么就把它的陰極電位固定在比陽極低0.7V的電位上,人們把導通後二極體的這種作用叫做鉗位。(特別說明:壓差大的二極體先導通,先鉗位,先導通的二極體具有電路控制權)

積體電路

與門是基本的邏輯門,因此在TTLCMOS積體電路中都是可以使用的。標準的74系列CMOS積體電路有74X08、74X09(OC),包含四個獨立的2輸入與門;74X11,包含三個獨立的3輸入與門;74X21,包含兩個獨立的4輸入與門。CD4000系列積體電路有:CD4081,包含四個2輸入端與門;CD4082,包含兩個4輸入端與門。引腳分配如下:

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