通用Gates-NAND门

逻辑门是数字世界的基本元素。在前一篇文章中,我们学习了基本的逻辑门。欧宝官网app苹果下载ob直播app这些基本门可以由万能门构造而成。在数字逻辑中有两个通用门。它们是NAND门和NOR门。

如果这些门制作得当,其他基本门可以很容易地建造。因此,它们被称为宇宙之门。由于制作简单、经济实惠,这些门得到了广泛的应用。

这篇文章解释了一种通用的门,称为NAND门。欧宝官网app苹果下载

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与非门逻辑符号和等效电路

与非门是与门和非门的组合。它可以完成或、与门、非门等3个逻辑门的操作。与门和非门的输出是相反的。我们应该知道AND门是由AND门构造的。

它有两个输入X, Y和一个输出z。使用二极管和晶体管的与非门的等效电路如下所示。

与非门的输入通过二极管应用,这些二极管连接到BJT。

当与非门的两个二极管的输入连接到一个高电压电平,即+ 5v(逻辑高),然后两个二极管将反向偏置。由于二极管不导电,它们都将处于OFF状态。在这种情况下,晶体管Q1能够从电阻驱动电源电压。

这使得晶体管处于ON状态,因此输出Vce (Sat)的电压将为0。同样地,如果我们对两个二极管都施加低电压(逻辑低),即0,那么没有电流流过晶体管,因此它将变成OFF。这使得输出变成HIGH。

与非门的电路和逻辑符号如下所示。

与非门和逻辑符号

与非门运算的数学表达式为Z =(X.Y)̅。其中,“̅”条表示反向操作。

Nand门真值表

从真值表中可以看出,如果任意一个输入处于低状态,NAND门输出将是高的。如果两个输入都是高,则它将变成高。

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2 -输入晶体管与非门

与非门也可以用晶体管来设计。为了设计一个2输入晶体管与非门,我们将两个电阻连接到两个晶体管的基极上。+ 6v的电源电压通过电阻器传递到第一个晶体管的集电极。

输出通过晶体管的集电极和电阻器进行收集。这两个晶体管是串联的,即第一晶体管的发射极与第二晶体管的集电极相连,第二晶体管的发射极接地。

晶体管与非门

连接在输入端的电阻为每10K欧姆。

脉冲操作

如果我们应用两个不同的时钟信号作为与非门X和Y的输入,那么与非门的输出如下所示(X, Y是输入,Z是输出)

脉冲操作

当两个输入都是高电平时,那么NAND门的输出将是低电平,当任何一个输入都是低电平时,那么输出将是高电平。在上述时钟脉冲的末端,输出电平高,因为其中一个输入电平低。

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通用与非门

与非门被称为“万能门”。这是因为,只要在输入端做一些更改,这个门就可以像任何基本逻辑门一样发挥作用。大多数情况下,在设计其他基本逻辑门时,我们倾向于使用与非门而不是NOR门。让我们看看为什么这些门是首选的,以及我们如何使用NAND门设计其他门。

为什么我们选择与非门而不是NOR来设计基本逻辑电路?

NOR门所占的面积大于NAND门所占的面积。由于所占面积高,与NOR栅极相关的电容也高。由于输入到输出所需的时间变得很高,这就导致了更多的延迟。

选择NAND门的另一个原因是它的低“逻辑努力”。我们可以通过两种方法来实现逻辑门。第一种也是最常用的方法是布尔函数法,第二种方法是逻辑努力法。NOR逻辑门的逻辑功是5/3,与非门的逻辑功是4/3。

逻辑努力低的门是更好的使用。因此,由于与非门具有低的逻辑努力,它是速度和更好的输出提供时,在其输入负载减少。

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基本逻辑门只使用与非门

我们可以设计基本的逻辑门,如与、或、非门。让我们看看非门能执行所有三种类型的功能。

2输入与门

2输入或

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3 -输入与非门

多输入与非门可以通过在其输入端连接其他逻辑门来设计。让我们看看3输入与非门的逻辑符号和真值表。布尔表达式不随输入数量的变化而变化。与非门的输出是与非门输入相乘的逆。

3 .输入与非门符号

3输入与非

3输入与非门的布尔表达式是Q = (A.B.C)̅

3输入与非门真值表

3输入与非门的真值表如下

3 IP真值表

3输入与非门的输出是低,当所有3输入是高,它将是高的所有其他组合的输入。

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4-Input与非门

类似于3输入与非门,我们也可以设计4输入与非门。

4 IP与非

其布尔表达式为Q = (A.B.C.D)̅

奇数与非门可以通过使一个输入“未使用”来设计。逻辑与非门的功能也称为谢弗冲程功能。这用向上的箭头或竖条表示,如A NAND B = A|B或A↑B。

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常用的TTL和CMOS逻辑与门集成电路

与非门电路

7400四输入逻辑与非门IC

7400 NAND IC的规格如下

  • 最大供电电压为5.25V。
  • 最小输入电压2.0。
  • 输出电流为8mv。
  • 工作温度最高75°。

7400

7400针

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与非门的应用程序

逻辑与非门具有防盗报警器、冷冻室蜂鸣器等多种用途。

防盗报警器或防盗报警器

防盗报警电路如下图所示。它有一个带LDR输入的与非门。LDR表示依赖光的电阻。当报警开关关闭时,其中一个与非门输入将是低的。如果LDR保持在光照下,那么第二个输入也会很低。所以与非门的2个输入是低的。因此,如果发生这两种情况中的任何一种,NAND门的输出变为高电平,然后防盗警报响起,作为警报的标志。
防盗报警器或防盗报警器

防盗报警器是一种电子设备,用于检测未经授权的进入,并作为安全警报和盗窃警报。它们被用于商业、住宅和军事安全目的以防止入侵者。这些警报可以连接到电视机和闭路电视监控系统上。

冰箱警告蜂鸣器

该冰柜报警蜂鸣器电路采用非门作为非门。单输入与非门(作为非门)在其输入端有两个热敏电阻。当热敏电阻是冷的时候,它的电阻就会变高,所以与非门的输入就会变高。由于非门是作为非门的功能,非门的输出将是低。
同样,当热敏电阻变热时,它的电阻也会减小。因此,通过热敏电阻的电压降将是低的,使与非门的输入变成低。

冰箱警告蜂鸣器

当两个热敏电阻的电压降很低时,NAND门的输出就会变高,蜂鸣器就会响。

灯光防盗报警器

该电路由与非门组成,以简单的锁存电路的形式连接。当开关连接到“A”时,蜂鸣器输入将断开。在这种情况下,LDR(作为Latch的输入端之一)对电路没有影响。但当开关在' B ',蜂鸣器将是ON由于LDR的影响。蜂鸣器将同时发出声音,光或闪光也闪烁报警。蜂鸣器只能通过返回到“A”位置来关闭。

灯光防盗报警器

自动浇水系统

这项技术发明对夜间浇水的植物很有用。这个电路只有在LDR关闭(通常发生在晚上)和Thermister周围的大气是湿的时候才会起作用。这个电路有一个继电器充当开关,只有当与非门的两个输入条件满足时,才允许抽水。

自动浇水系统

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