数字逻辑和门

和门

用两个简单的二极管就可以设计出AND门。将驱动电压V的电路施加到并联二极管上,作为二极管上的电压降采集输出。在逻辑门中,术语高电压电平意味着+ 5v,低逻辑电平意味着0v或地。

当AND门的一个输入连接到逻辑高,另一个连接到逻辑低时,二极管处于反向偏置状态,输出端没有电压降。所以输出被测量为低。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,不允许电流。所以输出还是0。

但是当两个输入(两个二极管)连接到高电压电平时,两端的二极管处于正向偏置状态(二极管开关打开),因此AND门的输出高,并测量为逻辑1。
和二极管的门

和门逻辑符号和布尔表达式

与门的逻辑表示如下所示,有两个输入和一个输出。

逻辑符号

布尔表达式

如果与门的输入是X, Y,输出是Z,那么与门的运算就用布尔表达式表示为Z = x.y。这意味着与门产生了输入的乘法。

真值表

下面给出了逻辑和门的真相表。

真相表
真相表描述了我们,除了两个高输入条件外,所有输入的输出都会很低。

具有灯开关电路的解释和门

AND栅极开关电路将具有两个具有两个手动切换开关的输入。让两个交换机是A和B,然后我们可以解释和门的切换操作

  • 当开关A和B都打开时(开关提供低电平输入信号)即,A = 0,B = 0,则灯泡不会发光。
  • 当开关A闭合(提供高电平输入信号),开关B断开(提供低电平输入信号),即A=1, B=0,则灯泡不发光。
  • 当开关A打开时(用低电平输入信号提供)和B接近(提供高电平输入信号)即a = 0,B = 1,则灯泡不会发光。
  • 当开关A和B都闭合时(开关提供高电平输入信号),即A=1, B=1,灯泡就会发光。

在下面的图片中描述了作为光切换电路的该操作和门的操作
开关电路

脉冲操作

如果我们应用两个不同的时钟信号,那么如果我们观察输出,那么如下所示(x,y是输入和输出z)

定时

当两个输入都很高时,AND门的输出也很高,当输入值低时,输出到低电平。在上图中的时钟脉冲末端,输出处于低电平,因为输入都很低。

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使用BJT晶体管的AND门

我们可以使用二极管和晶体管设计AND门。具有BJT晶体管的和栅极如下图所示。

使用晶体管

晶体管开关比二极管开关更快。与或门类似,我们通过电阻连接+6 V电源(对其收集器)。第一晶体管的发射极连接到第二晶体管的集电极,第二晶体管的发射极由电阻器接地。

电阻器的输出在第二晶体管的发射极和接地电阻上收集。只有当两个晶体管导通(在高电压电平)和剩下的输入电压组合时,且门的输出很高,输出低。

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3-Input和门

我们还可以设计一个带有3个输入的门。虽然和门有3个输入,但布尔方程不会改变。AND门的输出等于输入的总和。

3输入和门符号

3输入和

真值表

3 -输入与门的真值表如下

真相表

当所有3个输入低时,3个输入和门的输出很高,所有其他输入组合都会很低。

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多输入与门

和大门数学地产生等于输入的乘法的输出。该操作由“。”定义。(点)。我们可以通过将另一个和栅极作为其输入来设计n个输入和门。商业上,只有2个 - 待,3 - 浇口和4 - 浇口和门IC。如果我们需要额外的输入,我们必须在IC的输入中划分额外和盖特。

对于样品,在这里,我们在下面的图表中设计了6分浇口和门。

6输入和

6个输入和门的布尔表达式是q =(a.b)。(光盘)。(例如)。我们还可以通过将其直接连接到地将其连接为“未使用”来设计奇数输入和栅极。

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常用的TTL和CMOS逻辑和门IC的

与门集成电路的完整列表如下

IC号码
目的
4019. 四与或选择门
4073 三重3 -输入和门
4085 双2宽2输入与/或逆变(AOI)
4086 可扩展的4宽,2输入和/或反转(AOI)
741G08. 单2输入和门
7409. Quad 2 -Input和Nate,开放收集器输出
741G09. 单2输入和门与开路漏输出
7411. 三重3输入和门
7415. 三倍3输入和带开放收集器输出的门
7421. 双4输入和门
7450 双2宽2输入和或反转门
7451 双2宽2输入和或反转门
7452 可扩展的4宽2输入和或门
7453 可扩展的4宽2输入与或反相门
7454 4宽的2输入和或反转门
7455 2宽4输入与或反相门
7458 2输入和3输入与或门
7459 2输入和3输入与或反相门
74130. 四路2输入和门缓冲器与30v开路集电极输出
74131. 四路2输入和门缓冲器与15v开路集电极输出
74808. 十六进制2输入和驱动器
741G3208. 单个3输入或门

在所有这些集成电路中,我们只使用一些用于我们的一般应用。它们被列在下面。

逻辑与门CMOS逻辑与门

CD4081四路2输入

74LS11三重3-输入CD4073三重3-输入

74LS21双4输入CD4082双4-input

7408 Quad 2输入和门IC

IC 7408用作四边形和栅极IC。IC图如下所示。我们来看一下

7408.

7408是TTL系列和门。它有4个和它的门。下面解释每个引脚及其7408CC的目的。

针描述
销的描述

销14提供的最大输入为5.2伏D.C。如果电源电压增加5.2伏,则IC由于高电源可能损坏。

IC 4081

IC 4081用作四边形和栅极IC。IC图如下所示。它是CMOS(互补MOSFET)和栅极IC。与TTL和栅极IC 7048一样,该CMOS和栅极IC也具有4个和栅极。现在让我们了解IC 4081的内部销图。

4081

针描述

CMOS 4081与门集成电路引脚描述如下

销的描述

这里也一样,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可能会由于高供电而损坏。虽然TTL和门集成电路和CMOS和门集成电路中实现的和门数量相同,但它们的内部电路安排不同。

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和门的应用程序

逻辑与门在我们的日常生活中有很多应用。下面解释其中一些。

1) AND门用于计数器设备的使能和禁用目的。如果我们观察下面的电路,当计数器从0开始计数到100。当计数器接收到时钟信号时,它的计数增加1。

申请1

为了使计数从1到100成功,计数电路必须连续接收脉冲。因此可以通过计数器输入端的时钟信号来控制计数器电路。当我们将时钟信号作为2 -input AND门的输入连接时,AND门的第二个输入连接到Disable/ Enable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,当任何一个输入都低时,然后输出和门将变为低(0)。因此,如果我们将低电平信号应用于Enable / Disable销钉,则AND门的输出将低,因此它不允许任何时钟信号。

因此,时钟信号无法到达计数器,以便通过使得栅极的一个输入到低电平来停止计数操作。如果我们想再次启动计数,我们将在Enable / Disable PIN中应用高输入,即它设置为1.以这种方式,计数器(其计数操作)由AND门控制。

2)。逻辑和门用于某种安全装置,如花园泛光灯和安全灯等。它们具有含有“被动式红外设备(PIR)”的热辐射敏感器件。因此,当设备检测到诸如入侵者(如邻居宠物这样的未经授权的条目)的热对象时,热传感器产生高电压,使其设置为逻辑1。

由于泛光灯的光在白天看不清楚,当周围环境/气氛黑暗时,这些装置就开始使用了。热传感器触发时,热传感器状态为“ON”。带有与门的防盗系统框图如下所示。

申请2

单稳态装置在被触发时只产生一个脉冲。当与门的输出变高时,单稳器件的输出也变高并保持一段时间。换能器为泛光灯提供足够的电流。

由于泛光灯是一种高压器件,单稳态器件产生的输出不足以驱动光。所以我们用换能器来提高电流。

在商业安全设备中,我们使用继电器作为开关打开和关闭泛光灯。

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