【科普】逻辑门电路-1

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继续前面的文章【科普】晶体管-2

电路与电平

电路当中，电池总是能将电压提高，电灯（电阻）又总是把电压降低，因此才能在电池两端、电灯两端形成电压差。

如下图所示，粗细代表电压高，细线代表电压低。我们可以把电池看做水泵，把电压提高。我们也可以把电灯看做水坝，让电压流到低处。

电路中的电压变化

当我们在电路中插入一个晶体管，更多参照【科普】晶体管-1，如下图所示，当蓝色控制回路和橙色线路电压的差足够高，达到可以击穿晶体管的壁垒电位时候，即图中电压V达到一定值的时候（具体值大小要根据晶体管型号和负载回路的结构确定），在负载回路中就会形成电流。

电压V够大就能利用晶体管打通负载回路

在这个图中，蓝色线路的电池供电的电压高低直接影响了右侧晶体管的开或者关（电压V足够大就通，否则就断）。从这个角度上看，这条蓝色控制线就像门一样，决定了负载回路是否能形成电流。

非门 NOT Gate

非门就是否定的意思，你输入1它就输出0，你输入0它就输出1。
如何构建一个非门？看下图：

断开的非门

如果从Gate输入的电压很低，就无法击穿晶体管中的电路，那么整个负载回路并没有电流，所以上面输出的电压也是high。

相反，如果Input输入高电压high，那么就会激活负载回路，形成电流也就形成电压差异，这时候上面输出的电压就变为low。如下图：

输如low它就输出high，输入high它就输出low，这就是一个最简单的非门电路。
非门电路的符号如下图，也就是说下面一个符号可以代表上面图中全部电路：

非门符号

或非门 NOR Gate

我们还是考虑上面这个电路，如果有两个单独的开关会怎么样？

或非门NOR Gate

从图中我们可以看出，两个输入InputA和InputB，只要有一个high，最终输出Output就是low。如果AB两者都high，那么结果也是low。只在AB两者都low的时候，输出才是high。如下图所示：

或非门都断开

如果我们把high视为1，把low视为0，那么或非门仅在两个输入都是0的时候才会输出1。

或非门的符号如下：

为什么叫做“或非”门，看完下面的或门或许就明白了。

或门OR Gate

我们把一个或非门后面连接一个非门会怎样？

或非门+非门

或非门是两个输入只要有一个是1的时候就会得到0，只在都是0的时候才能得到1。那么上图就是两个输入只要有一个1的时候就会得到1，只有在两个都是0的时候才能得到0。

这个连接的结果就是两者只要有一个为真，结果就为真，除非两者都为假，结果才为假。if a==1 or b==1...，这不就是or的意思吗？

所以或非门连接非门得到或门。或门的符号如下图（只比或非门少了个小圈）：

或门符号

与门 AND Gate

我们还是使用NOT和NOR连接，但这次我们把NOR的两个输入前面添加两个NOT否定：

两个非门连或非门

我们知道，或非门是两个输入只要有一个是1的时候就会得到0，只在都是0的时候才能得到1，也就是：

现在输入连了两个非门，输入就被颠倒了，现在输入0相当于原来输入1，现在输入1相当于原来输入0，就得到：

这个规律可以描述为两者都为1结果才为1,if a==1 and b==1...，这就是与门AND Gate。与门的符号是：

与门符号

与非门 NAND Gate

有了前面或非门的知识，与非门就好理解了，就是AND后面加个NOT：

AND连NOT

把上面与门的

翻转结果就得到与非门：

也就是两者都为1的时候结果才为0。

与非门的符号如下，就是与门多了一个小圆圈：

与非门符号

还有一个异或门我们下一篇文章再介绍。