电路爱好者必读:解析数字电路中的换门电路原理
一、让我们首先认识一下图一展示的换门电路中的开关 a 和 b。二者呈现出并联的关系,对大家来说,电路图已经很熟悉了。现在我们以图形的方式阐释它们之间的关系。当 a 或 b 中任一开关导通时,电流即可畅通无阻地流向 h 点,此时对应的指示灯即会亮起。
二、换门电路的逻辑关系颇为有趣。它遵循“一除一全零除零”的原则。只要 a 和 b 中有一个开关导通,电路即形成通路,指示灯随之亮起;而只有当两者都处于不导通状态时,指示灯才会熄灭。
三、在“一除一全零除零”的逻辑下,换门电路的函数表现如何呢?简单来说,当 y 等于 a 或 b 中任意一个导通值时,y 也随之导通;当 a 和 b 都导通时,y 的值并不会叠加,而是保持为单一导通状态。这一点需要注意区分。
四、图二描绘了使用二极管构建的换门电路实例。当 a 端输入高电平而 b 端输入低电平(例如 a 端为三伏特,b 端为零伏特)时,二极管 v1 正向导通,电流通过 v1 流向输出端 y,形成高电平输出,即实现了“一除一”的逻辑关系。
五、至于二极管 vr 这里,由于其处于反向截止状态,电流无法通过,因此 vr 不导通。电流通过限流电阻 r 返回至直流电源附近,形成零伏的电平状态。
六、相反地,若 b 端为高电平而 a 端为低电平,两者效果相同。只有在 a 和 b 两端均为零电平时,y 端才会呈现零电平状态。这也再次印证了“一除一全零除零”的换门电路逻辑。
七、图三展示了换门电路的符号表示。其中 ab 为输入端,y 为输出端。符号内呈现的大于等于一的标志需要大家牢记。虽然这个符号看起来有些特别,但并无更好的记忆方法,只能靠大家多加练习了。输入端不仅可以有两个,还可以有三个或四个,这取决于具体的设计需求。