數位電子學中的或門

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在數位電子學中，或門是一個基本邏輯閘，具有兩個或多個輸入線和一條輸出線。它執行布林加法運算。

本章將解釋或門的理論。在這裡，我們將介紹或門的定義、邏輯符號、布林表示式、真值表、運算和電路。

那麼，讓我們從或門的基本定義開始。

什麼是或門？

或門是一種用於執行邏輯加法的邏輯閘。它可以有兩個或多個輸入和一個輸出。

只有當所有輸入都為低電平或邏輯0時，或門的輸出才為低電平或邏輯0。對於其餘的輸入組合，或門的輸出為高電平或邏輯1。

下圖顯示了雙輸入和三輸入或門的邏輯符號。

OR Gate

這裡，A、B和C是輸入線，Y是輸出線。

或門的真值表

真值表是一個表格，它顯示了不同輸入組合和輸出之間的關係。

以下是雙輸入或門的真值表：

輸入 輸出
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

下表顯示了三輸入或門的真值表：

輸入 輸出
A B C Y
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1

從這兩個真值表中，我們可以觀察到，只有當所有輸入到或門的輸入都為邏輯0或低電平時，或門的輸出才為邏輯0或低電平。否則，或門的輸出為高電平或邏輯1。

或門的布林表示式

布林表示式是一個邏輯函式，它描述了或門的輸入和輸出之間的數學關係。

雙輸入或門的布林表示式如下所示：

Y = A + B

這裡，A和B是輸入變數，Y是輸出變數。此表示式讀作“Y等於A或B”。這裡，“+”號代表或運算。

類似地，三輸入或門的布林表示式如下所示：

Y = A + B + C

這裡，A、B和C是輸入，Y是輸出。

同樣，我們可以將此表示式擴充套件到任意數量的輸入變數。

或門的執行

雙輸入或門針對不同輸入組合的運算描述如下：

  • 如果A = 0且B = 0，則或門的輸出為Y = 0。
  • 如果A = 0且B = 1，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 1且B = 0，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 1且B = 1，則或門的輸出為Y = 1。

該理論解釋了當施加到或門的兩個輸入都為低電平或邏輯0時，或門的輸出也為低電平或邏輯0，否則為高電平或邏輯1。

類似地，三輸入或門的執行描述如下：

  • 如果A = 0，B = 0，且C = 0，則或門的輸出為Y = 0。
  • 如果A = 0，B = 0，且C = 1，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 0，B = 1，且C = 0，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 0，B = 1，且C = 1，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 0，且C = 0，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 0，且C = 1，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 1，且C = 0，則或門的輸出為Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 1，且C = 1，則或門的輸出為Y = 1。

該理論還解釋了只有當所有三個輸入都為低電平或邏輯0時，或門的輸出才為低電平或邏輯0。

使用電晶體的或門

我們可以使用電晶體來實現或門的邏輯電路。下圖顯示了使用BJT電晶體實現的雙輸入或門。

OR Gate using Transistors

此或閘電路也稱為電晶體-電晶體邏輯 (TTL) 或門。

電晶體或門的執行

上述電晶體或閘電路的執行解釋如下：

當兩個輸入A和B都為低電平，即A和B都連線到低電壓 (0 V) 時，電晶體Q1和Q2保持關閉狀態並充當開路開關。結果是輸出線將直接連線到地電位。這使得電路的輸出為低電平或邏輯0。

如果輸入A為低電平而輸入B為高電平，則電晶體Q1將關閉，而電晶體Q2將開啟並充當閉路開關。因此，電源電壓VCC將透過電晶體Q2連線到輸出線。因此，電路的輸出為高電平或邏輯1。

如果輸入A為高電平而輸入B為低電平，則電晶體Q1將導通，而電晶體Q2將充當開路開關。因此，輸出線將透過電晶體Q1連線到電源VCC。因此，電路的輸出為高電平或邏輯1。

當兩個輸入A和B都為高電平時，電晶體Q1和Q2都將導通並充當閉路開關。輸出線將透過兩個電晶體連線到電源VCC，這使得電路的輸出為高電平或邏輯1。

該理論解釋了當電路的兩個輸入都連線到邏輯0或低電平訊號時，輸出為低電平或邏輯0，否則輸出為高電平或邏輯1。因此，此電路實現了或門功能。

我們可以向電路中新增更多電晶體以實現更高階的或門。

使用開關的或門

我們還可以使用電開關、電池和燈來實現或邏輯運算。下圖描繪了雙輸入或門的開關電路圖。

OR Gate using Switches

此電路的工作原理如下：

當開關A和B都開啟時，電流沒有閉合路徑。因此，燈將保持熄滅狀態，表示低電平或邏輯0輸出。

如果開關A開啟而開關B閉合，則電流將透過開關B形成閉合路徑。在這種情況下，燈將亮起，表示高電平或邏輯1輸出。

如果開關A閉合而開關B開啟，電流將有一個閉合路徑流過開關A。在這種情況下，燈泡會亮起，代表高電平或邏輯1輸出。

如果開關A和開關B都閉合，電流將有一個閉合路徑流過。這也會使燈泡亮起，代表高電平或邏輯1輸出。

這樣，上述開關電路實現了或門的運算。我們可以並聯新增更多開關來實現更高階的或門邏輯。

或門IC

實際上，或門以積體電路或IC的形式存在。最常用的或門IC是IC 7432，它是一個四2輸入或門IC。它包含四個雙輸入或門。

下圖顯示了或門IC 7432的引腳和方框圖。

OR Gate IC

或門IC 7432有14個引腳，它是一個電晶體-電晶體邏輯 (TTL) 或門IC。

結論

總之，或門是一個基本的邏輯閘，具有兩個或多個輸入線和一條輸出線。只有當所有輸入都為低電平時，它才會產生低電平或邏輯0輸出；否則，它會產生高電平或邏輯1輸出。

在本章中，我們解釋了或門的原理。這裡我們只介紹了雙輸入和三輸入或門。但是，相同的理論和技術解釋適用於任何輸入數量的或門。

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