數字邏輯閘的電路模擬

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電路模擬是一種用電路來表示邏輯閘（如或門、與門、非門等）操作的方法。換句話說，我們可以使用電池、開關、燈泡等基本電路元件來表示邏輯閘的操作。因此，讓我們詳細討論每種邏輯閘的電路模擬。

或閘電路

或門是一種數位電子技術中的邏輯電路，可以有兩個或多個輸入，但只有一個輸出。一個雙輸入或門如圖1所示。

即使只有一個輸入為邏輯1（高電平），或門的輸出也為邏輯1（高電平）。只有當所有輸入都為邏輯0（低電平）時，或門的輸出才為邏輯0（低電平）。

可以使用下表所示的真值表來分析雙輸入或門的操作。

輸入		輸出
A	B	Y = A + B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

藉助這個真值表，我們可以設計一個實現或運算的電路。等效於或運算的電路如圖2所示。

表示雙輸入或門的這個電路的工作原理如下：

• 當A = 0（斷開）且B = 0（斷開）時，燈泡熄滅，即輸出Y = 0。

• 當A = 0（斷開）且B = 1（閉合）時，燈泡亮起，電流透過開關B。因此，輸出Y = 1。

• 當A = 1（閉合）且B = 0（斷開）時，燈泡亮起，電流透過開關A，輸出Y = 1。

• 當A = 1（閉合）且B = 1（閉合）時，燈泡亮起，電流同時透過開關A和B。因此，輸出Y = 1。

因此，圖2所示的電路等效於或門。

與閘電路

與門是一種數位電子技術中的邏輯電路，可以有兩個或多個輸入，但只有一個輸出。一個雙輸入與門如圖3所示。

即使只有一個輸入為邏輯0（低電平），與門的輸出也為邏輯0（低電平）。只有當所有輸入都為邏輯1（高電平）時，與門的輸出才為邏輯1（高電平）。

可以使用下表所示的真值表來分析雙輸入與門的操作。

輸入		輸出
A	B	B
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Y = A ⋅ B

藉助這個真值表，我們可以設計一個實現與運算的電路。等效於與門的電路如圖4所示。

• 表示雙輸入與門的這個電路的工作原理如下：

• 當A = 0（斷開）且B = 0（斷開）時，燈泡熄滅，電路中沒有電流流過。因此，輸出Y = 0。

• 當A = 0（斷開）且B = 1（閉合）時，燈泡熄滅，因為開關A斷開，電路中沒有電流流過。因此，輸出Y = 0。

• 當A = 1（閉合）且B = 0（斷開）時，燈泡熄滅，因為開關B斷開，電路中沒有電流流過。因此，輸出Y = 0。

當A = 1（閉合）且B = 1（閉合）時，燈泡亮起，因為電路沒有斷路，電流可以流過。因此，輸出Y = 1。

因此，圖4所示的電路等效於雙輸入與門。

非閘電路

非門是一種數位電子技術中的邏輯電路，只有一個輸入和一個輸出。非門的邏輯符號如圖5所示。

當輸入為邏輯1（高電平）時，非門的輸出為邏輯0（低電平）。當輸入為邏輯0（低電平）時，非門的輸出為邏輯1（高電平）。

輸入	輸出
A	可以使用下表所示的真值表來分析非門的操作。
0	1
1	0

A

Y = A’

• 藉助這個真值表，我們可以設計一個實現非門操作的電路。等效於非門的電路如圖6所示。

• 表示非門的這個電路的工作原理如下：

當A = 0（斷開）時，電流流過燈泡，使其亮起。因此，輸出Y = 1。

當A = 1（閉合）時，電流將繞過開關A，使燈泡熄滅。因此，輸出Y = 0。

因此，圖6所示的電路表示非門操作。

與非閘電路

當輸入為邏輯1（高電平）時，非門的輸出為邏輯0（低電平）。當輸入為邏輯0（低電平）時，非門的輸出為邏輯1（高電平）。

輸入		輸出
A	B	與非門是一種通用邏輯閘，可以有兩個或多個輸入，但只有一個輸出。一個雙輸入與非門如圖7所示。
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

即使只有一個輸入為邏輯0（低電平），與非門的輸出也為邏輯1（高電平）。只有當所有輸入都為邏輯1（高電平）時，與非門的輸出才為邏輯0（低電平）。

Y = (A⋅B)’

• 藉助這個真值表，我們可以設計一個實現與非運算的電路。等效於雙輸入與非門的電路如圖8所示。

• 表示雙輸入與非門的這個電路的工作原理如下：

• 當A = 0（斷開）且B = 0（斷開）時，電流將流過燈泡，使其亮起。因此，輸出Y = 1。

• 當A = 0（斷開）且B = 1（閉合）時，電流將流過燈泡，使其亮起。因此，輸出Y = 1。

當A = 1（閉合）且B = 0（斷開）時，電流將流過燈泡，使其亮起。因此，輸出Y = 1。

當A = 1（閉合）且B = 1（閉合）時，電流將流過開關A和B提供的短路路徑，沒有電流流過燈泡，使其熄滅。因此，輸出Y = 0。

因此，圖8所示的電路是雙輸入與非門的電路模擬。

或非閘電路

或非門是另一種通用邏輯閘，可以有兩個或多個輸入，但只有一個輸出。一個雙輸入或非門如圖9所示。

輸入		輸出
A	B	即使只有一個輸入為邏輯1（高電平），或非門的輸出也為邏輯0（低電平）。只有當所有輸入都為邏輯0（低電平）時，或非門的輸出才為邏輯1（高電平）。
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

可以使用下表所示的真值表來分析雙輸入或非門的操作。

Y = (A+B)’

• 藉助這個真值表，我們可以設計一個實現與非運算的電路。等效於雙輸入與非門的電路如圖8所示。

• 藉助這個真值表，我們可以設計一個實現或非運算的電路。等效於雙輸入或非門的電路如圖10所示。

• 表示雙輸入或非門的這個電路的工作原理如下：

• 當A = 0（斷開）且B = 1（閉合）時，電流將流過開關B提供的短路路徑，沒有電流流過燈泡，使其熄滅。因此，輸出Y = 0。

當A = 1（閉合）且B = 0（斷開）時，電流將流過開關A提供的短路路徑，沒有電流流過燈泡，使其熄滅。因此，輸出Y = 0。

當A = 1（閉合）且B = 1（閉合）時，電流將流過開關A和B提供的短路路徑，沒有電流流過燈泡，使其熄滅。因此，輸出Y = 0。

因此，圖10所示的電路是雙輸入或非門的電路模擬。