如何用晶体管构建异或门?
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在数字电子和逻辑电路的广阔世界中,异或门是信息处理中起着至关重要作用的基本组成部分。XOR是Exclusive OR的缩写。是一种逻辑运算,当高输入的个数为奇数时输出为高,当低输入的个数为偶数时输出为低。这种独特的特性使异或门成为各种应用的重要组成部分,从简单的二进制算法到复杂的数据加密算法。
在本文中,我们将探讨异或门的内部工作原理,包括其真值表、逻辑符号表示、电路图和使用晶体管的实际构造。
以前,我们已经构建了许多电子电路来执行逻辑门,如异或门,非门,非门,和门,或门,异或门。
什么是异或逻辑门?
异或门也称为异或门。电子异或门执行数字逻辑异或功能。该函数通常与标准OR函数相似,但有一个关键区别。对于OR和XOR,当任意一个输入为高时输出为高,当任意一个输入为低时输出为低。
但是,当两个输入都设为高电平时,标准或或电路将产生高输出信号,而异或电路将产生低输出信号。这种基本行为背后的原因是它被称为异或门。在最简单的异或门设计中,只需要5个晶体管。
异或门符号
异或门真值表
这个门的布尔表达式是
输出
上面的真值表清楚地表明,当异或门的两个输入端相对于对方处于不同的逻辑电平时,其输出才会变为“高电平”。如果这两个输入,A和B都在逻辑电平“1”或都在逻辑电平“0”,则输出为“0”。
异或门逻辑图
从上面的逻辑图中可以看出,出或门是由或门、非与门和与门三种不同类型的逻辑门组合而成,以产生期望的结果。
构建异或门所需的组件
因此,只需几个元件,我们就可以构建一个异或门电路。
•2N2222 (NPN)晶体管x5
•10kΩ电阻x3
•220Ω电阻x3
•按钮x2
•案板x1
•9V电池x1
•led和连接线
使用晶体管的异或门电路图
下面的电路图说明了使用5个NPN晶体管的异或门。这里,I1和I2表示两个输入,O1表示输出。
图为一个使用5个晶体管的简单异或门电路。在布局中,输入A和B都连接到9V电源。不同颜色的连接线有助于看到连接。如果电线的放置有任何不明确的地方,可以参考电路图。
栅极设计为左边两个晶体管的非与门,中间两个晶体管的开关,最后两个晶体管的或门。
在检查照片中所示的配置后,很明显,由极右电阻产生的电流无法到达地面,导致LED保持关闭。这背后的原因在于,所有的电流产生的第一个电阻器在左边是指向第一个地。因此,由于进入第三晶体管基极的电压不足,开关保持在关断位置。
在一个输入被激活的情况下,电流获得从极右晶体管流向第二地的能力。最后,当两个输入都失活时,由于电流未能进入OR栅极晶体管的基极,输出仍然关闭。这种配置可以防止电流从极右电阻流向第二地。
应用程序
从密码学的深度到错误检测的领域,异或门被证明是一个不可或缺的盟友。它具有执行位操作的能力,支持二进制加减,确保数据完整性,甚至生成奇偶校验。这种门的多功能性和优雅性已经巩固了它在无数数字系统中的作用,为塑造我们现代世界的技术进步铺平了道路。
本文编译自circuitdigest