《數字電子技術》基礎:與門

2021-01-09 愛上半導體

可口可樂,迄今為止世界上賣出去最多的飲料!

可口可樂我們都喝過,但你們知道可口可樂的秘方嗎?我想應該沒有,因為知道可口可樂的人根本看不到我的文章,如果有誰知道的話、我立馬懸賞一百萬購買你的秘方,是一百萬!

法國的一家雜誌社曾開玩笑說:如果世界上只有三個秘密,那這三個秘密就是巴西球星羅納爾多的體重、英國女王的財富還有就是可口可樂的秘方。由此可見可口可樂秘方的保密性。可口可樂的神秘配方被保存在亞特蘭大的一家銀行內,它是由三種關鍵成分秘制而成,而這三種成分分別掌握在3個核心成員手裡面,我們要想獲得秘方,必須要通過這三個人的同意,缺一不可!

只有三個人把這裡面的成分都告訴我們,才能獲得可口可樂的秘方,這種關係,我們可以用邏輯「與」來代表,所謂「與」就是事件同時成立,才會有我們想要結果。在我們的鍵盤上有「與」的符號&。例如0&1=0,因為兩個事件中有一個不為1。而1&1=1時兩個事件都成立。

與門的功能

與門的電路符號如下,左邊的為兩個輸入,右邊的為一個輸出,只有我們同時給左邊高電平時,右邊才輸出高電平,有一個引腳不輸入高電平,右邊引腳也不會輸出高電平。

下面我們來一個仿真

如下圖所示為我搭建的電路圖,當我們給一個引腳0V,另一個引腳5V時,小燈泡沒有反應。

我們可以把左邊引腳的電壓修改為任意值,現在就先改為5V,

當我們給兩個引腳同時輸入5V時,小燈泡被點亮,如下圖所示,說明右邊引腳輸出的是高電平。

這就是與門電路的最簡單的應用了,在實際電路中是沒有這麼用的,因為與門的驅動能力微乎其微,它是不可能把小燈泡點亮的。舉這個例子只是為了讓大家更容易理解。

刨根問底

那麼問題來了「與門」裡面到底有什麼東西可以實現如此神奇的功能呢?不知道你們有沒有想過這個問題?我想大多數人看到上面的實驗結果就到此打住了。對於與門裡面是什麼,鮮有人去探究。對於任何問題,我都想從根源上去理解他,而不是簡單地會使用就完了,那樣的話只會是疑惑越來越多。

下圖是我精心為大家設計的與門的內部示意圖,這就是一個最簡單的與門。左邊的兩個黑色二極體左邊的為5V輸入,右邊的LED燈為信號的輸出。最上面的5V位為電源。

我們暫且不管這個電路是怎麼樣實現與門的功能的,先來看一下實驗現象

現象1:兩個輸入都為5V

當兩個輸入端同時為5V時,LED燈被點亮。

現象2:輸入端一個為5V,一個為0V

這時候LED燈不亮了,電流流向了左邊的二極體。

這個電路可以實現和與門一樣的結果,我們就叫這樣的電路為與門電路,又因為是通過二極體實現的,我們稱它為二極體與門。二極體這是最基礎最簡單的與門電路,要想真正理解還需要去學習《數字電子技術》這門課。

Final

為什麼只有輸入同時為5V時,LED燈才會被點亮呢?因為左邊二極體的輸入的高電平,上面電源的5V只能通過LED燈形成迴路,如果對這方面還是不理解的可以去學習《模擬電子技術》,關於電流為什麼這麼走,你會在這本書裡面找到答案。

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