2、逻辑门

在<1>已经了解了继电器,用继电器,电池以及灯泡搭建如下电路:

当开关闭合的时候,灯泡亮起。当开关断开的时候,灯泡会灭掉。

上图,我们可以缩减一下,只观察继电器的部分,则有下图所示:

当电流经过输入的时候,电磁铁会被触发,输出就会得到一个电压。

不过输出并不一定要接灯泡,它也可以接到下一个继电器的输入,如下图所示:

这样子,当电流经过输入的时候,第一个继电器被触发,提供电压给第二个继电器。于是第二个继电器被触发,电灯发亮。

既然开关可以串联,那么继电器也可以串联在一起,把第一个继电器的输出接到第二个继电器的电源输入,如下图所示:

此时,当仅一个开关闭合的时候,灯泡不亮,只有两个开关同时闭合的时候灯泡才会亮。

这种逻辑被称之为“与门”,用下面的符号表示:

因此,上面的串联电路,等同于如下:

与门的输入和输出有如下关系来表示:

好的,上面就是串联电路的逻辑关系。下面再看一下并联。

两个继电器的输出接到一起,并联电路,如下图所示:

这个时候,只要任一开关闭合,那么灯泡就会亮起,这种逻辑关系称之为“或”,下面的符号表示:

或门的输入和输出有如下关系:

好的,上面就是串联电路。

再来看一下,开头的第一张电路图:

输入0(低电平)输出也是0(低电平),输入1(高电平)输出也是1(高电平)。这种继电器称之为缓冲器。如下图所示:

缓冲器的逻辑关系如下:

很明显,缓冲器它并没有什么作用,输入和输出都是相同的。但是当输入信号微弱的时候,缓冲器就可以派上用场了,这个也就是前面电报机中使用继电器的原因。

此时,如果把输出改为如下所示:

那么,开关断开状态下,灯泡亮起。当开关闭合,灯泡灭掉。刚好是相反的,这种连接方式的继电器叫做反相器。

用下面的符号来表示:

它的特性就是,输入0(低电平)转化为1(高电平),反之等同。

到这里,上面就是2个逻辑门(与门、或门)和反相器、缓冲器的描述。

使用上面提到的几个逻辑关系,来构造一个“2-4”的译码器。输入为2个二进制位,各种组合共表示4个不同的值。输出是4个信号,任何时刻只能有一个是1,至于哪个是1,取决于两个输入。

开关和输出值有如下对应关系,第一列是开关1,第二列是开关2,后面4列分别对应4个输出。

最后,再介绍2个逻辑门,它们分别是或非门和与非门。

下面该电路图,第一个继电器的输出连接到第二个继电器的电源(它和上面的串联电路(与门)非常相似,只是第一个继电器的输出点和第二个继电器的输出点不同。可以翻上去比较一下)。

当两个开关都断开的时候,灯泡亮起。而如果有一个开关闭合,则灯泡会灭。

第一个开关闭合,则横杆会被吸引过来,此时线路断开,第二个继电器则没有电源。

第二个开关闭合,则横杆吸引过来,线路断开。

这些结果恰恰和或门相反,因此电路称之为或非门,用下面的符号表示:

小圆点表示反向的意思,因为它也等同于:

或非门的输出关系如下表所示:

上面就是或非门,下面再看一下另外一种连接方式,如下图所示,它们的输出连接在一起,和上面的并联电路(或门)非常的相似,只是输出是连接在不同的点,可以上面比较一下。

两个开关都断开,灯泡亮。

其中一个开关断开,灯泡亮。

两个开关都闭合,灯泡灭。

这个结果恰恰和与门相反,因此称之为“与非门”。用下面的符号表示:

与非门的输出关系有如下表所示:

最后,一共有4中门电路,下面再次列举它们的输入和输出关系:

观察上面的表,可以总结到:

带两个反向输入的与门等价于或非门,下图所示:

带两个反向输入的或门等价于与非门,下图所示:

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