基本逻辑门 - 定义、类型、布尔函数和真值表

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在数字电子学中，基本逻辑门是所有数字设备和系统的重要组成部分。逻辑门是一种数字电路，其操作基于布尔函数。因此，逻辑门用于对二进制输入执行不同的逻辑运算以产生二进制输出。因此，我们可以简单地说，逻辑门是数字设备和系统的基本构建块。

所有数字系统（如计算机）都能够执行非常复杂的逻辑运算，而这些运算是由基本逻辑门的互连系统执行的。逻辑门的这种互连以执行各种逻辑运算称为逻辑设计。

基本上，逻辑门是电子电路，因为它们由许多电子设备和组件组成。逻辑门以多种形式设计。实际上，它们与其他几个设备一起嵌入在 LSIC（大规模集成电路）和 VLSIC（超大规模集成电路）中。每个门都设计用于执行特定的逻辑运算。逻辑门的输入和输出只能发生在两种状态下，这两种状态称为高 (1) 和低 (0)，或真和假，开和关。

逻辑门的操作借助于一个表格来确定，该表格列出了所有输入变量的组合以及相应的输出。此表称为真值表。真值表显示逻辑门的输出如何响应输入处的各种逻辑状态组合。

在本文中，我们将学习不同类型的基本逻辑门及其布尔函数和真值表。

基本逻辑门的类型

以下三种被认为是基本逻辑门 -

• 与门
• 或门
• 非门

让我们详细讨论这三种基本逻辑门。

与门

与门是一种基本逻辑门，它可以接收两个或多个输入，并且只产生一个输出。对于与门，当其所有输入都为高 (1) 时，输出为高 (1)。如果与门的任何输入为低 (0)，则该门的输出为低 (0)。因此，与门可以定义为一种数字设备，只有当其所有输入都为 1 时，其输出才为高 (1)。因此，与门有时也被称为全或无门。用于表示与运算的符号是“.”，或者我们根本不使用任何符号。

与门的布尔表达式或函数为：

$$\mathrm{Y=A\cdot B}$$

其中，A 和 B 是输入，Y 是与门的输出

与门的电路符号如图 1 所示。

与门的真值表

双输入与门的真值表如下所示 -

输入		输出
A	B	Y = AB
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

或门

或门是一种基本逻辑门，它可以有两个或多个输入，但只有一个输出。即使或门的其中一个输入处于逻辑 1 状态，其输出也处于逻辑 1 状态。只有当或门的所有输入都处于逻辑 0 状态时，其输出才处于逻辑 0 状态。

因此，或门是一种数字逻辑设备，即使其其中一个输入为 1，其输出也为 1。因此，或门也可以称为任意或所有门。用于表示或运算的符号是“+”。因此，或门的布尔函数为：

$$\mathrm{Y=A+B}$$

其中，A 和 B 是输入，Y 是输出。

双输入或门的逻辑符号如图 2 所示

或门的真值表

下表显示了双输入或门的真值表 -

输入		输出
A	B	Y = A + B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

非门

非门是一种基本逻辑门，它只有一个输入和一个输出。非门是一种数字逻辑设备，其输出始终与其输入相反。因此，它也称为反相器。

当非门的输入处于逻辑 0 状态时，其输出处于逻辑 1 状态；当其输入处于逻辑 1 状态时，其输出处于逻辑 0 状态。用于表示非运算的符号是横线 (-)。因此，非门的布尔函数为

$$\mathrm{Y=\bar{A}=A^{'}}$$

其中，A 是输入，Y 是非门的输出。

非门的电路符号如图 3 所示。

非门的真值表

以下是非门的真值表 -

输入	输出
A	Y = A'
0	1
1	0

结论

在本文中，我们讨论了三种基本类型的门：与门、或门和非门。这些逻辑门是所有数字系统的基本模块。它们被称为逻辑门，因为它们能够做出决策。从上面讨论的内容可以清楚地看出，与门执行布尔乘法，或门执行布尔加法，非门执行布尔求反。