用晶体管构建反相器

在本教程中，我们将讨论用晶体管实现反相器（非门）。但在那之前，让我们先了解一下反相器或非门的基础知识。

什么是反相器（非门）？

反相器是一种单输入单输出逻辑门，它将单个逻辑电平（或状态）切换或反转到相反的状态或逻辑电平。反相器也称为非门。

当一个低电平信号（逻辑0）施加到反相器时，它将其转换为高电平信号（逻辑1）。如果一个高电平信号（逻辑1）施加到反相器，则它将其转换为低电平信号（逻辑0）。因此，反相器（非门）将输入信号的逻辑状态更改为其相反的逻辑状态。

因此，反相器基本上是一种其输出始终与其输入相反（或补码）的器件。反相器的标准符号如图1所示。非运算通常用横线 (-) 符号表示。因此，如果 A 是反相器的输入变量，Y 是反相器的输出变量，则反相器输出的表达式为：

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

读作 Y 等于 A 上划线。

非门（反相器）的真值表

以下是非门（反相器）的真值表：

我们可以通过多种方式实现反相器，例如使用或门、与门、与非门、或非门等。也可以使用晶体管创建反相器，本文将对此进行讨论。

用晶体管构建反相器

众所周知，晶体管可以充当开关，即在饱和状态下为开关闭合，在截止状态下为开关断开。由于晶体管的这一特性，我们可以将其用作开关来执行反转（非门）操作。晶体管反相器的电路图如图2所示。

这里，我们使用了共射极配置的晶体管。在共射极配置中，晶体管在输入和输出之间提供 180° 的相移。由于这 180° 的相移，当施加的输入为低电平时，晶体管可以在输出端产生高电平信号（逻辑 1），当施加的输入为高电平时，它可以在输出端产生低电平信号（逻辑 0）。这样，晶体管就像一个反相器，并在输出端产生反转值。

晶体管反相器的操作和真值表

晶体管反相器的输入可以是 0 V 或 +5 V。因此，当输入 A 为 0 V 时，晶体管 Q 为截止状态。因此，没有电流流过电阻 R，因此在其上没有电压降。结果，输出电压 Y = +5 V。当 A = +5 V 时，晶体管 Q 为导通状态，输出电压 Y = 0 V。晶体管反相器的真值表如下所示。

因此，通过这种方式，我们可以用晶体管构建一个反相器。其中，晶体管以共射极配置使用。

Manish Kumar Saini

更新于： 2023年1月10日

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