数字电子中的非门

非门是一种基本逻辑门，只有一个输入端和一个输出端。它执行反转操作。

在本章中，我们将解释非门的理论、逻辑符号、工作原理、真值表、布尔表达式等。

在数字电子中，非门用作复杂数字系统的基本构建块。

什么是非门？

非门是一种用于数字电子中实现反转功能的基本逻辑门。由于它执行反转操作，因此也称为反相器。

它只有一个输入端和一个输出端。当输入为低电平或逻辑0时，非门的输出为高电平或逻辑1。当输入为高电平或逻辑1时，非门的输出为低电平或逻辑0。

非门的逻辑符号如下所示：

这里，A是输入端，Y是非门的输出端。

非门的真值表是一个输入和输出的表格，表示它们之间的关系。以下是非门的真值表：

输入 (A)	输出 (Y)
0	1
1	0

从这个真值表中，我们可以观察到非门会反转施加在其上的输入。因此，如果我们施加一个高电平输入，它会产生一个低电平输出，反之亦然。

非门的布尔表达式是一个逻辑函数，它以数学方式解释了非门输入和输出之间的关系。

非门的布尔表达式如下所示：

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

这里，符号“(-) overbar”和“(') prime”表示反转或补码操作。

此表达式读作“Y等于A的补码或A的非”。

非门执行施加的输入的反转操作。以下是针对所有可能的输入组合对非门完整工作原理的解释：

因此，非门的输出是施加在其上的输入的补码。

我们可以使用BJT晶体管来实现非门逻辑。当使用晶体管实现非门时，它被称为晶体管反相器。

下图显示了使用晶体管或晶体管反相器实现非门的电路图。

上述晶体管反相器电路的工作原理如下所述：

当输入A为低电平时，晶体管将处于非激活状态并充当开路开关。因此，电源V_CC和接地端之间没有闭合路径。因此，整个电源电压将出现在输出端。这表示高电平或逻辑1输出。

当输入A为高电平时，晶体管将导通并充当闭合开关。结果，电源直接连接到接地端，输出端可用的电压等于接地电压。这使电路的输出为低电平或逻辑0。

这就是上述晶体管电路如何实现非门逻辑。

我们还可以使用电池、开关和灯泡来实现非门操作。使用开关实现非门的电路图如下所示。

在此电路中，当开关A断开时，即逻辑0，电流会经过灯泡，使其发光。这表示高电平或逻辑1输出。

如果开关A闭合，即逻辑1，电流将流过闭合开关提供的短路路径，并且不会有电流流过灯泡。因此，在这种情况下，灯泡将熄灭，表示低电平或逻辑0输出。

通过以上讨论，可以清楚地看出，当输入为低电平时输出为高电平，反之亦然。因此，上述开关电路实现了非门逻辑。

非门以集成电路或IC的形式出现。最常用的非门IC是IC 7404。它包含六个TL（晶体管逻辑）非门。

非门IC 7404的引脚图如下所示。

非门是各种数字系统和电路的基本组成部分。下面描述了非门的一些关键应用：

总之，非门是一种用于数字电子电路中实现反转操作的逻辑门。它只有一个输入端和一个输出端。

非门的输出是应用于它的输入信号的补码。在本章中，我们解释了非门的基本理论及其工作原理和应用。

打印页面