数字电子学中的或门

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在数字电子学中，或门是一个基本逻辑门，具有两个或多个输入线和一条输出线。它执行布尔加法运算。

本章将解释或门的理论。在这里，我们将介绍或门的定义、逻辑符号、布尔表达式、真值表、运算和电路。

那么，让我们从或门的基本定义开始。

什么是或门？

或门是一种用于执行逻辑加法的逻辑门。它可以有两个或多个输入和一个输出。

只有当所有输入都为低电平或逻辑0时，或门的输出才为低电平或逻辑0。对于其余的输入组合，或门的输出为高电平或逻辑1。

下图显示了双输入和三输入或门的逻辑符号。

OR Gate

这里，A、B和C是输入线，Y是输出线。

或门的真值表

真值表是一个表格，它显示了不同输入组合和输出之间的关系。

以下是双输入或门的真值表：

输入 输出
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

下表显示了三输入或门的真值表：

输入 输出
A B C Y
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1

从这两个真值表中，我们可以观察到，只有当所有输入到或门的输入都为逻辑0或低电平时，或门的输出才为逻辑0或低电平。否则，或门的输出为高电平或逻辑1。

或门的布尔表达式

布尔表达式是一个逻辑函数，它描述了或门的输入和输出之间的数学关系。

双输入或门的布尔表达式如下所示：

Y = A + B

这里，A和B是输入变量，Y是输出变量。此表达式读作“Y等于A或B”。这里，“+”号代表或运算。

类似地，三输入或门的布尔表达式如下所示：

Y = A + B + C

这里，A、B和C是输入，Y是输出。

同样，我们可以将此表达式扩展到任意数量的输入变量。

或门的运行

双输入或门针对不同输入组合的运算描述如下：

  • 如果A = 0且B = 0，则或门的输出为Y = 0。
  • 如果A = 0且B = 1，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 1且B = 0，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 1且B = 1，则或门的输出为Y = 1。

该理论解释了当施加到或门的两个输入都为低电平或逻辑0时，或门的输出也为低电平或逻辑0，否则为高电平或逻辑1。

类似地，三输入或门的运行描述如下：

  • 如果A = 0，B = 0，且C = 0，则或门的输出为Y = 0。
  • 如果A = 0，B = 0，且C = 1，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 0，B = 1，且C = 0，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 0，B = 1，且C = 1，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 0，且C = 0，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 0，且C = 1，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 1，且C = 0，则或门的输出为Y = 1。
  • 如果A = 1，B = 1，且C = 1，则或门的输出为Y = 1。

该理论还解释了只有当所有三个输入都为低电平或逻辑0时，或门的输出才为低电平或逻辑0。

使用晶体管的或门

我们可以使用晶体管来实现或门的逻辑电路。下图显示了使用BJT晶体管实现的双输入或门。

OR Gate using Transistors

此或门电路也称为晶体管-晶体管逻辑 (TTL) 或门。

晶体管或门的运行

上述晶体管或门电路的运行解释如下：

当两个输入A和B都为低电平，即A和B都连接到低电压 (0 V) 时，晶体管Q1和Q2保持关闭状态并充当开路开关。结果是输出线将直接连接到地电位。这使得电路的输出为低电平或逻辑0。

如果输入A为低电平而输入B为高电平，则晶体管Q1将关闭，而晶体管Q2将打开并充当闭路开关。因此，电源电压VCC将通过晶体管Q2连接到输出线。因此，电路的输出为高电平或逻辑1。

如果输入A为高电平而输入B为低电平，则晶体管Q1将导通，而晶体管Q2将充当开路开关。因此，输出线将通过晶体管Q1连接到电源VCC。因此，电路的输出为高电平或逻辑1。

当两个输入A和B都为高电平时，晶体管Q1和Q2都将导通并充当闭路开关。输出线将通过两个晶体管连接到电源VCC，这使得电路的输出为高电平或逻辑1。

该理论解释了当电路的两个输入都连接到逻辑0或低电平信号时，输出为低电平或逻辑0，否则输出为高电平或逻辑1。因此，此电路实现了或门功能。

我们可以向电路中添加更多晶体管以实现更高阶的或门。

使用开关的或门

我们还可以使用电开关、电池和灯来实现或逻辑运算。下图描绘了双输入或门的开关电路图。

OR Gate using Switches

此电路的工作原理如下：

当开关A和B都打开时，电流没有闭合路径。因此，灯将保持熄灭状态，表示低电平或逻辑0输出。

如果开关A打开而开关B闭合，则电流将通过开关B形成闭合路径。在这种情况下，灯将亮起，表示高电平或逻辑1输出。

如果开关A闭合而开关B打开，电流将有一个闭合路径流过开关A。在这种情况下，灯泡会亮起，代表高电平或逻辑1输出。

如果开关A和开关B都闭合，电流将有一个闭合路径流过。这也会使灯泡亮起，代表高电平或逻辑1输出。

这样，上述开关电路实现了或门的运算。我们可以并联添加更多开关来实现更高阶的或门逻辑。

或门IC

实际上，或门以集成电路或IC的形式存在。最常用的或门IC是IC 7432，它是一个四2输入或门IC。它包含四个双输入或门。

下图显示了或门IC 7432的引脚和方框图。

OR Gate IC

或门IC 7432有14个引脚，它是一个晶体管-晶体管逻辑 (TTL) 或门IC。

结论

总之，或门是一个基本的逻辑门，具有两个或多个输入线和一条输出线。只有当所有输入都为低电平时，它才会产生低电平或逻辑0输出；否则，它会产生高电平或逻辑1输出。

在本章中，我们解释了或门的原理。这里我们只介绍了双输入和三输入或门。但是，相同的理论和技术解释适用于任何输入数量的或门。

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