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非門

鎖定
非門(英文:NOT gate)又稱非電路、反相器、倒相器、邏輯否定電路,簡稱非門,是邏輯電路的基本單元。非門有一個輸入和一個輸出端。當其輸入端為高電平(邏輯1)時輸出端為低電平(邏輯0),當其輸入端為低電平時輸出端為高電平。也就是説,輸入端和輸出端的電平狀態總是反相的。非門的邏輯功能相當於邏輯代數中的非,電路功能相當於反相,這種運算亦稱非運算。
中文名
非門
外文名
NOT gate
別    名
反相器
非電路
別    名
倒相器
邏輯否定電路
適用領域
電路、邏輯等
應用學科
物理等
功    能
實現邏輯非的功能

非門基本功能

實現邏輯代數非的功能,即輸出始終和輸入保持相反。當輸入端為高電平(邏輯“1”)時,輸出端為低電平(邏輯“0”);反之,當輸入端為低電平(邏輯“0”)時,輸出端則為高電平(邏輯“1”) [1]  。非門的數學邏輯表達式為:F=
,其真值表如下所示 [2] 
非門的真值表<br>
輸入A
輸出Y
0
1
1
0

非門邏輯符號

非門共有3種邏輯符號:形狀特徵型符號(ANSI/IEEEStd 91-1984)、IEC矩形國標符號(IEC 60617-12)和DIN符號(DIN 40700),分別如下圖所示:
形狀特徵型符號(ANSI/IEEEStd 91-1984)
IEC矩形國標符號(IEC 60617-12)
DIN符號(DIN 40700)

非門實現

非門(反相器)通常採用CMOS邏輯和TTL邏輯,也可以通過NMOS邏輯、PMOS邏輯等來實現。
CMOS反相器
NMOS反相器
PMOS反相器

非門CMOS邏輯

兩管的柵極相連作為輸入端,兩管的漏極相連作為輸出端。TN的源極接地,TP的源極接電源。為了保證電路正常工作,VDD需要大於TN管開啓電壓VTN和TP管開啓電壓VTP的絕對值的和,即UDD>UTN+ |UTP|。當Ui=0V時,TN截止,TP導通,UoUDD為高電平;當Ui=UDD時,TN導通,TP止,Uo≈0V為低電平。因此實現了邏輯非的功能。

非門TTL邏輯

TTL反相器由三部分組成,包括輸入級、倒相級、輸出級組成 [3]  。由於輸入和輸出均為三極管結構,因此也成為三極管-三極管邏輯電路。其結構如圖所示。
TTL反相器

非門集成電路

非門是基本的邏輯門,因此在TTL和CMOS集成電路中都是可以使用的。標準的集成電路有74X04和CD4049。74X04TTL芯片有14個引腳,4049CMOS芯片有16個引腳,兩種芯片都各有2個引腳用於電源供電/基準電壓,12個引腳用於6個反相器的輸入和輸出(4049有2個引腳懸空)。
在數字電路中最具代表性的CMOS非門集成電路是CD4069。
參考資料
  • 1.    《數學辭海》編輯委員會.[1]. 《數學辭海》:中國科學技術出版社,2002
  • 2.    John F.Wakerly.數字設計 原理與實踐(原書第3版):機械工業出版社,2003
  • 3.    閻石.《數字電子技術基礎(第五版)》:高等教育出版社,2006