2.1 基本门电路

基本门电路是组成各种数字电路最基本的单元，基本门电路有三种：与门、或门、非门。

2.1.1 与门

1.电路结构与原理

与门电路结构如图2-1所示，它是一个由二极管和电阻构成的电路，其中A、B为输入端，S1、S2为开关，Y为输出端，+5V电压经R1、R2分压，在E点得到+3V的电压。

与门电路工作原理说明如下：

当S1、S2均拨至位置“2”时，A、B端电压都为0V，由于E点电压为3V，所以二极管VD1、VD2都导通，E点电压马上下降到0.7V，Y端输出电压为0.7V。

当S1拨至位置“2”、S2拨至位置“1”时，A端电压为0V，B端电压为5V，由于E点电压为3V，所以二极管VD1马上导通，E点电压下降到0.7V，此时VD2正端电压为0.7V，负端电压为5V，VD2处于截止状态，Y端输出电压为0.7V。

当S1拨至位置“1”、S2拨至位置“2”时，A端电压为5V，B端电压为0V，VD2导通，VD1截止，E点为0.7V，Y端输出电压为0.7V。

当S1、S2均拨至位置“1”时，A、B端电压都为5V，VD1、VD2均不能导通，E点电压为3V，Y端输出电压为3V。

为了分析方便，在数字电路中通常将0～1V范围的电压规定为低电平，用“0”表示，将3～5V范围的电压称为高电平，用“1”表示。根据该规定，可将与门电路工作原理简化如下：

当A=0、B=0时，Y=0；

当A=0、B=1时，Y=0；

当A=1、B=0时，Y=0；

当A=1、B=1时，Y=1。

由此可见，与门电路的特点是：只有输入端都为高电平时，输出端才会输出高电平；只要有一个输入端为低电平，输出端就会输出低电平。

2. 真值表

真值表是列举电路的各种输入值和对应输出值的表格。通过真值表可直观看出电路的输入与输出之间的关系。表2-1是与门电路的真值表。

3. 逻辑表达式

真值表虽然能直观描述电路的输入和输出之间的关系，但比较麻烦且记忆不便。为此可以用一个关系式来表示电路的输入与输出之间的关系，这种关系称为逻辑表达式。与门电路的逻辑表达式是：

Y=A·B

式中的A、B之间的“·”表示“与”，读作“A”与“B”（或“A”乘“B”）。

4. 与门的逻辑符号

图2-1所示的与门电路由四个元件组成，在画图和分析时很不方便，通常用一个简单的符号来表示整个与门电路，这个符号称为逻辑符号。与门电路的逻辑符号如图2-2所示，其中旧符号是指早期采用的符号，国外常用符号是指国外常采用的符号，新标准符号是指我国公布最新标准符号。

5.与门芯片

在数字电路系统中，已很少采用分立元件组成的与门电路，市面上有很多集成化的与门芯片（又称与门集成电路）。74LS08是一种较常用的与门芯片，其外形和结构如图2-3所示，从图2-3（b）可以看出，74LS08内部有四个与门，每个与门有2个输入端、1个输出端。

2.1.2 或门

1.电路结构与原理

或门电路结构如图2-4所示，它是由二极管和电阻构成的电路，其中A、B为输入端，Y为输出端。

或门电路工作原理说明如下：

当S1、S2均拨至位置“2”时，A、B端电压都为0V，二极管VD1、VD2都无法导通，E点电压为0，Y端输出电压为0V。即A=0、B=0时，Y=0。

当S1拨至位置“2”、S2拨至位置“1”时，A端电压为0V，B端电压为5V，二极管VD2马上导通，E点电压为4.3V，此时VD1处于截止状态，Y端输出电压为4.3V。即A=0、B=1时，Y=1。

当S1拨至位置“1”、S2拨至位置“2”时，A端电压为5V，B端电压为0V，VD1导通，VD2截止，E点为4.7V，Y端输出电压为4.3V。即A=1、B=0时，Y=1。

当S1、S2均拨至位置“1”时，A、B端电压都为5V，VD1、VD2均导通，E点电压为4.3V，Y端输出电压为4.3V。即A=1、B=1时，Y=1。

由此可见，或门电路的特点是：只要有一个输入端为高电平，输出端就为高电平；只有输入端都为低电平时，输出端才输出低电平。

2.真值表

或门电路的真值表见表2-2。

3.逻辑表达式

或门电路的逻辑表达式为：

Y=A+B

4. 或门的逻辑符号

或门电路的逻辑符号如图2-5所示。

5.或门芯片

74LS32是一种较常用的或门芯片，其外形和结构如图2-6所示，从图2-6（b）可以看出，74LS32内部有四个或门，每个或门有2个输入端、1个输出端。

2.1.3 非门

1.电路结构与原理

非门电路结构如图2-7所示，它是由三极管和电阻构成的电路，其中A为输入端，Y为输出端。

非门电路工作原理说明如下：

当S1拨至位置“2”时，A端电压为0V时，三极管VT1截止，E点电压为5V，Y端输出电压为5V。即A=0时，Y=1。

当S1拨至位置“1”时，A端电压为5V时，三极管VT1饱和导通，E点电压低于0.7V，Y端输出电压也低于0.7V。即A=1时，Y=0。

由此可见，非门电路的特点是：输入与输出状态总是相反。

2.真值表

非门电路的真值表见表2-3。

3.逻辑表示式

非门的逻辑表达式是：

式子中的“-”表示非（或相反）。

4.逻辑符号

非门电路的逻辑符号如图2-8所示。

5.非门芯片

74LS04是一种常用的非门芯片（又称反相器），其外形和结构如图2-9所示，从图2-9（b）可以看出，74LS04内部有六个非门，每个非门有1个输入端、1个输出端。