如何用晶體管構建異或門?

在數字電子和邏輯電路的廣闊世界中，異或門是信息處理中起著至關重要作用的基本組成部分。XOR是Exclusive OR的縮寫。是一種邏輯運算，當高輸入的個數為奇數時輸出為高，當低輸入的個數為偶數時輸出為低。這種獨特的特性使異或門成為各種應用的重要組成部分，從簡單的二進制算法到復雜的數據加密算法。

在本文中，我們將探討異或門的內部工作原理，包括其真值表、邏輯符號表示、電路圖和使用晶體管的實際構造。

以前，我們已經構建了許多電子電路來執(zhí)行邏輯門，如異或門，非門，非門，和門，或門，異或門。

什么是異或邏輯門?

異或門也稱為異或門。電子異或門執(zhí)行數字邏輯異或功能。該函數通常與標準OR函數相似，但有一個關鍵區(qū)別。對于OR和XOR，當任意一個輸入為高時輸出為高，當任意一個輸入為低時輸出為低。

但是，當兩個輸入都設為高電平時，標準或或電路將產生高輸出信號，而異或電路將產生低輸出信號。這種基本行為背后的原因是它被稱為異或門。在最簡單的異或門設計中，只需要5個晶體管。

異或門符號

異或門真值表

這個門的布爾表達式是

輸出

上面的真值表清楚地表明，當異或門的兩個輸入端相對于對方處于不同的邏輯電平時，其輸出才會變?yōu)椤案唠娖健?。如果這兩個輸入，A和B都在邏輯電平“1”或都在邏輯電平“0”，則輸出為“0”。

異或門邏輯圖

從上面的邏輯圖中可以看出，出或門是由或門、非與門和與門三種不同類型的邏輯門組合而成，以產生期望的結果。

構建異或門所需的組件

因此，只需幾個元件，我們就可以構建一個異或門電路。

?2N2222 (NPN)晶體管x5

?10kΩ電阻x3

?220Ω電阻x3

?按鈕x2

?案板x1

?9V電池x1

?led和連接線

使用晶體管的異或門電路圖

下面的電路圖說明了使用5個NPN晶體管的異或門。這里，I1和I2表示兩個輸入，O1表示輸出。

圖為一個使用5個晶體管的簡單異或門電路。在布局中，輸入A和B都連接到9V電源。不同顏色的連接線有助于看到連接。如果電線的放置有任何不明確的地方，可以參考電路圖。

柵極設計為左邊兩個晶體管的非與門，中間兩個晶體管的開關，最后兩個晶體管的或門。

在檢查照片中所示的配置后，很明顯，由極右電阻產生的電流無法到達地面，導致LED保持關閉。這背后的原因在于，所有的電流產生的第一個電阻器在左邊是指向第一個地。因此，由于進入第三晶體管基極的電壓不足，開關保持在關斷位置。

在一個輸入被激活的情況下，電流獲得從極右晶體管流向第二地的能力。最后，當兩個輸入都失活時，由于電流未能進入OR柵極晶體管的基極，輸出仍然關閉。這種配置可以防止電流從極右電阻流向第二地。

應用程序

從密碼學的深度到錯誤檢測的領域，異或門被證明是一個不可或缺的盟友。它具有執(zhí)行位操作的能力，支持二進制加減，確保數據完整性，甚至生成奇偶校驗。這種門的多功能性和優(yōu)雅性已經鞏固了它在無數數字系統(tǒng)中的作用，為塑造我們現(xiàn)代世界的技術進步鋪平了道路。

本文編譯自circuitdigest