二極管門(mén)電路是什么

1.啥是門(mén)電路

在開(kāi)始聊起二極管門(mén)電路之前，現(xiàn)需要搞清楚啥是門(mén)電路。無(wú)論是在數(shù)學(xué)課，還是C語(yǔ)言課程，還是電路學(xué)課程中，都會(huì)見(jiàn)過(guò)與（&）、或（|），非（~）吧。那么這些邏輯運(yùn)算究竟是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

用以實(shí)現(xiàn)與或非（基本邏輯運(yùn)算）的電路（單元電路，即最小的單元模塊）就是門(mén)電路了。

2.老子當(dāng)年也很那啥

其實(shí)一開(kāi)始使用的并不是二極管（半導(dǎo)體）來(lái)實(shí)現(xiàn)的門(mén)電路。

首先使用的單刀開(kāi)關(guān)如下圖

步驟如下：

（1）左側(cè) UI （V_input）是輸入，右側(cè)是Uo(V_output)是輸出。

（2）開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，輸出為高電平

（3）開(kāi)關(guān)S閉合，輸出為低電平。

如果我們以正邏輯方式來(lái)看，就是S斷開(kāi)，輸出1，S閉合輸出0.（所謂正邏輯就是1代表高電平，0代表低電平）。

表面是這個(gè)單刀開(kāi)關(guān)的電路就可以實(shí)現(xiàn)門(mén)電路，沒(méi)有啥問(wèn)題，干嘛會(huì)被淘汰，去使用半導(dǎo)體門(mén)電路呢？

真的沒(méi)有缺陷嗎，仔細(xì)思考一下，我們這里所說(shuō)的高電平，和低電平，單單從數(shù)學(xué)的角度，是1和0但是，在現(xiàn)實(shí)生活中電源提供的電壓，可是一個(gè)0-[公式]的值哦。是一個(gè)連續(xù)的模擬量，并不是一個(gè)離散的0 或者1.

那么，也就是說(shuō)，這里所說(shuō)的高電平，低電平并不是一個(gè)確切的值，而實(shí)一個(gè)范圍，比如說(shuō)0-x的電壓范圍是代表低電平，x-y的電壓范圍是代表高電平。

那么問(wèn)題來(lái)了。

（1）如果我想要低電平，那么我就希望這個(gè)電阻R越大越好，最好是讓他達(dá)到無(wú)窮盡。這樣輸 出的就真的是0伏電壓了。

（2）如果我想要高電平，那么就希望這個(gè)電阻R越小越好，最好是電阻值為0，那么這個(gè)輸出就真的是電壓的額定值，標(biāo)準(zhǔn)的高電平。

可是實(shí)際生活，我們不僅需要高電平，也需要低電平，那么這個(gè)電阻的取值范圍就不可以太大也不可以太小，究竟去什么值呢？這就是一個(gè)存在的隱患。

與此同時(shí)，單刀開(kāi)關(guān)，無(wú)法去是集成在一個(gè)很小的集成電路中。這也是一個(gè)缺憾。

因而出現(xiàn)了半導(dǎo)體門(mén)電路。

3.二極管門(mén)電路

二極管，的伏安特性是，接正向電壓可以導(dǎo)通，反向電壓可以看作斷開(kāi)。如下

使用二極管做成的門(mén)電路如下

學(xué)而不思則罔，僅說(shuō)一個(gè)與門(mén)，或門(mén)留給我自己思考了（有興趣，可以一同思考一下 ）。步驟如下：

（1）如果輸入端A和B，都輸入一個(gè)很小的電壓。 Vcc 遠(yuǎn)大于它，那么電路導(dǎo)通，Y則輸出一個(gè)0.7V（相當(dāng)于二極管的開(kāi)啟電壓值）。

（2）如果輸出端A和B，都輸入一個(gè)很大的電壓假設(shè)是Uo ，但是還是遠(yuǎn)小于Vcc,那么Y輸出電壓為（Uo+0.7）v.

以正邏輯規(guī)則來(lái)看則，當(dāng)輸入低電壓，則得到一個(gè)低電平，輸入高電壓，就得到一個(gè)高電平。

所謂的與門(mén)，則是同1得1，有0得0.根據(jù)電路得串并聯(lián)原理，這一點(diǎn)很容易可以看的出。不再過(guò)多累贅。

或門(mén)。。。。。嗯。。。容我好好思考一下。

這樣二極管恩電路就實(shí)現(xiàn)了。

理論上這樣就實(shí)現(xiàn)了二極管門(mén)電路，但是為什么還會(huì)出現(xiàn)TTL門(mén)電路，CMOS門(mén)電路呢？

這個(gè)真的是十全十美得嗎

當(dāng)然不是，我門(mén)還是以與門(mén)為例，好好分析一下。

首先，我輸入得如果是0V，則輸出的是0.7V（低電平情況），如果我輸入x伏，則我得到的輸出是（x+0.7）伏（高電平情況）。如果將這個(gè)輸出送到下一級(jí)，作為下一級(jí)的輸入，下一級(jí)假設(shè)又是一個(gè)與門(mén)，就會(huì)在原來(lái)電壓的基礎(chǔ)上再加0.7。下下級(jí)，下下下級(jí)。。。以此循環(huán)下去。那么每一級(jí)的[公式]將不斷變大。

其次，直接結(jié)上負(fù)載，那么每一個(gè)負(fù)載都是有電阻的，隨著電阻值的變化。可以想象輸出也是存在變化的。

以上原因，就導(dǎo)致二極管門(mén)電路，是不可以直接拿出來(lái)單獨(dú)作為一個(gè)獨(dú)立模塊使用的，也不可以直接接負(fù)載。僅僅只可以作為集成電路內(nèi)部的邏輯單元來(lái)使用。（或門(mén)也是同理）。

這里留一個(gè)懸念，二極管不可以直接負(fù)載，是不是就是這個(gè)原因，從而出現(xiàn)了TTL電路和CMOS門(mén)電路的呢。如若有機(jī)會(huì)，會(huì)單獨(dú)在寫(xiě)一些關(guān)于TTL門(mén)電路和CMOS門(mén)電路的東東。
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