为什么我们在建造OR
门时需要使用晶体管?仅仅通过连接两个输入并读取输出,我们就不能在没有晶体管的情况下获得相同的结果吗?
为什么我们在构建或门时需要使用晶体管?
您所描述的称为有线或连接。在某些逻辑系列中是可能的,特别是 ECL(发射极耦合逻辑),但在最常见的系列(TTL 和 CMOS)中是不可能的。
在 CMOS 中这是不可能的,因为当 CMOS 输出为低电平时,它会在输出引脚通过芯片到地之间产生非常接近的短路。当它为高电平时,它会在 VDD 通过芯片到输出引脚之间产生非常接近的短路。
因此,如果将两个 CMOS 输出连接在一起,一个输出为高电平,另一个输出为低电平,则 VDD 与地之间的短路将非常接近,这将消耗大电流并可能使两个芯片中的一个或另一个过热。
对于 TTL,也有类似的问题,但从输出引脚到 VDD 或地的“短路”并不像在 CMOS 中那样接近短路。
有一种变体输出样式,称为CMOS的漏极开路或 TTL 的开路集电极,它允许有线与连接而不是有线或。这些输出被设计成只能将电流吸收到地,当它们标称处于高状态时不能产生任何输出电流。这些通常与外部上拉电阻一起使用,以便输出电压在需要时实际达到“高”电压电平。
注意:如果使用低电平有效逻辑(低电压表示逻辑 1,高电压表示逻辑 0),则可使用集电极开路或漏极开路进行连线或。
这让你“加入输出”
如果您只是连接电线,那么(很有可能)将 0 和 1 连接在一起。由于 0 是 gnd,而 1 是 5V(取决于芯片,但这是标准),因此您将通过电线将 5V 和 gnd 连接在一起。术语是短路!
您可以将二极管用于简单的或门。甚至电阻。当您将此门连接到其他门、其他电路时,就会出现问题。您可以反过来用 2 个二极管构建一个与门。但是如果你尝试将它们中的很多连接在一起,你最终会得到一个巨大的电路,它的功能不是小的独立部件,而是一个大的部件。不在您的简单门计划中的连接可能会在现实生活中突然出现,从而打乱您想要发生的事情。
晶体管可让您将输入与输出分开。晶体管的输出不能反向反馈并影响其输入。中继将是另一种选择,尽管速度较慢。由于开关不能影响电磁铁。
早期的逻辑是 RTL 或 DTL、电阻晶体管逻辑或二极管晶体管逻辑。首先是电阻器,然后是二极管,用于形成栅极,然后晶体管起到缓冲结果的作用,因此您使用的下一个栅极不会通过这个栅极反馈到它的输入。
现在,由于芯片上的晶体管实际上是免费的,也就是说,从经济上讲,我们可以享受到所有东西都被适当缓冲和分离的奢侈。通常这就是我们想要的。TTL逻辑!
考虑一下如果一个输入为高而一个为低,然后连接两个输入会发生什么情况。这取决于您如何构建逻辑门。
如果您的逻辑门设计为真正将高电平拉高,而将低电平真正拉低(CMOS),那么这是短路并且会爆炸。
如果您的逻辑门被设计成高是“弱”或高电阻(例如 NMOS),那么输出将是低的,但另一个输入(应该是高的)将被强制为低,即使它是应该很高,这将对使用相同输入的其他逻辑门产生连锁反应。