在數(shù)字電子和邏輯電路領(lǐng)域，NAND門是信息處理中發(fā)揮巨大作用的基石。NAND是negative AND的縮寫(xiě)，是一種邏輯運(yùn)算，只有當(dāng)所有輸入都為高時(shí)才產(chǎn)生低輸出。

在本文中，我們將討論如何用晶體管構(gòu)建NAND柵極電路。

晶體管作為邏輯門的構(gòu)建模塊，如與門、非與門、或門、異或門和其他集成電路中不可或缺的門。在我們以前的電子電路中，我們已經(jīng)執(zhí)行了異或門，非門，非門，和門，或門，異或門。

通過(guò)將晶體管按特定的結(jié)構(gòu)排列，我們可以構(gòu)造電子器件中使用的各種柵極。

任何類型的晶體管，無(wú)論是bjt還是fet，都可以用來(lái)創(chuàng)建邏輯門。然而，在本文中，我們將使用NPN bjt來(lái)實(shí)現(xiàn)它。2N2222晶體管是一種非常常見(jiàn)和廣泛使用的NPN BJT，能夠作為開(kāi)關(guān)或放大器。

什么是NAND邏輯門?

雙輸入非與門在兩個(gè)輸入都為HIGH時(shí)產(chǎn)生LOW輸出，否則產(chǎn)生HIGH輸出。僅使用兩個(gè)晶體管創(chuàng)建NAND柵極相對(duì)簡(jiǎn)單。

非與門符號(hào)

邏輯非與門可以使用數(shù)字電路來(lái)產(chǎn)生所需的邏輯功能，并給出一個(gè)符號(hào)，其形狀是帶有圓形的標(biāo)準(zhǔn)與門，有時(shí)在其輸出處稱為“反轉(zhuǎn)泡”，以表示非門符號(hào)，其邏輯運(yùn)算給出為。

非與門真值表

這個(gè)門的布爾表達(dá)式是

因此，從上面的真值表中可以看出，除了兩個(gè)輸入都為1之外，NAND門在所有條件下都顯示出高輸出。在這種情況下，輸出將是邏輯LOW。

構(gòu)建NAND柵極所需的元件

因此，只需要幾個(gè)元件，我們就可以構(gòu)建一個(gè)NAND門電路。

?2N2222 (NPN)晶體管

?2個(gè)10kΩ電阻

?2個(gè)220Ω電阻

?1 470Ω電阻器

?2按鈕

?一個(gè)電路試驗(yàn)板

?9V電池

?led和連接線

使用晶體管的非與門電路圖

下面的電路圖說(shuō)明了使用5個(gè)NPN晶體管的NAND門。這里，I1和I2表示兩個(gè)輸入，O1表示輸出。

現(xiàn)在，讓我們深入研究使用兩個(gè)NPN晶體管的NAND柵極的構(gòu)造。

1.首先將第一個(gè)NPN晶體管(Q1)的集電極連接到帶有電阻(RS)的Vcc(正電壓)。這樣就建立了Q1的電源連接。

2.將Q1的發(fā)射極連接到第二個(gè)NPN晶體管(Q2)的集電極。這在兩個(gè)晶體管之間建立了連接，形成了我們的NAND門的核心。

3.將Q1的集電極連接到輸出端子Y，這將是我們的NAND門的輸出。

4.接下來(lái)，在Q1的基極和輸入端子a之間連接一個(gè)電阻(R1)，這個(gè)電阻限制流入Q1基極的電流。

5.在Q2的基極和輸入端子b之間連接一個(gè)電阻R2，類似于R1， R2控制進(jìn)入Q2基極的電流。

一個(gè)簡(jiǎn)單的2輸入非與門可以使用RTL電阻-晶體管開(kāi)關(guān)連接在一起，如圖所示，輸入直接連接到晶體管基極。任何一個(gè)晶體管必須被切斷“OFF”輸出在Y為打開(kāi)led。

非與門電路幾乎與與門電路相同。唯一的關(guān)鍵區(qū)別是，輸出不是連接到第二個(gè)晶體管的發(fā)射極，而是連接到第一晶體管的集電極。

當(dāng)兩個(gè)輸入都設(shè)置為HIGH時(shí)，兩個(gè)晶體管都通過(guò)集電極-發(fā)射極路徑傳導(dǎo)，有效地形成對(duì)地短路。這使得電流遠(yuǎn)離輸出，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致輸出變低。

相反，如果任何一個(gè)晶體管關(guān)閉，供電電流不能通過(guò)晶體管流到地。相反，它流經(jīng)輸出電路(Led)，導(dǎo)致高輸出。因此，如果其中任何一個(gè)輸入為L(zhǎng)OW，則輸出將為HIGH。

應(yīng)用程序

NAND門具有多種功能和否定和簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式的能力，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。NAND門的一些值得注意的應(yīng)用包括數(shù)字邏輯電路，通用門，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，錯(cuò)誤檢測(cè)和校正，可編程邏輯控制器(plc)，數(shù)字顯示，數(shù)學(xué)和計(jì)算操作，這些只是突出NAND門廣泛應(yīng)用的幾個(gè)例子。它的通用性、效率和簡(jiǎn)化復(fù)雜邏輯的能力使其成為眾多行業(yè)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中不可或缺的組件。

本文編譯自circuitdigest