TTL NAND 和 AND 门

假设我们修改了基本的集电极开路反相器电路，添加了第二个输入端子，就像第一个一样：

该原理图展示了一个真实的电路，但并不称为“双输入逆变器”。通过分析，我们会发现这个电路的逻辑功能是什么，相应的应该指定为什么。

正如逆变器和缓冲器的情况一样，标有“Q1”的“转向”二极管组实际上就像一个晶体管，即使它没有用于任何放大容量。不幸的是，简单的 NPN 晶体管结构不足以模拟三个该二极管网络中需要 PN 结，因此需要不同的晶体管（和符号）。

这个晶体管有一个集电极、一个基极和两个发射器，在电路中，它看起来像这样：

在单输入（逆变器）电路中，将输入接地会导致输出呈现“高”(1) 状态。在集电极开路输出配置的情况下，这种“高”状态只是“浮动”。

允许输入浮动（或连接到 Vcc）会导致输出接地，即“低”或 0 状态。因此，输入 1 导致输出 0，反之亦然。

输入状态的电路图

由于该电路与简单的反相器电路非常相似，唯一的区别是第二个输入端子以相同的方式连接到晶体管 Q2 的基极，我们可以说每个输入都会对输出产生相同的影响。

即，如果任一输入接地，晶体管 Q2 将被强制进入截止状态，从而关闭 Q3 并使输出浮动（输出变为“高”）。以下系列插图显示了三种输入状态（00、01 和 10）的情况：

在任何情况下，如果有接地（“低”）输入，则保证输出是浮动的（“高”）。相反，输出变“低”的唯一时间是晶体管 Q3 导通，这意味着晶体管 Q2 必须导通（饱和），这意味着两个输入都不能将 R1 电流从 Q2 的基极转移。

满足此要求的唯一条件是当两个输入均为“高”时 (1)：

将这些结果收集并制成真值表，我们看到该模式与与非门的模式匹配：

在前面关于与非门的部分中，这种类型的门是通过采用与门并通过向输出添加反相器（非门）来增加其复杂性来创建的。然而，当我们检查这个电路时，我们发现 NAND 功能实际上是这个 TTL 设计最简单、最自然的操作模式。

要使用 TTL 电路创建 AND 函数，我们需要增加通过向输出添加反相器级来降低该电路的复杂性，就像我们必须向 TTL 反相器电路添加一个额外的晶体管级以将其变成缓冲器一样：

真值表和等效门电路（反相输出与非门）如下所示：

当然，NAND 和 AND 门电路都可以设计为图腾柱输出级而不是集电极开路。为简单起见，我选择展示开放收藏版。

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