门通用性
NAND 和 NOR 门拥有一个特殊的属性:它们是通用的。也就是说,给定足够多的门,任一类型的门都能够模仿任何其他门类型的操作。
例如,可以使用三个互连的与非门构建一个显示 OR 功能的电路。单一门类型能够模仿任何其他门类型的能力只有 NAND 和 NOR 才能享有。事实上,数字控制系统的设计只是围绕 NAND 或 NOR 门,所有必要的逻辑功能都来自互连的 NAND 或 NOR 的集合。
作为此属性的证明,本节将分为几个小节,说明如何仅使用 NAND 或仅使用 NOR 来形成所有基本门类型。
构造 NOT 函数
如您所见,使用与非门作为反相器的方法有两种,使用或非门作为反相器的方法有两种。任一种方法都有效,尽管将 TTL 输入连接在一起会增加驱动门的电流负载量。对于CMOS门电路,由于输入电容增加,公共输入端降低了门电路的开关速度。
逆变器是将一种逻辑功能转换为另一种逻辑功能的基本工具,因此下面的插图中将显示许多逆变器。在这些图中,我将只展示一种反转方法,即未使用的与非门输入连接到 +V(Vcc 或 Vdd,取决于电路是 TTL 还是 CMOS)以及未使用的输入用于或非门接地。
请记住,从逻辑(1 和 0)的角度来看,另一种反转方法(将 NAND 或 NOR 输入连接在一起)同样有效,但从增加 TTL 的电流负载和增加输入电容的实际角度来看是不可取的用于CMOS。
构造“缓冲”函数
由于使用 NAND 和 NOR 门来执行反相器 (NOT) 功能非常容易,因此两个这样的门级将产生缓冲功能,其中输出与输入的逻辑状态相同,这是有道理的。
构造AND函数
要从与非门实现与功能,只需要在与非门的输出端上有一个反相器 (NOT) 级。这个额外的反转“取消”了第一个 N 在NAND ,离开 AND 函数。从 NOR 门中解决相同的功能需要更多的工作,但可以通过将所有输入反相(“NOT”)到 NOR 门来完成。
构造NAND函数
向您展示如何使用与非门“构建”与非函数是毫无意义的,因为没有什么可做的。为了使 NOR 门执行 NAND 功能,我们必须反转 NOR 门的所有输入以及 NOR 门的输出。对于二输入门,这需要另外连接三个作为反相器的或非门。
构造 OR 函数
将或非门的输出反相(将另一个或非门连接为反相器)会产生 OR 功能。另一方面,与非门需要反转所有输入以模拟或函数,就像我们需要反转或非门的所有输入以获得与函数一样。
请记住,门的所有输入的反转会导致该门的基本功能从 AND 变为 OR(或反之亦然),以及反转输出。因此,在所有输入都反转的情况下,NAND 表现为 OR,NOR 表现为 AND,AND 表现为 NOR,OR 表现为 NAND。在布尔代数中,这种变换被称为 DeMorgan 定理 ,在本书后面的章节中有更详细的介绍。
构造NOR函数
与使 NOR 门充当 NAND 的过程非常相似,我们必须反转所有输入和输出才能使 NAND 门充当 NOR。
评论:
- NAND 和 NOR 门是通用的:也就是说,如果互连数量足够,它们能够模拟任何类型的门。
相关工作表:
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TTL 逻辑门工作表
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布尔代数工作表
工业技术