或门与连接两根电线?


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我不是一个电气专家,但是我想对此有所了解,因此请记住,除了大学微电子学领域的微积分知识外,我的背景知识很少,并且数学逻辑基础很强。我正在学习可以用逻辑门完成的事情,并且遇到了一个加法器。在查看答案之前,我喜欢尝试一下,所以我想出了自己的加法器。我的加法器与我正在阅读的书中的加法器之间的唯一区别是,加法器的末尾有一个用于进行导线的“或”门,而我只是将两根导线放在一起。在我看来,将两根导线放在一起与“或”门相同,因为如果没有电,则节点无电,如果来自任何一个或两个电源的电,则有一些电从节点出来。

我的问题是:将两根导线放在一起并进行适当的“或”门有什么区别?

我的猜测是,它有事情做与的电力从3节点/或门的输出线(当前?),但我电路的理解是有点生疏。谢谢你的帮助!

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图


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如果使用输出1,则在5V时有“ a”,在0V时有“ b”,恭喜您发生了短路。
Bradman175 '16

Answers:


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您需要了解的是逻辑电平H和L的表示方式。两个逻辑电平H和L是由两个电压来表示,即不大号NOT意味着浮置电势或“未连接”。

L表示电压为(接近)0V,即连接到GND。

当然,H由较高的电压(例如5V)表示,即连接到正电源电压。

因此,如果两个数字输出具有不同的值(H和L),将它们连接会导致短路,而不是或门。

在大多数情况下,将两个输出连接在一起的数字逻辑是错误的。

例外是

  • 所谓的三态输出可以处于第三状态“ Z”。Z实际上意味着高阻抗,即“无连接”并且
  • 所谓的集电极开路(或漏极开路)输出,可以通过AND线连接(类似于您希望对OR进行的操作)。但随后您需要一个附加的上拉电阻。

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我想添加另一个关于连接多个输出的例外。在VLSI中,设计人员通常使用两个相同的精确门,并且将相同的输入和输出短路在一起。只要门在物理上是关闭的,它就会使门的驱动功率增加一倍,如果您还没有所需的驱动级别,这将很有帮助。
jbord39

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@ jbord39:感谢您的输入;我也考虑过这一点(例如,并联多个逆变器以增加输出电流),但不确定这是否是一种好习惯(由于门极可能存在差异,例如,开关阈值的差异会导致开关期间电流增加)。
凝结

是的,当我刚开始看到它时,我想知道“这是什么?!?”。但是显然,这是相当普遍的,并且已经完成了一段时间。
jbord39 '16

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为了避免两个输出在一个高而另一个低时发生“冲突”,简单的两根线成为二极管“或”门:-

在此处输入图片说明

这通常工作得很好,但是由于正向二极管的压降,到达输出的高电压电平会有轻微的(0.5V)衰减。这是1N4148二极管的正向特性:-

在此处输入图片说明

如果选择R引起约0.1 mA的电流,则电压降将约为0.5伏。


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另一个值得一提的限制条件是:输出在L处的高阻抗,因此不能用作有线与门的输入。因此,既不能与另一个有线或门组合(由于H电压下降),也不能与另一个有线-门组合。与门(由于高L阻抗)起作用。
凝结

和速度?由于二极管的反向恢复电荷。
Peter Mortensen

@PeterMortensen我从未说过它是完美的,但是比两条线连接在一起要好得多。
安迪(aka Andy)

这种设置的另一个问题是二极管上的电压降。除非电阻超级美,否则会有一些电流。这意味着输出1将比理想逻辑高低1.x伏。如果使用LV CMOS,这可能会毁了您的一天。
约翰·德沃夏克

@JanDvorak阅读了我在图片下方放的内容。
安迪(aka Andy)

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能行吗?

这可以工作ONLY IFLOW在电路中的逻辑电平被表示为一个无连接点[点无电压相对于任何其它点在电路中],像以下电路

在此处输入图片说明

所以,是的,你的加法器概念作品BUT

1-如果两个节点均为“ HIGH”,但其中一个节点的电压略高于另一个节点,该怎么办?

在此处输入图片说明

答:考虑到它们之间存在非常低的电阻路径,您将发生短路。大量电流将流过电路

2-如果我想将此加法器与其他逻辑设备接口怎么办?能行吗?

答:不,这是行不通的,例如,您不能将这种加法器与CMOS数字设备接口。因此,您需要构建一个以这种方式工作的数字模块库,您需要构建自己的ANDORNOTNAND门,所有这些门都可以使用这种逻辑。

3-如果我们解决此问题并将“低”状态表示为0伏,而将“高”状态表示为-例如-5伏,我们仍可以将此加法器与CMOS接口逻辑器件吗?

答:不,您不能,因为每当两个节点之一为高而另一个节点为低时,就会发生短路,和一个巨大的电流的量会流就足以燃烧你的电路

因此,仅当您用LED或灯泡[可见的东西]代表“高”和“低”时,这种逻辑才有效,但使用这种逻辑来实现复杂的电路和存储设备不是可行的方法。


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有时可以在简单的情况下完成,例如继电器逻辑(在汽车,中央供暖系统等中)。共同的特征是逻辑低是开路(未接地)并且输入阻抗很低(继电器的线圈是它自己的下拉电阻) 。这两个功能是齐头并进的。

由于教学示例经常使用开-关开关作为输入,而使用灯作为输出,因此无论尝试提出什么观点,它们都可以这种方式工作。


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您“接线 ”不可行的根本原因是输入没有与它们自身以及与输出隔离。隔离对于逻辑电路的正确运行至关重要


...输入不是彼此隔离的…… ”-我认为您的意思是“彼此之间不是隔离的。“隔离”可能不是正确的词,因为它表示电流隔离/地面隔离,但实际上它们共享。常用电源,并直接连接到使这是一个很好的答案,你需要解释为什么 “隔离”是至关重要的。
晶体管
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