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非门
非门(NOT Gate)是实现"输入取反"的基本逻辑门,也叫反相器
非门的真值表
与门和或门都有两个输入,而非门只有一个输入。它的工作极其简单:
我说”今天不放假”,你的心情就从”好”变成”差”。非门做的事就是这个——把 1 变 0,把 0 变 1。
| 输入 | 输出 |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
这张表是整棵知识树中最短的——只有两行。因为一个输入只有两种可能,输入和输出永远相反。它也叫反相器(Inverter)。
电路符号
graph LR
I[输入] --> NOT[非门 NOT]
NOT --> O[输出]
在电路图中,非门常用输出端画一个小圆圈表示取反。这个小圆圈在后来的电路中会成为最常见的符号——你会在SR锁存器中看到两个与非门交叉连接,就是用与非门(AND + 小圆圈)实现的。
生活中的非门
- 宿舍楼的门禁灯:门锁上(输入=1)→ 红灯亮(输出=1)?不——锁上时绿灯亮(取反)
- 电梯”已满”指示:电梯内人数未满(输入=0)→ “可进”灯亮(输出=1)。人数满了(输入=1)→ 灯灭(输出=0)
- Windows 关机:你点”关机”(输入=1)→ 系统不执行”开机”(输出=0)
非门的晶体管实现
非门最简单——一个晶体管 + 一个上拉电阻:
电源(VCC) ──┬── 电阻 ──┬── 输出
│ │
│ ┌──┴──┐
│ │ 晶体管 │ ← 输入 A
│ └──┬──┘
│ │
地(GND)
- A=1 → 晶体管导通 → 输出接地 → 输出=0
- A=0 → 晶体管断开 → 输出被电阻拉高 → 输出=VCC=1
三种基本门的对比
| 门 | 输入数 | 输出=1 的条件 | 类比 |
|---|---|---|---|
| 与门 | 2 | A=1 且 B=1 | 作业做完且房间整理好→能玩游戏 |
| 或门 | 2 | A=1 或 B=1 | 红烧肉或糖醋排骨→去那个窗口 |
| 非门 | 1 | 输入=0(取反) | 不放假的”不”字,把好变差 |
这三种基本门是数字电路的”字母”——就像英文的 26 个字母可以组成任何单词。用它们可以组成半加器、多路选择器,乃至整个 CPU。
小结
| 概念 | 要点 |
|---|---|
| 非门逻辑 | 1→0,0→1(取反) |
| 真值表 | 只有两行 |
| 晶体管实现 | 一个晶体管 + 上拉电阻 |
| 名称 | 也叫”反相器”(Inverter) |