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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
01
10

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

输入数输出=1 的条件类比
与门2A=1 B=1作业做完且房间整理好→能玩游戏
或门2A=1 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)