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反相器

输入
A
输出
NOT A
0 1
1 0

反相器(英語:Inverter)也称非门(英語:NOT gate),是数字逻辑中实现逻辑非逻辑门,功能见右侧真值表

非门标志

这种功能代表了数字电路中理想开关表现的假定,但是在实际的反相器设计中,元件有其需要特别关注的电气特性。实际上,CMOS反相器的非理想过渡区表现使其能在模拟电路中用作A类功率放大器(如作为运算放大器的输出级[1])。

概述

下列包括逻辑门的3种符号:形状特征型符号(ANSI/IEEE Std 91-1984)、IEC矩形国标符号(IEC 60617-12)和不再使用的DIN符号(DIN 40700)。其他的逻辑门符号见逻辑门符号表

表达式 符号 功能表
ANSI/IEEE Std 91-1984 IEC 60617-12 DIN 40700
 
 
 

 
 
X  
0 1
1 0

电路实现

 
标准7404 TTL六反相器中非门的排列

反相器电路输出电压所代表的逻辑电平与输入相反。反相器可以仅用一个NMOS晶体管或一个PMOS连接一个电阻来构建。因为这种“阻性漏极”方式只需要使用一种类型的晶体管,其制造成本非常小。不过,由於电流以两种状态之一流过电阻,这种阻性漏极配置有功耗和状态改变的处理速率问题。另外,反相器可以用两个互补晶体管配置成CMOS反相器。这种配置可以大幅降低功耗,因为在两种逻辑状态中,两个晶体管中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高,因为与NMOS型和PMOS型反相器相比,CMOS反相器的电阻相对较低。反相器也可以电阻-晶体管逻辑(RTL)或晶体管-晶体管逻辑(TTL)使用双极性晶体管(BJT)构建。

數碼电子电路在逻辑0和1(二进制)对应的固定电压电平范围内进行运算。反相器电路是基本的逻辑门,可以在两个电压电平间变换。实际构建的反相器的电压都是不同的,例如TTL电路中0是低电平,+5V是高电平。

数字功能模块

 
标准4049 CMOS六反相缓冲器中非门的排列

反相器是数字电路中的一种基本功能模块。将两个串行反相器的输出作为一位寄存器的输入就构成了锁存器。锁存器、数据选择器译码器状态机等精密数字元件都需要使用基本反相器。

六反相器是一种包含6个反相器的集成电路。例如,7404 TTL芯片有14个引脚,4049 CMOS芯片有16个引脚,两种芯片都各有2个引脚用於电源供电/基准电压,12个引脚用於6个反相器的输入和输出(4049有2个引脚悬空)。[2]

性能测定

反相器性能常用表示输入-输出电压关系的电压传输特性曲线(VTC)来测定。曲线图能反映出元件的参数,包括噪声容限、增益和操作逻辑电平

 
北卡罗来纳州立大学组建的20微米反相器的电压传输特性曲线

反相器理想化的电压传输特性曲线是单位阶跃函数,这表明反相器能在高电平和低电平间无延迟精确的翻转,但在实际元件中,曲线存在过渡区。曲线表明若输入为低电压,则输出为高电压;若输入为高电压,则输出电压逐渐接近0V。过渡区的斜率是性能测量的指标,过渡区越陡峭,即斜率越大,性能越好,若斜率接近无穷,则电路能在高电平和低电平间精确翻转,反相器就是理想的。

噪声容限可以通过每一工作区中的最大输出电压VOH和最小输入电压VIL比值来测定。

输出电压VOH可以在级联多个元件时测定信号驱动强度。

參考文獻

  1. ^ Intersil数据表:CA3130 BiMOS运算放大器 (页面存档备份,存于互联网档案馆)和CA3160 BiMOS运算放大器 (页面存档备份,存于互联网档案馆
  2. ^ Texas Instruments:4049 CMOS六反相缓冲器/转换器 (页面存档备份,存于互联网档案馆),数据表:[1] (页面存档备份,存于互联网档案馆

反相器, 基本逻辑閘緩衝, 非与, 与非或, 或非异或, 同或蘊含, 蘊含非输入a, 输出, 英語, inverter, 也称非门, 英語, gate, 是数字逻辑中实现逻辑非的逻辑门, 功能见右侧真值表, 非门标志, 这种功能代表了数字电路中理想开关表现的假定, 但是在实际的设计中, 元件有其需要特别关注的电气特性, 实际上, cmos的非理想过渡区表现使其能在模拟电路中用作a类功率放大器, 如作为运算放大器的输出级, 目录, 概述, 电路实现, 数字功能模块, 性能测定, 參考文獻概述, 编辑下列包括逻辑门的3. 基本逻辑閘緩衝 非与 与非或 或非异或 同或蘊含 蘊含非输入A 输出 NOT A0 11 0反相器 英語 Inverter 也称非门 英語 NOT gate 是数字逻辑中实现逻辑非的逻辑门 功能见右侧真值表 非门标志 这种功能代表了数字电路中理想开关表现的假定 但是在实际的反相器设计中 元件有其需要特别关注的电气特性 实际上 CMOS反相器的非理想过渡区表现使其能在模拟电路中用作A类功率放大器 如作为运算放大器的输出级 1 目录 1 概述 2 电路实现 2 1 数字功能模块 2 2 性能测定 3 參考文獻概述 编辑下列包括逻辑门的3种符号 形状特征型符号 ANSI IEEE Std 91 1984 IEC矩形国标符号 IEC 60617 12 和不再使用的DIN符号 DIN 40700 其他的逻辑门符号见逻辑门符号表 表达式 符号 功能表ANSI IEEE Std 91 1984 IEC 60617 12 DIN 40700Y X displaystyle Y overline X X Y X displaystyle Y overline X 0 11 0电路实现 编辑 NMOS反相器 PMOS反相器 TTL反相器 静态CMOS反相器 饱和负载数字反相器 三极管反相器 开关实现的反相器 标准7404 TTL六反相器中非门的排列 反相器电路输出电压所代表的逻辑电平与输入相反 反相器可以仅用一个NMOS晶体管或一个PMOS连接一个电阻来构建 因为这种 阻性漏极 方式只需要使用一种类型的晶体管 其制造成本非常小 不过 由於电流以两种状态之一流过电阻 这种阻性漏极配置有功耗和状态改变的处理速率问题 另外 反相器可以用两个互补晶体管配置成CMOS反相器 这种配置可以大幅降低功耗 因为在两种逻辑状态中 两个晶体管中的一个总是截止的 处理速率也能得到很好的提高 因为与NMOS型和PMOS型反相器相比 CMOS反相器的电阻相对较低 反相器也可以电阻 晶体管逻辑 RTL 或晶体管 晶体管逻辑 TTL 使用双极性晶体管 BJT 构建 數碼电子电路在逻辑0和1 二进制 对应的固定电压电平范围内进行运算 反相器电路是基本的逻辑门 可以在两个电压电平间变换 实际构建的反相器的电压都是不同的 例如TTL电路中0是低电平 5V是高电平 数字功能模块 编辑 标准4049 CMOS六反相缓冲器中非门的排列 反相器是数字电路中的一种基本功能模块 将两个串行反相器的输出作为一位寄存器的输入就构成了锁存器 锁存器 数据选择器 译码器和状态机等精密数字元件都需要使用基本反相器 六反相器是一种包含6个反相器的集成电路 例如 7404 TTL芯片有14个引脚 4049 CMOS芯片有16个引脚 两种芯片都各有2个引脚用於电源供电 基准电压 12个引脚用於6个反相器的输入和输出 4049有2个引脚悬空 2 性能测定 编辑 反相器性能常用表示输入 输出电压关系的电压传输特性曲线 VTC 来测定 曲线图能反映出元件的参数 包括噪声容限 增益和操作逻辑电平 北卡罗来纳州立大学组建的20微米反相器的电压传输特性曲线 反相器理想化的电压传输特性曲线是单位阶跃函数 这表明反相器能在高电平和低电平间无延迟精确的翻转 但在实际元件中 曲线存在过渡区 曲线表明若输入为低电压 则输出为高电压 若输入为高电压 则输出电压逐渐接近0V 过渡区的斜率是性能测量的指标 过渡区越陡峭 即斜率越大 性能越好 若斜率接近无穷 则电路能在高电平和低电平间精确翻转 反相器就是理想的 噪声容限可以通过每一工作区中的最大输出电压VOH和最小输入电压VIL的比值来测定 输出电压VOH可以在级联多个元件时测定信号驱动强度 參考文獻 编辑 Intersil数据表 CA3130 BiMOS运算放大器 页面存档备份 存于互联网档案馆 和CA3160 BiMOS运算放大器 页面存档备份 存于互联网档案馆 Texas Instruments 4049 CMOS六反相缓冲器 转换器 页面存档备份 存于互联网档案馆 数据表 1 页面存档备份 存于互联网档案馆 维基共享资源中相关的多媒体资源 反相器 取自 https zh wikipedia org w index php title 反相器 amp oldid 74635502, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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