【科普】邏輯門電路-2

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異或門 XOR Gate

異或門的簡單描述是兩者相同得到0昆码,兩者不同得到1湿镀。即是:
00\to0,01\to1,10\to1,11\to0

異或門的連接要比上面復(fù)雜很多:

異或門XOR Gate

我們看到左上是OR椎侠,下面是NAND憔四,它們互相連通膀息,右側(cè)是AND。

異或(00→0)

先看A=0了赵,B=0的情況(應(yīng)該輸出0):

  • 對于最后AND門丙潜支,它要求前面兩個有一個是0就輸出0。
  • 對于OR門甲柿汛,輸入A為0冗酿,另一條輸入來自于B埠对,也為0,所以甲輸出0裁替。
    所以滿足XOR00\to 0
異或(10→1)

再看A=1项玛,B=0的情況(應(yīng)該輸出1):

  • 對于AND丙,要輸出1必須兩個輸入都是1弱判。
  • 對于OR甲襟沮,有一個是1就會輸出1,而A=1昌腰,滿足开伏。
  • 對于NAND乙,AND的否定遭商,與門01\to 0的否定即01\to 1輸出1固灵,滿足。
    所以滿足XOR10\to1
異或(01→1)

再看A=0劫流,B=1的情況(應(yīng)該輸出1):

  • 對于AND丙巫玻,要輸出1必須兩個輸入都是1。
  • 對于OR甲困介,有一個是1就會輸出1大审,而B=1拐彎輸入過來了蘸际,滿足座哩。
  • 對于NAND乙,AND的否定粮彤,與門01\to 0的否定即01\to 1輸出1根穷,滿足。
    所以滿足XOR01\to 1
異或(11→0)

最后看A=1导坟,B=1的情況(應(yīng)該輸出0):

  • 對于AND丙屿良,要輸出0只須有一個輸入是0即可。
  • 對于OR甲惫周,兩個輸入都是1尘惧,結(jié)果是1,這條線不是0递递。
  • 對于NAND乙喷橙,AND的否定,與門11\to 1的否定即11\to 0輸出0登舞,滿足贰逾。
    所以滿足XOR11\to 0

XOR異或門可以簡單記作相同為0,相異為1菠秒。它的符號是:

XOR異或門符號

邏輯門回顧

結(jié)合上一篇【科普】邏輯門電路-1疙剑,我們共講了非、或非、或言缤、與嚼蚀、與非、異或六種邏輯門電路管挟。

從符號上看他們是:

六種邏輯門電路符號

拋開非門不談驰坊,其實就是圓頭與,尖頭或哮独,否定圈拳芙。

它們的演化是從非門開始的,兩個非門輸入開關(guān)就變成了或非門皮璧,或非門加非門就變成了或門舟扎。

或非門+非門=或門

這個變化可以從下面公式中對比:

把或非門兩個輸入變成非門,就得到了與門悴务,就是把OR的兩個輸入否定掉就得到了與門睹限。

兩非+或非=與門

這個變化可以從下面公式中得知:
\begin{align} NOR&:00\to 1;01\to 0;10\to 0;11\to 0\\ AND&:11\to 1;10\to 0;01\to 0;00\to 0 \end{align}

把與門后面接一個非門,就得到與非門讯檐。


AND+NOT=NAND與非門

這個變化可以從下面公式中得知:
\begin{align} AND&:11\to 1;10\to 0;01\to 0;00\to 0\\ NAND&:11\to 0;10\to 1;01\to 1;00\to 1\\ \end{align}

XOR異或門最復(fù)雜羡疗,它串聯(lián)了或門、與非門和一個與門别洪,上面已經(jīng)仔細(xì)分析過了叨恨,不再重復(fù)。


XOR的組成

半加器 Half-adder

我們先看XOR的規(guī)則:
XOR:00\to0,01\to1,10\to1,11\to0

注意到了嗎?換個寫法:
0+0=0;1+0=1;0+1=1;1+1=0

對于二進(jìn)制來說,這是不會進(jìn)位的加法運(yùn)算帆卓!1+1=0正是忽略了向前進(jìn)位的結(jié)果,就像十進(jìn)制中的5+5=0一樣送矩。

這里的問題是看上去0+0和1+1一樣效果,都是0哪替。如何區(qū)分呢栋荸?我們引入一個新的輸出:

半加器邏輯電路圖

如上圖,添加了一個并聯(lián)的AND門凭舶,這樣0+0就會在進(jìn)位C上輸出0進(jìn)位晌块,而1+1就能輸出1進(jìn)位。這就是半加器库快,是加法器的基礎(chǔ)組成摸袁。


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