什么是门电路?最基本的门电路有哪些?门电路有何用途?

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门电路是一种具有多个输入端和一个输出端的开关电路，当输入信号之间满足某一特定关系时，门电路才有信号输出，否则无信号输出，如图所示。门电路的控制信号的通过与通不过，这好像是在满足一定的条件时才会打开的门一样，故称门电路。

    最基本的门电路有与门、或门和非门三种，利用各种门电路进行一定的组合，可以实现对各种信号的逻辑控制。

    图    门电路

我们现在的手机、电脑等数码产品，之所以有如此强大的功能，主要原因是内部有超大规模集成电路，来实现底层的逻辑运算。比如CPU和GPU。而大量的逻辑运算，就可以完成智能和神奇的任务。所以我们能如此享受生活，归根到底，要感谢超大规模集成电路。而这种电路的基本组成部分，就是门电路。
在门电路中，对于电压的高低，会转化成数字1和0来处理。而所有的门，都是以非门为基础搭建起来的，因为非门是最容易实现的门。

非门电路符号
虽然非门只有输入和输出两个接口，但是实际上省略了电源和地。比较详细的非门电路看起来是这样的：


当然，这只是非门的一种实现方式，这里用到的是NPN型三极管。如果用N沟道MOS管也是可以的，而且后者在大规模集成电路中更常用，因为能耗极低。中学知识中不会讲到三极管或者MOS管，但是高低电压和电阻肯定是懂的。三极管在这种工况下，可以暂时简单理解为一个受电压控制的开关，电压高就导通，电压低就不导通。而开关对中学生来说肯定也不陌生。
这个非门的工作原理是，A端输入高电平1，三极管导通，F端通过三极管接地，输出低电平0。A端输入低电平0，三极管不导通，F端通过Rc接电源，输出高电平1。
总结下来就是，F的电压总是和A的相反，这就是典型的非门特性。
至于与门和或门，还有异或门和触发器等，都是以非门为模块搭建起来的，比如下面这个与门电路：

就是这种门电路，复制千万次上亿次，就可以实现复杂的逻辑功能。当然，如何让这些门电路互相连接起来，这就是芯片工程师的任务了。