与门电路原理

『壹』 二极管“与”门电路的工作原理

二极管与门电路的工作原理用的是二极管的正向导通特性，即
当A、B都置为高电平时，二极管截止，Y输出为高电平；
当A、B中最少有一个置为低电平时，二极管导通，电阻承担了高电平电压，所以输出低电平。

『贰』 由二极管构成的与门的工作原理

由二极管构成的与门电路如下图，由于二极管的单向导电性，而且二极管在导通状态下的电阻远小于线性电阻R的阻值，在A、B两个输入端中只要有任意一个为低电平，就会通过DA或DB把Y点的电平拉低，即使另一个输入端为高电平，也会由于电压反向偏置而处于截止状态，不能拉高Y点电平。只有A、B都为高电平时，才会由+5V电压通过R把Y点的电压拉高。这样A、B两个输入端和输出端Y之间就形成了与门的逻辑关系。

『叁』 门电路工作原理

第五节 CMOS逻辑门电路
http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0321/course/_source/web/lesson/char2/j6.htm 看看把

CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后 ，所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件，从发展趋势来看，由于制造工艺的改进，CMOS电路的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件 。CMOS电路的工作速度可与TTL相比较，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。此外，几乎所有的超大规模存储器件 ，以及PLD器件都采用CMOS艺制造，且费用较低。
早期生产的CMOS门电路为4000系列 ，随后发展为4000B系列。当前与TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可与TTL器件交换使用。下面首先讨论CMOS反相器，然后介绍其他CMO逻辑门电路。

MOS管结构图

MOS管主要参数：

1.开启电压VT
·开启电压（又称阈值电压）：使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；
·标准的N沟道MOS管，VT约为3～6V；
·通过工艺上的改进，可以使MOS管的VT值降到2～3V。

2. 直流输入电阻RGS
·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比
·这一特性有时以流过栅极的栅流表示
·MOS管的RGS可以很容易地超过1010Ω。

3. 漏源击穿电压BVDS
·在VGS=0（增强型）的条件下 ，在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS
·ID剧增的原因有下列两个方面：
（1）漏极附近耗尽层的雪崩击穿
（2）漏源极间的穿通击穿
·有些MOS管中，其沟道长度较短，不断增加VDS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区，使沟道长度为零，即产生漏源间的穿通，穿通后
，源区中的多数载流子，将直接受耗尽层电场的吸引，到达漏区，产生大的ID

4. 栅源击穿电压BVGS
·在增加栅源电压过程中，使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS，称为栅源击穿电压BVGS。

5. 低频跨导gm
·在VDS为某一固定数值的条件下 ，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导
·gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力
·是表征MOS管放大能力的一个重要参数
·一般在十分之几至几mA/V的范围内

6. 导通电阻RON
·导通电阻RON说明了VDS对ID的影响 ，是漏极特性某一点切线的斜率的倒数
·在饱和区，ID几乎不随VDS改变，RON的数值很大 ，一般在几十千欧到几百千欧之间
·由于在数字电路中 ，MOS管导通时经常工作在VDS=0的状态下，所以这时的导通电阻RON可用原点的RON来近似
·对一般的MOS管而言，RON的数值在几百欧以内

7. 极间电容
·三个电极之间都存在着极间电容：栅源电容CGS 、栅漏电容CGD和漏源电容CDS
·CGS和CGD约为1～3pF
·CDS约在0.1～1pF之间

8. 低频噪声系数NF
·噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的
·由于它的存在，就使一个放大器即便在没有信号输人时，在输 出端也出现不规则的电压或电流变化
·噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示，它的单位为分贝（dB）
·这个数值越小，代表管子所产生的噪声越小
·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数
·场效应管的噪声系数约为几个分贝，它比双极性三极管的要小

一、CMOS反相器

由本书模拟部分已知，MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路。
下图表示CMOS反相器电路，由两只增强型MOSFET组成，其中一个为N沟道结构，另一个为P沟道结构。为了电路能正常工作，要求电源电压VDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和，即
VDD＞(VTN＋|VTP|) 。

1.工作原理

首先考虑两种极限情况：当vI处于逻辑0时 ，相应的电压近似为0V；而当vI处于逻辑1时，相应的电压近似为VDD。假设在两种情况下N沟道管 TN为工作管P沟道管TP为负载管。但是，由于电路是互补对称的，这种假设可以是任意的，相反的情况亦将导致相同的结果。
下图分析了当vI=VDD时的工作情况。在TN的输出特性iD—vDS（vGSN＝VDD）(注意vDSN=vO)上 ，叠加一条负载线，它是负载管TP在 vSGP=0V时的输出特性iD－vSD。由于vSGP＜VT（VTN=|VTP|=VT），负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。两条曲线的交点即工作点。显然，这时的输出电压vOL≈0V（典型值＜10mV ，而通过两管的电流接近于零。这就是说，电路的功耗很小（微瓦量级）

下图分析了另一种极限情况，此时对应于vI＝0V。此时工作管TN在vGSN＝0的情况下运用，其输出特性iD－vDS几乎与横轴重合 ，负载曲线是负载管TP在vsGP＝VDD时的输出特性iD－vDS。由图可知，工作点决定了VO＝VOH≈VDD；通过两器件的电流接近零值 。可见上述两种极限情况下的功耗都很低。

由此可知，基本CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元，其输出电压接近于零或+VDD，而功耗几乎为零。

2.传输特性

下图为CMOS反相器的传输特性图。图中VDD=10V，VTN=|VTP|=VT=
2V。由于 VDD＞（VTN＋|VTP|），因此，当VDD-|VTP|>vI>VTN 时,TN和TP两管同时导通。考虑到电路是互补对称的，一器件可将另一器件视为它的漏极负载。还应注意到，器件在放大区（饱和区）呈现恒流特性，两器件之一可当作高阻值的负载。因此，在过渡区域，传输特性变化比较急剧。两管在VI=VDD/2处转换状态。

3.工作速度

CMOS反相器在电容负载情况下，它的开通时间与关闭时间是相等的，这是因为电路具有互补对称的性质。下图表示当vI=0V时 ，TN截止，TP导通，由VDD通过TP向负载电容CL充电的情况。由于CMOS反相器中，两管的gm值均设计得较大，其导通电阻较小，充电回路的时间常数较小。类似地，亦可分析电容CL的放电过程。CMOS反相器的平均传输延迟时间约为10ns。

二、CMOS门电路

1.与非门电路

下图是2输入端CMOS与非门电路，其中包括两个串联的N沟道增强型MOS管和两个并联的P沟道增强型MOS管。每个输入端连到一个N沟道和一个P沟道MOS管的栅极。当输入端A、B中只要有一个为低电平时，就会使与它相连的NMOS管截止，与它相连的PMOS管导通，输出为高电平；仅当A、B全为高电平时，才会使两个串联的NMOS管都导通，使两个并联的PMOS管都截止，输出为低电平。

因此，这种电路具有与非的逻辑功能，即
n个输入端的与非门必须有n个NMOS管串联和n个PMOS管并联。

2.或非门电路

下图是2输入端CMOS或非门电路。其中包括两个并联的N沟道增强型MOS管和两个串联的P沟道增强型MOS管。

当输入端A、B中只要有一个为高电平时，就会使与它相连的NMOS管导通，与它相连的PMOS管截止，输出为低电平；仅当A、B全为低电平时，两个并联NMOS管都截止，两个串联的PMOS管都导通，输出为高电平。
因此，这种电路具有或非的逻辑功能，其逻辑表达式为

显然，n个输入端的或非门必须有n个NMOS管并联和n个PMOS管并联。
比较CMOS与非门和或非门可知，与非门的工作管是彼此串联的，其输出电压随管子个数的增加而增加；或非门则相反，工作管彼此并联，对输出电压不致有明显的影响。因而或非门用得较多。

3.异或门电路

上图为CMOS异或门电路。它由一级或非门和一级与或非门组成。或非门的输出。而与或非门的输出L即为输入A、B的异或

如在异或门的后面增加一级反相器就构成异或非门，由于具有的功能，因而称为同或门。异成门和同或门的逻辑符号如下图所示。

三、BiCMOS门电路

双极型CMOS或BiCMOS的特点在于，利用了双极型器件的速度快和MOSFET的功耗低两方面的优势，因而这种逻辑门电路受到用户的重视
。

1.BiCMOS反相器

上图表示基本的BiCMOS反相器电路，为了清楚起见，MOSFET用符号M表示BJT用T表示。T1和T2构成推拉式输出级。而Mp、MN、M1、M2所组成的输入级与基本的CMOS反相器很相似。输入信号vI同时作用于MP和MN的栅极。当vI为高电压时MN导通而MP截止；而当vI为低电压时,情况则相反，Mp导通，MN截止。当输出端接有同类BiCMOS门电路时，输出级能提供足够大的电流为电容性负载充电。同理，已充电的电容负载也能迅速地通过T2放电。
上述电路中T1和T2的基区存储电荷亦可通过M1和M2释放，以加快
电路的开关速度。当vI为高电压时M1导通，T1基区的存储电荷迅速消散。这种作用与TTL门电路的输入级中T1类似。同理 ，当vI为低电压时，电源电压VDD通过MP以激励M2使M2导通，显然T2基区的存储电荷通过M2而消散。可见，门电路的开关速度可得到改善。

2.BiCMOS门电路

根据前述的CMOS门电路的结构和工作原理，同样可以用BiCMOS技术实现或非门和与非门。如果要实现或非逻辑关系，输入信号用来驱动并联的N沟道MOSFET，而P沟道MOSFET则彼此串联。正如下图所示的
2输入端或非门。

当A和B均为低电平时，则两个MOSFET MPA和MPB均导通，T1导通而MNA和MNB均截止，输出L为高电平。与此同时，M1通过MPA和MpB被VDD所激励，从而为T2的基区存储电荷提供一条释放通路。
另一方面，当两输入端A和B中之一为高电平时 ，则MpA和MpB的通路被断开，并且MNA或MNB导通，将使输出端为低电平。同时，M1A或M1B为T1的基极存储电荷提供一条释放道路。因此 ，只要有一个输入端接高电平，输出即为低电平。

四、CMOS传输门

MOSFET的输出特性在原点附近呈线性对称关系，因而它们常用作模拟开关。模拟开关广泛地用于取样——保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。下面着重介绍CMOS传输门。

所谓传输门（TG）就是一种传输模拟信号的模拟开关。CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成，如上图所示。TP和TN是结构对称的器件，它们的漏极和源极是可互换的。设它们的开启电压|VT|=2V且输入模拟信号的变化范围为-5V到+5V 。为使衬底与漏源极之间的PN结任何时刻都不致正偏 ，故TP的衬底接+5V电压，而TN的衬底接-5V电压 。两管的栅极由互补的信号电压（+5V和-5V）来控制，分别用C和表示。
传输门的工作情况如下：当C端接低电压-5V时TN的栅压即为-5V，vI取-5V到+5V范围内的任意值时，TN均不导通。同时,TP的栅压为+5V
，TP亦不导通。可见，当C端接低电压时，开关是断开的。
为使开关接通，可将C端接高电压+5V。此时TN的栅压为+5V ，vI在-5V到+3V的范围内，TN导通。同时TP的棚压为-5V ，vI在-3V到+5V的范围内TP将导通。
由上分析可知，当vI＜-3V时，仅有TN导通，而当vI＞+3V时，仅有TP导通当vI在-3V到+3V的范围内，TN和TP两管均导通。进一步分析
还可看到，一管导通的程度愈深，另一管的导通程度则相应地减小。换句话说，当一管的导通电阻减小，则另一管的导通电阻就增加。由于两管系并联运行，可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数。这是CMOS传输出门的优点。
在正常工作时，模拟开关的导通电阻值约为数百欧，当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时，可以忽略不计。
CMOS传输门除了作为传输模拟信号的开关之外，也可作为各种逻辑电路的基本单元电路。

『肆』 用二级管实现的“与”门电路的具体原理是什么详细一点，详解必采纳！

你好：

——★1、请看附图所示的由二极管组成的 “二与门” 逻辑电路：IN1 、IN2 为两个输入端，OUT 是输出端。

——★2、当输入端有一个，或两个为低电位 0 时，二极管导通、输出端被钳位至低电位 0 ；当输入端 IN1 与 IN2 都是高电位 1 时，输出端就是高电位 1 了。这就是二极管组成的二输入端 “与门” 电路。

『伍』 基本门电路原理

实现基本和常用逻辑运算的电子电路，叫逻辑门电路。 在数字电路中，所谓"门"就是只能实现基本逻辑关系的电路。

逻辑门可以用电阻、电容、二极管、三极管等分立原件构成，成为分立元件门。也可以将门电路的所有器件及连接导线制作在同一块半导体基片上，构成集成逻辑门电路

用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路称为门电路。常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门，现分别把各个门电路介绍如下

一：与门

与门又称"与电路"、逻辑"与"电路。是执行"与"运算的基本逻辑门电路。有多个输入端，一个输出端。当所有的输入同时为高电平（逻辑1）时，输出才为高电平，否则输出为低电平（逻辑0）

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
二：或门：

或门又称或电路、逻辑或电路。如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做"或"逻辑关系。具有"或"逻辑关系的电路叫做或门。或门有多个输入端，一个输出端，只要输入中有一个为高电平时（逻辑"1"），输出就为高电平（逻辑"1"）；只有当所有的输入全为低电平（逻辑"0"）时，输出才为低电平（逻辑"0"）。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
三：非门

非门实现逻辑代数非的功能，即输出始终和输入保持相反。当输入端为高电平（逻辑"1"）时，输出端为低电平（逻辑"0"）；反之，当输入端为低电平（逻辑"0"）时，输出端则为高电平（逻辑"1"）。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
四：与非门

与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与非运算输入要求有两个，如果输入都用0和1表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘积。如1和1（两端都有信号），则输出为0；1和0，则输出为1；0和0，则输出为1。与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算，再对与运算结果进行非运算的结果。简单说，与非与非，就是先与后非。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
五：或非门

或非门是数字逻辑电路中的基本元件，实现逻辑或非功能。有多个输入端，1个输出端，多输入或非门可由2输入或非门和反相器构成。只有当两个输入A和B为低电平（逻辑0）时输出为高电平（逻辑1）。也可以理解为任意输入为高电平（逻辑1），输出为低电平（逻辑0）。

基本逻辑门电路
基本逻辑门电路
六：异或门

异或门是数字逻辑中实现逻辑异或的逻辑门。有多个输入端、1个输出端，多输入异或门可由2输入异或门构成。若两个输入的电平相异，则输出为高电平1；若两个输入的电平相同，则输出为低电平0。亦即，如果两个输入不同，则异或门输出高电平1。

虽然异或不是开关代数的基本运算之一，但是在实际运用中相当普遍地使用分立的异或门。大多数开关技术不能直接实现异或功能，而是使用多个门设计。

『陆』 什么是非门，与门，或门，与非门 它们的物理原理

逻辑电路里门就是开关的意思，下面用一般电路来解释

1. 与门

   只有当两个开关都闭合时，电灯才会亮，就是两个开关串联

2. 或门

   只需要一个开关闭合，电灯就会点亮，就是两个开关并联

3. 非门

   只有在开关断开时，电灯才会亮，就是一个开关和电灯并联

4. 与非门和或非门从名字里就可以看出它们是上面三种门电路中的组合，就是将对应的两种电路串联起来就行

门电路主要用于数字电路中，开关的断开记为“0”，闭合记为“1”，因此对应会有一组0,1组合，叫做真值表

『柒』 二极管的与门电路

以二极管实现为例，与门的实现原理为:

如图：为二极管与门电路，Vcc = 5v，R1 = 3K9, 假设3v及以上代表高电平，0.7及以下代表低电平。下面根据图中情况具体分析一下：

1. Ua=Ub=0v时，D1，D2正向偏置，两个二极管均会导通，此时Uy为电位为0.7v.，输出为低电平

2.当Ua，Ub一高一低时，不妨假设Ua = 3v，Ub = 0v，这时不妨先从D2开始分析，

D2会导通，导通后D2压降将会被限制在0.7v，那么D1由于右边是0.7v左边是3v所以会反向偏置而截止，因此最后Uo为0.7v低电平输出，这里也可以从D1开始分析，如果D1导通，那么Uy应当为3.7v，此时D2将导通，那么D2导通，压降又会变回0.7，最终状态Uo仍然是0.7v.输出低电平，此时D1马上截止。

3. Va=Vb=3v，这个情况很好理解， D1，D2都会正偏，Uy被限定在3.7V。

总结(借用个定义)：通常二极管导通之后，如果其阴极电位是不变的，那么就把它的阳极电位固定在比阴极高0.7V的电位上;如果其阳极电位是不变的，那么就把它的阴极电位固定在比阳极低0.7V的电位上，人们把导通后二极管的这种作用叫做钳位。(特别说明:压差大的二极管先导通，先钳位，先导通的二极管具有电路控制权)

『捌』 与门,非门,或门的工作原理是什么请问可以用中学知识解释清楚吗

与门，非门，或门的工作原理：用“1”表示高电势、“0”表示低电势，可得图10－13乙与门电路的真值表。图丙是与门的图形符号，丁是曾用过的与门图形符号。可以用中学知识解释清楚。

与门只有当两个开关都闭合时，电灯才会亮，就是两个开关串联。

或门只需要一个开关闭合，电灯就会点亮，就是两个开关并联。

非门只有在开关断开时，电灯才会亮，就是一个开关和电灯并联。

与非门和或非门从名字里就可以看出它们是上面三种门电路中的组合，就是将对应的两种电路串联起来就行。

门电路主要用于数字电路中，开关的断开记为“0”，闭合记为“1”，因此对应会有一组0，1组合，叫做真值表。

定义

与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与非运算输入要求有两个，如果输入都用0和1表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘积。如1和1（两端都有信号），则输出为0；1和0，则输出为1；0和0，则输出为1。与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算，再对此与运算结果进行非运算的结果。简单说，与非与非，就是先与后非。

『玖』 请问二极管与门电路的原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的pn结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于pn结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

门电路几乎可以组成数字电路里面任何一种复杂的功能电路，包括类似于加法、乘法的运算电路，或者寄存器等具有存储功能的电路，以及各种自由的控制逻辑电路，都是由基本的门电路组合而成的。

(9)与门电路原理扩展阅读：

二极管的应用：

（1）电子用品中的应用

发光二极管在电子用品中一般用作屏背光源或作显示、照明应用。从大型的液晶电视、电脑显示屏到媒体播放器MP3、MP4以及手机等的显示屏都将发光二极管用作屏背光源。

（2）汽车以及大型机械中的应用

发光二极管在汽车以及大型机械中得到广泛应用。汽车以及大型机械设备中的方向灯、车内照明、机械设备仪表照明、大前灯、转向灯、刹车灯、尾灯等都运用了发光二极管。主要是因为发光二极管的响应快、使用寿命长（一般发光二极管的寿命比汽车以及大型机械寿命长）。

（3）煤矿中的应用

由于发光二极管较普通发光器件具有效率高、能耗小、寿命长、光度强等特点，因此矿工灯以及井下照明等设备使用了发光二极管。虽然还未完全普及，但在不久将得到普遍应用，发光二极管将在煤矿应用中取代普通发光器件。

『拾』 请学电子的专家说一下，与门，非门，与非门的详细原理。还有它们相互之间的运用方法。

楼上的回答很正确，但是估计提这个问题的楼主不是学电子专业的，看了这个回答可能还是摸不着头脑。在上述答案的基础上再补充一点。
所谓与门，非门，与非门是一种基本数字逻辑电路，能实现逻辑功能运算，就如代数里的加减运算一样。要了解这些概念，可以查阅《数字电子技术基础》这门课的课本，这是电子专业的一门基础课，这个问题是数电里最基本的概念，是不需要专家来回答的。
在数电里，电平信号只由高电平VH和低电平VL两个值，分别表示二进制的0和1，VH表示1，VL表示0，则是正逻辑，反之则是负逻辑。
与门，非门，与非门是电路，是实现数字逻辑里与、非、与非运算的电路。所谓数字逻辑也就是用二进制的数值来表示人类的逻辑思维，因之形成了逻辑代数或叫布尔代数。
既然是运算电路，势必有输入信号和输出信号，不同的逻辑门对不同的输入信号运算的输出依据功能不同而输出不同，这好比你按计算器，输入不同的数字，选择不同的运算符，你得到的结果也不一样，而对于同一运算符，输入与输出的关系是有同一规律的。数字逻辑门的输入信号可以是多个（非门只有一个输入信号），而输出只有一个，而输入和输出的取值范围只限定在｛0，1｝集合内。按照正逻辑体系，0，表示逻辑的“假”，1，表示逻辑的“真”，负逻辑则相反。
数字逻辑门还有或门，异或门，同或门，或非门，与或非门等，不同逻辑门输入与输出之间的关系表也就是真值表。
与逻辑：输入全为真，输出才为真，即全1出1，有0出0。
非：输入为0，则输出为1，输入为1，则输出为0，即将“真”变“假”，“假”变“真”
与非：所有条件一起满足时，输出变非，亦即所有输入全为1，输出为0，也就是全1出0，有0出1。
至于运用方面，比如声光控开关，一个光敏传感器，一个话筒电路，要求1，只在夜晚路灯才开，2，有人声或脚步声才开，这两个要求同时满足就是与逻辑，就可以用与门控制，光敏无光照时输出高电平，话筒电路有声时输出高电平，则与门输出高电平，驱动开关器件（可控硅或IGBT)点亮路灯.
非：如自动水位控制电路，当水箱水位达到设定位置，水位传感器输出0，关闭抽水电动机。
正逻辑的与门就是负逻辑的与非门。