【每日电路赏析】三极管实现的或门电路

电路

`大家都知道集成电路或者说IC是由许多小电路放在一个小封装里来共同完成一项任务的。比如运算放大器或是555定时器IC等，就是由许多晶体管，触发器与逻辑门及其它数字电路组成的。比如触发器就可以用逻辑门组成，而逻辑门本身则可以用少许晶体管组成。

逻辑门是许多数字电路的基础。从基本的触发器到单片机逻辑门等。它们代表了输入与输出间的数字逻辑关系。逻辑门有许多种，每种都有不同的公用。但本文我们要着重探讨的是或门，我们要用三极管来打造一个或门。

或逻辑门
或门实现了布尔分离，能让我们找出两个输入中的最大值。

或门符号

或门的电路符号入上，其中弯曲的一端为输入端，尖锐的一端为输出端。或门遵循的逻辑很简单，如果有一个输入为1，那么输出为真。或门的真值表如下。

或门真值表

输入不一定只有两个，但如果任一输入为真则输出为真。

所需元器件

NPN小信号三极管（2N2222，BC547等）
1kΩ电阻
10kΩ电阻

三极管或门电路图
这是我们三极管组成的或门电路的初版，它由两个并联的射极跟随器与一个共同的射极电阻组成。

以上电路图展示了用NPN三极管打造或门的最简单方法。当输出A为高时，一股小电流会流经三极管Q22的基极。这会使Q22导通，从而（相对）较大的电流从集极流向射极。通过射极电阻时电流会降低。射极电阻间的电压为Vcc-0.7V，所以输出跟随输入，增益只比单位增益少一点。当输入B为高的时候也会发生相同的情况。当两个输入都为高时，两个三极管都被激活，但射极电阻上的压降仍然不变，输出依然为高。

情况1：当两输入都为低，输出为低

情况2：当一个输入为低，另一输入为高时，输出为高

情况3：当两输入为高时，输出为高。

三极管组成的或门——改进版

我们之前谈到的电路是或门的另一实现方式，但这种电路在IC的生产中却很少用到，这不是没有缘由的。如果我们将一个输入接到Vcc上，将一个开关接到另一输入上，检测输入，开关以及开关的上升沿，我们就会发现到一个小问题。

输出变高一段时间后，并不会对输入有瞬间的响应。输出端察觉到输入端变化所需要的时间即传播延迟。当去掉输入时也会发生相同的情况，输出需要过一段时间后才能回归零电位。

这种情况发生的原因是三极管的基极电容。一个解决方法就是减少所有电阻的值，这样流经的电流更高所以电容充电速度更快。但这会导致更多的能量耗散。为了规避这一问题，我们与基极的电阻并联两个小（<10nF）“加速”电容来减少存储能量的时间。

另一个问题是电路的灌电流没有拉电流那么多。拉电流不是问题因为不止一个三极管会被导通（当至少一个输入为高时）且直接与输出相连，所以输出可以提供足够的电流。

然而，当三极管关断时，只有1kΩ的电阻下拉输出，而且灌电流也被限制。为了让这个过程更加对称，我们加入了一个推挽级。这些改动极大地降低了上升与下降时的传播延迟。

或门的应用

和与门一样，或门也是所有逻辑电路中的重要组成部分。比如需要监测一个10输入的单片机，那么10输入的或门可以告知控制器是否有一个输入为高，而不需要用到十个输入引脚。

还有一个有趣的应用就是汽车。安全带指示灯会在所有门都关上的时候才熄灭。

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