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构建逻辑门只不过是将二极管逻辑与一些电阻组合起来,以实现必需的逻辑功能。图2给出了实现了逻辑“与(AND)”和逻辑“或(OR)”功能的简单电路,以及略为复杂的逻辑“异或(XOR)”功能的电路。
图2中,左边的电路实现逻辑“与”和逻辑“或”功能。要实现逻辑“与”功能,选择R3和R4的值,使得反相输入端的电压高于VDD/2。要实现逻辑“或”功能,选择可使反相输入端的电压略低于VDD/2的值。(R1和R2的值应相等)。在逻辑“与”配置中,A和B两个输入端必须同为高电平以将同相输入端的电压拉高到VDD/2之上,才能使输出变为高电平。在逻辑“或”配置中,A或B中必须至少有一个为高电平以将同相输入端的电压拉至VDD/2,才能拉高输出电平。要构建逻辑“非与(NAND)”或“非或(NOR)”电路,只需将反相和同相输入端交换即可。
图2中,右边的电路用于实现逻辑“异或”功能。如果A或B中有一个为低电平,那么反相输入端将被钳位在0.7V,若另一个输入为高电平,就会产生高电平输出。如果A和B均为高电平,那么同相输入端的电压将保持为略低于VDD,而反相输入端被拉至VDD——导致输出低电平。(注:对于任何逻辑电路,选定的电阻值应足够大以使所有电流处于1~10mA范围内,这样比较器的输出驱动电路才能容易地驱动逻辑)。
图3 同相和反相运放电路
接下来,让我们研究如何将比较器用做低频运放。只需使用一个足够低频的低通滤波器来对脉冲链进行滤波,任何占空比可变的数字信号均可被转换为直流电压。要使用比较器来构建运放,我们将使用同样的滤波器求平均功能来生成反馈和输出电压(见图3)。