Digital-electronics 简明教程
XOR Gate in Digital Electronics
在数字电子学中， XOR gate 是用于确定两个信号之间的差异性的派生逻辑门。
在本章中，我们将学习异或门的理论和操作。让我们从异或门的基本定义入手。
What is an XOR Gate?
异或门是数字电子学中的一种逻辑门，具有两个输入和一个输出。只有当两个输入均不相同的时候，异或门的输出才为高电平或逻辑 1。对于相同的输入，异或门的输出为低电平或逻辑 0。
异或门也称为互斥或门或 Ex-OR 门。这种逻辑门广泛用于像加法器和减法器那样的数字算术电路中。
由于只有在两个输入都相异的时候异或门的输出才会变高，因此它也被称为 inequality detector 。
值得注意的是，没有三输入或多个输入的异或门。因此，当我们需要针对两个以上输入变量使用异或门时，我们会使用两个或两个以上两输入异或门。
Truth Table of XOR Gate
异或门的真值表是一张表，它表示其输入和输出之间的关系。
异或门的真值表如下所示 −
Inputs |
Output |
A |
B |
Y |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
从这个真值表中，我们可以看出，只有当两个输入都相异的时候，异或门的输出才为高电平或逻辑 1。当两个输入都相同时，输出为低电平或逻辑 0。
Boolean Expression of XOR Gate
布尔表达式是一种逻辑函数，以数学方式表示异或门的输入和输出之间的关系。
以下等式被称为异或门的布尔表达式。
\mathrm{Y \: = \: A \oplus B}
此方程式也可表示为以下形式 −
\mathrm{Y \: = \: AB' \: + \: A’B \: = \: A \bar{B} \: + \: \bar{A}B}
此处，符号“$\mathrm{\oplus}$”表示 XOR 运算。
Working of XOR Gate
下面介绍不同输入组合的 XOR 门的详细工作原理 −
-
如果 A = 0 且 B = 0，则 XOR 门的输出为 Y = 0。
-
如果 A = 0 且 B = 1，则 XOR 门的输出为 Y = 1。
-
如果 A = 1 且 B = 0，则 XOR 门的输出为 Y = 1。
-
如果 A = 1 且 B = 1，则 XOR 门的输出为 Y = 0。
从这个解释中，我们可以看到 XOR 门的输出只有在输入不同时才会变为高电平或逻辑 1。
XOR Gate as an Inverter
XOR 门还可以用作反相器。XOR 运算有一种属性，即
\mathrm{A \: \oplus \: 1 \: = \: \bar{A}}
因此，通过利用此属性，我们可以得出这样的结论：如果 XOR 门的一个输入线上连接到逻辑 1，并将输入信号应用到另一输入线上。然后，XOR 门将应用信号的反相版本产生为输出。
下图显示了 XOR 门作为反相器时的操作。
XOR Gate as a Buffer
缓冲器门是一种产生与输入相同的输出的逻辑门。它用来在输入和输出之间提供一些延迟。
XOR 逻辑有一种属性，即
\mathrm{A \: \oplus \: 0 \: = \: A}
因此，如果 XOR 门的两条输入线中的一条连接到逻辑 0，并且将输入信号应用到另一条输入线上。然后，XOR 门会产生与输入相同的输出。
XOR 门作为缓冲器逻辑的操作在以下图形中说明。
XOR Gate using Switches
我们还可以使用电池、两个简单的开关和一个灯来实现 XOR 门逻辑。
下图中描绘了用开关搭建的异或门电路图。
在这个开关电路中，如果开关 A 和 B 处于同等级别（0 或 1），灯泡将不会点亮。此状态代表低或逻辑 0 输出。
如果开关 A 和 B 处于不同级别，即， A 为 0 且 B 为 1 或 A 为 1 且 B 为 0。那么，我们可以看到有一个闭路供电流流经灯泡，从而让灯泡亮起。这代表高或逻辑 1 输出。
因此，以上所示电路实施异或逻辑函数。