二極管橋和晶體管構建的XOR/XNOR功能

在用高于常見(jiàn)的電源電壓(如24V)設計邏輯電路時(shí)，可以結合使用標準邏輯系列與一只穩壓器，通過(guò)電平轉換器做接口。另外，如果邏輯并不太復雜，速度也不是非常高，可以用分立元件建立門(mén)控電路，直接用當前電壓運行。分立元件的AND、OR和NOT功能都相對簡(jiǎn)單明確，但XOR和XNOR功能通常需要多個(gè)AND、OR和NOT基礎功能的組合。

　　本例給出了一種不常見(jiàn)方法，用兩只電阻、四只二極管和一只晶體管，就能完成異或功能。NPN結構獲得的是XNOR運算，而PNP結構則得到XOR運算。

　　考慮圖1a中的XNOR電路。當A或B兩個(gè)門(mén)的輸入為相反邏輯態(tài)時(shí)，基射結上有一個(gè)高電壓壓降減低電壓再減1.2V，得到的電壓做正偏。晶體管導通，集電極的邏輯零電壓大約為0.6+VL+VCE，其中VL為低電壓，VCE是集射電壓。當輸入A和B為相同邏輯態(tài)時(shí)，晶體管基射結不能正偏，因此輸出Y為電源電壓。

　　圖1，XNOR(a)和XOR運算(b)的分立實(shí)現能夠使標準邏輯系列在較高電源電壓下運行。

　　集電極上6.8kΩ的選擇要看驅動(dòng)A和B輸入端的是標準TTL邏輯還是CMOS邏輯，可根據應用來(lái)選擇。CMOS4000系列能夠在5V電源下可靠地供出或吸入1mA。低速TTL可以供出0.4mA，吸入8mA。對于基極電流，一個(gè)0.4mA的邏輯1驅動(dòng)電流就足夠了，但是A或B端的邏輯0形成了射極電流，CMOS的1mA吸入電流極限就成問(wèn)題了。在有1mA凈電流，輸出負載維持在大約250μA時(shí)，必須選擇一只6.8kΩ電阻(0.75mA×6.8kΩ)才能獲得大約5V壓降。

　　然后，考慮XOR結構，此時(shí)無(wú)論A或B的邏輯0都是相對基極，而邏輯1是相對射極。Y上的邏輯1電壓為VH-0.6V-VCE，而邏輯0約為0V，但通過(guò)集電極電阻限制了電流。

　　這里的問(wèn)題是，TTL邏輯1的輸出電流大約為0.4mA，這是晶體管的射極電流。集電極電阻選10kΩ時(shí)，其電壓降可以達到近4V。這個(gè)電平足以驅動(dòng)CMOS負載，但對TTL則不然，當Y為邏輯0時(shí)，其邏輯0的輸入至少需要0.4mA的電流。10kΩ無(wú)法提供這一電流。但是，采用前面的X NOR 結構，并在Y后另加反相晶體管，就得到了XOR功能(圖1b)。XOR似乎只適用于A(yíng) 和B端的CMOS/TTL輸入，只能在輸出Y 驅動(dòng)CMOS。