邏輯非門(mén)是所有邏輯門(mén)中最基本的，通常稱為反相緩沖器或簡(jiǎn)稱為反相器

反相NOT門(mén)是具有輸出的單輸入設(shè)備當(dāng)其單個(gè)輸入處于邏輯電平“1”時(shí)，該電平通常處于邏輯電平“1”并且變?yōu)椤暗汀钡竭壿嬰娖健?”，換句話說(shuō)，它“反轉(zhuǎn)”（補(bǔ)充）其輸入信號(hào)。 NOT門(mén)的輸出僅在其輸入處于邏輯電平“0”時(shí)再次返回“HIGH”，給出布爾表達(dá)式： A = Q。

然后我們可以將單個(gè)輸入數(shù)字邏輯NOT門(mén)的操作定義為：

“如果A不為真，則Q為真”

晶體管非門(mén)

一個(gè)簡(jiǎn)單的2輸入邏輯非門(mén)可以使用RTL電阻晶體管開(kāi)關(guān)構(gòu)建，如下所示，輸入直接連接到晶體管基極。對(duì)于 Q 的反向輸出“OFF”，晶體管必須為“ON”飽和。

邏輯非門(mén)可使用數(shù)字電路產(chǎn)生所需的邏輯功能。標(biāo)準(zhǔn)的 NOT 門(mén)有一個(gè)符號(hào)，其形狀是指向右邊的三角形，末端有一個(gè)圓圈。此圓被稱為“反轉(zhuǎn)氣泡”，在其輸出中用于 NOT ， NAND 和 NOR 符號(hào)，以表示邏輯運(yùn)算 NOT 功能。該氣泡表示信號(hào)的信號(hào)反轉(zhuǎn)（互補(bǔ)），可以出現(xiàn)在輸出端和/或輸入端之一或兩者上。

邏輯非門(mén)真值表

Q

邏輯 NOT 門(mén)提供輸入信號(hào)的補(bǔ)碼，因?yàn)楫?dāng)輸入信號(hào)為“HIGH”時(shí)，它們的輸出狀態(tài)將NOT為“HIGH”。同樣，當(dāng)它們的輸入信號(hào)為“低”時(shí)，它們的輸出狀態(tài)將NOT為“低”。由于它們是單輸入設(shè)備，邏輯 NOT 門(mén)通常不被歸類為“決定”制造設(shè)備或甚至作為門(mén)，例如 AND 或 OR 具有兩個(gè)或更多邏輯輸入的門(mén)。商用 NOT 門(mén)IC可在單個(gè)IC封裝中的4個(gè)或6個(gè)單獨(dú)的門(mén)中使用。

出現(xiàn)在“氣泡”（ o ）處上面的 NOT 門(mén)符號(hào)的末尾表示輸出信號(hào)的信號(hào)反轉(zhuǎn)（互補(bǔ)）。但是這個(gè)氣泡也可以出現(xiàn)在門(mén)輸入端，以指示 active-LOW 輸入。輸入信號(hào)的這種反轉(zhuǎn)不僅限于 NOT 門(mén)，而是可以在任何數(shù)字電路或門(mén)上使用，如圖所示，無(wú)論是在輸入還是輸出端，反轉(zhuǎn)操作都完全相同。最簡(jiǎn)單的方法是將氣泡視為一個(gè)逆變器。

使用低電平有效輸入氣泡的信號(hào)反轉(zhuǎn)

輸入反轉(zhuǎn)的氣泡符號(hào)

NAND和NOR門(mén)等效

逆變器或邏輯 NOT 門(mén)也可以使用標(biāo)準(zhǔn) NAND 和 NOR 門(mén)通過(guò)將ALL輸入連接到一個(gè)公共輸入信號(hào)，例如。

如圖所示，也可以僅使用單級(jí)晶體管開(kāi)關(guān)電路制作一個(gè)非常簡(jiǎn)單的逆變器。

當(dāng)“A”處的晶體管基極輸入為高電平時(shí)，晶體管導(dǎo)通，集電極電流流過(guò)電阻器 R ，從而連接輸出點(diǎn)“ Q ”接地，從而在“ Q ”處產(chǎn)生零電壓輸出。

同樣，當(dāng)“A”處的晶體管基極輸入為低電平（0v），晶體管現(xiàn)在切換為“OFF” “沒(méi)有集電極電流流過(guò)電阻，導(dǎo)致輸出電壓在”Q“高電平，接近+ Vcc。

然后，當(dāng)輸入電壓為”A“高電平時(shí)，輸出為” Q“將為低電平且輸入電壓為”A“低電平，”Q“處的結(jié)果輸出電壓為高電平，從而產(chǎn)生輸入信號(hào)的補(bǔ)碼或反相。

六極管施密特反相器

標(biāo)準(zhǔn)逆變器或邏輯非門(mén)，通常由不從一個(gè)狀態(tài)切換的晶體管開(kāi)關(guān)電路組成瞬間，開(kāi)關(guān)動(dòng)作總會(huì)有一些延遲。

同樣由于晶體管是基本電流放大器，它也可以在線性模式下工作，其輸入電平的任何小變化都將如果電路中存在任何噪聲，則會(huì)導(dǎo)致其輸出電平發(fā)生變化，甚至可能會(huì)多次“開(kāi)”和“關(guān)”。克服這些問(wèn)題的一種方法是使用施密特反相器或十六進(jìn)制反相器。

我們從前幾頁(yè)了解到，所有數(shù)字門(mén)只使用兩個(gè)邏輯電壓狀態(tài)，這些通常被稱為邏輯“1”和邏輯“0”在2.0v和5v之間的任何TTL電壓輸入被識(shí)別為邏輯“1 “并且任何低于0.8v的電壓輸入分別被識(shí)別為邏輯”0“。

A施密特反相器設(shè)計(jì)用于在輸入信號(hào)高于”0“時(shí)操作或切換狀態(tài)。上閾值電壓“或UTV限制，在這種情況下輸出變化并變?yōu)椤钡汀埃⒈３衷摖顟B(tài)，直到輸入信號(hào)低于”下限閾值電壓“或LTV在這種情況下輸出信號(hào)變?yōu)椤案摺钡碾娖健Q句話說(shuō)，施密特反相器在其開(kāi)關(guān)電路中內(nèi)置了某種形式的Hysteresis。

這種切換動(dòng)作上限和下限閾值提供更清潔，更快速的“開(kāi)/關(guān)”開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，使施密特反相器成為切換任何慢速上升或慢速下降輸入信號(hào)的理想選擇，因此我們可以使用施密特觸發(fā)器來(lái)轉(zhuǎn)換這些信號(hào)。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，如圖所示。

施密特逆變器

一個(gè)非常有用的應(yīng)用施密特反相器的用途是當(dāng)它們用作振蕩器或正弦波方波轉(zhuǎn)換器用作方波時(shí)鐘信號(hào)時(shí)。

施密特非門(mén)反相器振蕩器

第一個(gè)電路顯示了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的低功耗RC振蕩器，它使用施密特反相器產(chǎn)生方波輸出波形。最初電容器 C 完全放電，因此變頻器的輸入為“低”，導(dǎo)致反相輸出為“高”。當(dāng)逆變器的輸出反饋到其輸入端，電容器通過(guò)電阻器 R 時(shí)，電容器開(kāi)始充電。

當(dāng)電容器充電電壓達(dá)到閾值上限時(shí)當(dāng)變頻器改變狀態(tài)時(shí)，變頻器變?yōu)椤暗汀睜顟B(tài)，電容器開(kāi)始通過(guò)電阻器放電，直到變頻器再次變?yōu)闋顟B(tài)，直到達(dá)到下限閾值。這種由逆變器來(lái)回切換產(chǎn)生一個(gè)占空比為33％的方波輸出信號(hào)，其頻率為：?= 680 / RC 。

第二個(gè)電路將正弦波輸入（或任何振蕩輸入）轉(zhuǎn)換為方波輸出。反相器的輸入連接到分壓器網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)，該分壓器網(wǎng)絡(luò)用于設(shè)置電路的靜態(tài)點(diǎn)。輸入電容阻止輸入信號(hào)中存在的任何直流分量，只允許正弦波信號(hào)通過(guò)。

當(dāng)該信號(hào)通過(guò)逆變器的上下閾值點(diǎn)時(shí)，輸出也會(huì)從“高”變?yōu)椤暗汀钡犬a(chǎn)生方波輸出波形。該電路在輸入波形的正上升沿產(chǎn)生輸出脈沖，但是通過(guò)將第二個(gè)施密特反相器連接到第一個(gè)輸出，可以修改基本電路以在輸入信號(hào)的負(fù)下降沿產(chǎn)生輸出脈沖。 。

常用邏輯 NOT 門(mén)和逆變器IC包括：

TTL邏輯非門(mén)

74LS04六角形反轉(zhuǎn)非門(mén)

74LS14十六進(jìn)制施密特反相非門(mén)

74LS1004十六進(jìn)制反相驅(qū)動(dòng)程序

CMOS邏輯非門(mén)

CD4009六角形反轉(zhuǎn)非門(mén)

CD4069十六進(jìn)制反轉(zhuǎn)NOT門(mén)

7404 NOT Gate或逆變器

在下一個(gè)關(guān)于數(shù)字邏輯門(mén)的教程中，我們將把數(shù)字邏輯與非門(mén)功能視為用于TTL和CMOS邏輯電路以及布爾代數(shù)定義理由和真值表。