晶体管上的简单 XOR 逻辑元件

“异或”逻辑元件广泛应用于各种数字设备中。然而，在某些情况下，例如，当使用更高的工作电压时，使用标准芯片是不可能的。这个问题可以通过使用离散元来解决。

如果标准的 AND 或 OR 逻辑元件很容易被二极管电阻电路取代，那么 XOR 元件的情况就复杂得多。值得注意的是，3XOR 逻辑门并非由工业制造。下面将展示如何从一组标准的离散元素中合成 2XOR 和 3XOR 元素。

图 1显示了如何从 2OR 和 2AND 逻辑元件以及 VT1 晶体管的组合中合成 2XOR 元件。反过来，元素 2OR 和 2AND 可以用离散元素中的对应元素替换。例如，二极管 D1 和 D2，以及电阻器 R1 和 Rload (Rload >> R1) 相当于一个逻辑元件 2OR，图 1。二极管 D3 和 D4，以及电阻器 R2，相当于一个逻辑元件2AND 逻辑元素。

图 1 XOR 逻辑元件及其使用分立元件的模拟。

2XOR 元件的第二种变体如图 2所示。晶体管 Q1 和 Q2 以及电阻器 R2 用作 2AND 元件。

图2 由分立元件组成的逻辑元件异或。

以下 2XOR 逻辑元件的模拟变体是在场效应（图 3）和双极（图 4）晶体管上制作的。

图 3场效应晶体管上的逻辑元件 2XOR。


图 4双极晶体管上的逻辑元件 2XOR。

显然，如果“Log. 0”电平出现在输入 X1 和 X2，“Log. 0”也将在元素的输出端被观察到。

当“Log. 1”电平应用于其输入之一，例如，X1，以及“Log.1”的信号。0”电平施加到输入端X2，该信号将通过电阻R1和二极管D1到达设备的输出Y。当然，输出电压会略低于输入电压，这在大多数情况下对数字设备的运行并不重要，尤其是在高压区域工作。

当一个“Log. 1”电平信号被施加到输入 X2，一个“Log. 0”电平信号施加到输入 X1。

如果信号是“Log. 1” 应用于设备的两个输入端，晶体管 Q1 和 Q2 都将打开并禁止输入信号通过设备的输出端。

3XOR 逻辑元件的类似物，图 5和图 6，比以前的要复杂得多，但值得考虑的是，由于执行的复杂性增加或出于其他原因，这种微电路形式的元件没有生产. 表 1（真值表）根据输入信号集表征 3XOR 逻辑元件的输出信号电平。

图 5双极晶体管上的逻辑元件 3XOR。


图 6场效应晶体管上的逻辑元件 3XOR。


表 1 3XOR 逻辑元件的真值表。