邏輯電路
邏輯電路是一種離散信號的傳遞和處理,以二進(jìn)制為原理、實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號邏輯運(yùn)算和操作的電路。分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。前者由最基本的“與門”電路、“或門”電路和“非門”電路組成,其輸出值僅依賴于其輸入變量的當(dāng)前值,與輸入變量的過去值無關(guān)—即不具記憶和存儲功能;后者也由上述基本邏輯門電路組成,但存在反饋回路—它的輸出值不僅依賴于輸入變量的當(dāng)前值,也依賴于輸入變量的過去值。由于只分高、低電平,抗干擾力強(qiáng),精度和保密性佳。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、通信、自動化和儀表等方面。最基本的有與電路、或電路和非電路。
MOS管邏輯電路解析
MOS管構(gòu)成的各種基本MOS管邏輯電路必須熟記于心,才能夠更熟練的看懂芯片的框圖。場效應(yīng)管(Field-Effect Transistor)通過不同的搭配可以構(gòu)成各種各樣的門電路,如開篇所說,這些最基本的單元電路或許是現(xiàn)代IC的基礎(chǔ)。以下的電路形式在常用的74系列的芯片中大量存在著,之后介紹的OD門,緩沖器則常見于芯片的GPIO口等管腳的設(shè)計(jì)。
(一)MOS管邏輯電路-MOS管構(gòu)成的與門、或門電路
與門可以由六個管子構(gòu)成,通過示意圖應(yīng)該能更清楚看出與門的工作示意圖,然后由真值表可以看出輸入輸出的對應(yīng)關(guān)系。本文中給出與門的對應(yīng)電路,如有興趣,大家可以思考或門的電路結(jié)構(gòu),其實(shí)二者是存在對應(yīng)關(guān)系的。
(二)反相器
下圖則給出了反相器的電路圖,輸入和輸出狀態(tài)相反,謂之反相器。
電路分析:
輸入Vi為低電平時(shí),上管導(dǎo)通,下管截止,輸出為高電平;輸入Vi為高電平時(shí),上管截止,下管導(dǎo)通,輸出為低電平。
(三)與非門
下圖則給出了與非門的電路圖,與非門也就是同為零,異為一。
當(dāng)A,B輸入均為低電平時(shí),1,2管導(dǎo)通,3,4管截止,C端電壓與Vdd一致,輸出高電平。當(dāng)A輸入高電平,B輸入低電平,1,3管導(dǎo)通,2,4管截止,C端電位與1管的漏極保持一致,輸出高電平。當(dāng)A輸入低電平,B輸入高電平,2,4導(dǎo)通,1,3管截止,C端電位與2管的漏極保持一致,輸出高電平。當(dāng)A,B輸入均為高電平時(shí),1,2管截止,3,4管導(dǎo)通,C端電壓與地一致,輸出低電平。
(四)緩沖器Buffer
CMOS緩沖器(buffer),緩沖器跟反相器是對立的,緩沖器輸入與輸出相同,反相器輸入與輸出相反。
電路分析:
前面一級Q1,Q2組成了一個反相器;后面一級Q3,Q4又構(gòu)成了一個反相器,相當(dāng)于反了兩次相,于是又還原了。
(五)漏極開路門
漏極開路門是一個十分經(jīng)典常用的電路,常見于主芯片的GPIO口或者單片機(jī)的GPIO口的設(shè)計(jì)中。要最重要的一點(diǎn)就是:漏極開路是高阻態(tài),一般應(yīng)用需要接上拉電阻。
【漏極開路門的應(yīng)用-線與邏輯】Z=z1z2z3
“線與”邏輯是因?yàn)槎鄠€邏輯單元的輸出的三極管,共用一個上拉電阻,只要一個邏輯單元輸出低電平,即集電極(漏極)開路輸出的管子導(dǎo)通,那么輸出低電平;而只有全部單元截止,輸出端被上拉電阻置為高電平,這是一個很實(shí)用的電路,可以用于邏輯仲裁等電路系統(tǒng)中。
MOS管邏輯電路-組合邏輯電路分析方法
在asic設(shè)計(jì)和pld設(shè)計(jì)中組合邏輯電路設(shè)計(jì)的最簡化是很重要的,在設(shè)計(jì)時(shí)常要求用最少的邏輯門或?qū)Ь€實(shí)現(xiàn)。在asic設(shè)計(jì)和pld設(shè)計(jì)中需要處理大量的約束項(xiàng),值為1或0的項(xiàng)卻是有限的,提出組合邏輯電路設(shè)計(jì)的一種新方法。與邏輯表示只有在決定事物結(jié)果的全部條件具備時(shí),結(jié)果才發(fā)生的因果關(guān)系。輸出變量為1的某個組合的所有因子的與表示輸出變量為1的這個組合出現(xiàn)、所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn),因而可以表示輸出變量為1的這個組合。
組合邏輯電路的分析分以下幾個步驟:
(1)有給定的邏輯電路圖,寫出輸出端的邏輯表達(dá)式;
(2)列出真值表;
(3)通過真值表概括出邏輯功能,看原電路是不是最理想,若不是,則對其進(jìn)行改進(jìn)。
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