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  • 邏輯門電路,門電路原理,門電路實例圖解
    • 發(fā)布時間:2024-04-10 22:07:54
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    邏輯門電路,門電路原理,門電路實例圖解
    用以實現(xiàn)基本邏輯運算和復合邏輯運算的單元電路稱為門電路。
    門電路是數(shù)字電路中最基本的邏輯單元。它可以使輸出信號與輸入信號之間產(chǎn)生一定的邏輯關系。
    在數(shù)字電路中,信號大都是用電位(電平)高低兩種狀態(tài)表示,利用門電路的邏輯關系可以實現(xiàn)對信號的轉(zhuǎn)換。
    常用的門電路在邏輯功能上有與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等幾種。
    門電路的分類
    分立元件門電路:用分立的元件和導線連接起來構成的門電路。
    集成門電路:把構成門電路的元器件和連線都制作在一塊半導體 芯片上,再封裝起來,便構成了集成門電路。現(xiàn)在使用最多的是CMOS和TTL集成門電路。
    門電路原理
    實際應用的門電路都是集成電路。在集成電路設計過程中,將復雜的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)字電路時,不管是手工設計還是EDA工具自動設計,通常要用到七種基本邏輯(與、或、非、與非、或非、同或、異或)的圖形表示,在電路術語中這些邏輯操作符號被稱作門,對應的具體電路就叫做門電路,包括某個基本邏輯或者多個基本邏輯組合的復雜邏輯。比如實現(xiàn)取反功能的反相器,就叫做非門;實現(xiàn)“先與后反”功能的就是與非門,如下圖所示。
    邏輯門電路
    與非門由兩個N管和兩個P管組成:P管并聯(lián),一端接電源;N管串聯(lián),一端接地。根據(jù)CMOS結構互補的思想,每個N管都會和一個P管組成一對,它們的柵極連在一起,作為與非門的輸入;輸出則在“串-并”結構的中間。當輸入端A、B中只要有一個為0時,下面接地的通路斷開,而上面接電源的通路導通,就輸出高電平1;而只有A、B同時為1時,才會使接地的兩個串聯(lián)NMOS管都導通,從而輸出低電平0。而這正是與非門的邏輯:只有兩個輸入都為1時,輸出為0;否則結果為1。
    上述7種基本邏輯對應的門即為:與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門。另外還有一個常用的基本門電路叫傳輸門,可以模擬“開關”的動作,當然也是由MOS-FET組成的,利用了其柵電壓控制MOS管導通的原理;當CP為1,A的數(shù)據(jù)可以傳到B端,當CP為0時,其內(nèi)部晶體管截止,可以把電路中的通路臨時關斷。它們的邏輯符號如圖所示。
    邏輯門電路
    門電路幾乎可以組成數(shù)字電路里面任何一種復雜的功能電路,包括類似于加法、乘法的運算電路,或者寄存器等具有存儲功能的電路,以及各種自由的控制邏輯電路,都是由基本的門電路組合而成的。
    門電路實例
    警笛信號發(fā)生器電路一般用于報警電路中,通過高音和低音的交換發(fā)聲,起到警示作用。
    由六個非門電路組成的警笛信號發(fā)生器電路如下圖:
    邏輯門電路
    非門1、2組成超低頻脈沖振蕩器,非門3、4組成高音振蕩器,非門5、6組成低音振蕩器。超低頻脈沖振蕩器的輸出通過二極管VD1,VD2控制高、低音振蕩器輪流發(fā)聲,振蕩信號分別經(jīng)VD3,VD4由半導體三極管VT1放大后推動揚聲器發(fā)聲。
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