逻辑门简介

在本教程中,我们将简要介绍逻辑门。我们将在TTL电路、CMOS电路以及一些简单的逻辑门(如OR、NOT、NAND、AND等)中看到不同的逻辑电平。

逻辑门简介

逻辑门是数字电子的核心。欧宝娱乐可靠吗门是一种电子装置,用来计算二值信号的函数。逻辑门是数字电路的基本组成部分。

基本上,所有的逻辑门都有一个输出和两个输入。一些逻辑门,如非门或逆变器只有一个输入和一个输出。逻辑门的输入被设计成通过接收电压输入只接收二进制数据(只有低0或高1)。

低逻辑电平表示零伏,高逻辑电平表示3或5伏的正电源电压。

我们可以连接任意数量的逻辑门来设计所需的数字电路。实际上,我们在IC中实现了大量逻辑门,我们可以通过其中保存大量逻辑门占用的物理空间。我们还可以通过使用集成电路(IC)以高速执行复杂操作。

通过组合逻辑门,我们可以设计许多特定的电路,如触发器、锁存器、多路复用器、移位寄存器等。

数字逻辑水平

逻辑电平被定义为信号的特定状态或电压。我们知道0和1是逻辑门的两个状态。逻辑级别0和1分别称为LOW和HIGH。在数字电子技术中,这些欧宝娱乐可靠吗二进制逻辑层在数据存储、数据传输中起着至关重要的作用。

通常,这些逻辑级别可以达到和关闭状态。正如我们之前所说的那样,逻辑电平由电源电压引入逻辑门。如果向逻辑门的电源电压为0伏,则它指的是低逻辑电平或关闭状态。

类似地,如果逻辑门的电源电压为5伏或3.3伏(对现代集成电路而言),它指的是高逻辑电平或ON状态。制造商将遵循TTL或晶体管-晶体管逻辑作为标准电压水平,而设计的ic。

什么是活跃的高且活跃的低?

我们看到IC和Micro Controllers中的有效高输入和有效的低输入引脚。你知道他们真的是什么意思吗?他们只是描述了PIN如何激活。

这意味着有源低引脚必须连接到低逻辑电平或地。同样,有源高引脚必须连接到高逻辑电平或5伏或3.3伏。

让我们用一种简单的方式来理解它。欧宝官网app苹果下载当我们看到移位寄存器IC的使能引脚CE时,在它上面没有任何线(条),我们将它连接到有源低输入,即接地0伏。否则,如果我们看到使能引脚上有一条线(CE)̅,我们将它连接到有源高输入,即3.3或5伏电源,以使能引脚。

TTL逻辑水平

TTL逻辑电平是大多数逻辑设备的标准逻辑电平。TTL表示晶体管 - 晶体管逻辑。晶体管是电控开关。逻辑系列的电压水平是

VOH -高信号的最小输出电压水平

卷- max。低信号输出电压等级

对高信号所考虑的设备的最小输入电压水平

维尔- max。为低信号考虑的设备的输入电压水平

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如果我们观察TTL逻辑电平,我们可以观察到输出的最小高电压电平为2.7伏特。这意味着,当设备驱动高,电压应该至少2.7伏特。

类似地,输入的最小高电压电平为2伏。因此,大于2伏的电压将被认为是TTL设备的逻辑1。0.8伏特和2伏之间的电压称为噪声裕度。

以相同的方式,输出的最大低电压电平为0.4伏。这意味着,当设备驱动高时,电压应小于0.4伏。类似地,输入的最大低电压电平为0.8伏。

所以小于0伏的电压对TTL设备来说是逻辑0。因此,当逻辑器件的电压在0.8 V到2 V之间时,器件的逻辑电平将在高电平和低电平之间变化。这种情况叫做“浮动”。

TTL器件输入和输出公差的另一个程序是

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CMOS逻辑级别

CMOS逻辑器件也被称为3.3伏特器件,因为CMOS器件的最大电压电平为3.3伏特。这是一项先进的技术,将在低功率供电(3.3 V而不是5 V)下运行设备。

3.

主要是我们使用5V设备(TTL兼容)来设计逻辑门,因此这些CMOS设备用于与TTL设备接口。CMOS设备可以与任何TTL设备连接,它们不需要任何其他组件。

例如,CMOS器件的高逻辑电平(1)的最小值是2.4 V。因此该器件可以用TTL器件来解释,该TTL器件具有最小逻辑输入电压(V ~ IH) 1为2v。

但是,在将TTL连接到CMOS器件(3.3 V和5 V)之前,我们需要检查3.3 V器件是否可以容忍5 V。因为当我们提供3.6 V以上的电压时,许多会永久造成芯片损坏。我们可以使用分压器电路或逻辑电平转换器来控制5v电压信号。

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噪声容限

逻辑电平的噪声裕度被定义为高输入(VIL MAX)的最大低电压与逻辑门的低输入(VIL min)的最大电压之间的电压间隙。噪声裕度也定义为电压信号超过阈值水平的量,用于精确高或精确的低电平。

让我们通过一个例子来清楚地理解这一点。当一个逻辑电路在0伏到1.2伏之间变化时,任何低于0.2伏的电压都被认为是低电压,即0。任何高于1伏的电压都被认为是高电压,即1。

CMOS逻辑器件具有比TTL逻辑器件更高的噪声水平或噪声裕度,因为它们的最小输出电压为高逻辑(voh min)更接近电源电压和低逻辑的最大输出电压(Vol Max)几乎为0.因此噪音级别是逻辑电路可以承受的最大噪声量。

如果我们施加一定噪声水平的电压,我们不能肯定地知道电路是否会响应。噪声电平是由外部干扰如电源电压波动和电路中其他导体引起的不需要的电压电平。

电路可以容忍的噪声水平称为“噪声抗扰度”或“噪声裕度”。对于TTL设备,输出电压的公差范围高于输入电压的公差范围。

简单二极管逻辑门

二极管可以像开关一样行动,因此这些都用于数字逻辑操作和切换。对于低电平和高阻抗状态,二极管将在正向偏置和反向偏压中工作。

二极管将只在一个方向导电(正向偏压),它在反向偏压条件下保持关闭。所以它就像一个开关。现在让我们来看看一些简单的二极管逻辑门,它们是只用二极管和电阻构造的。

或门

由两个二极管设计的简单或门如下图所示。通过两个二极管向该电路提供输入。在这种情况下,逻辑高(1)用+5伏表示,逻辑低(0)用0伏或地表示。

在下面的电路中,两个输入是不连接的,因此输出为0,即逻辑低。

如果两个输入连接到+5伏,那么二极管就会产生正向偏置,从而输出为逻辑高电平,即1。

如果将+ 5v的电压连接到两个输入端(两个二极管),它们将处于正向偏置状态,这使得OR电路的输出设置为HIGH逻辑。

OR门的功能在数学上给出为Z = X + Y,其中Z是OR门的输出,X, Y是输入。逻辑或门的真值表、逻辑图和电路图如下图所示。

45或

和门

由两个二极管设计的简单和门如下图所示。在此,电路驱动电压V通过电阻器连接到两个平行连接的二极管,R.通过两个二极管向该电路提供输入。

在这种情况下,逻辑高(1)用+5伏表示,逻辑低(0)用0伏或地表示。

在下面的电路中,两个输入留下了未连接,因此输出也是0。逻辑低。

如果两个输入中的任何一个连接到+0伏,则二极管变为反向偏置,并且它不会导致并使得输出为低逻辑I. 0。

如果将+ 5v的电压连接到两个输入端(两个二极管),两个二极管都将处于正向偏置状态,使得AND电路的输出设置为HIGH逻辑。

与门的功能在数学上给出Z = x.y,其中Z是与门的输出,X, Y是输入。逻辑与门的真值表、逻辑图和电路图如下图所示。

67和

和逻辑电路逻辑符号真值表

晶体管逻辑门

像二极管一样,晶体管也起着电子开关.我们也可以用晶体管来设计逻辑门。让我们来看看晶体管制造的逻辑门。欧宝官网app苹果下载

不是门

非门通常被称为逆变器。它产生与给定输入完全相反的输出。它只有一个输入和一个输出。非门的输出总是其输入的补码。当低输入信号连接到非门的输入,那么输出将是高(逻辑1)。

类似地,如果高输入信号连接到输入,那么输出将是LOW(逻辑0)。NOT操作由' - '条符号表示。如果非门的输入为X,输出为Z,则非门的运算为Z =X̅,表示为X bar。

不是不

用晶体管设计的非门如下图所示。输入通过电阻器送到晶体管的基部。这个晶体管电路是由+5伏电压驱动的。

当输入端连接到低电平信号0v时,晶体管将反向偏置。所以没有电流流过它,因此它保持在OFF状态。由于没有电流流过晶体管,电阻上就不会有电压降。因此输出将对应+5伏使输出逻辑高。

但如果输入端接+ 5v,输出电压将变为0。晶体管设计的非门如下图所示。

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利用晶体管还可以设计出另外两个门,它们是与非门和非门。这些门被称为“宇宙之门”。

NAND门

与非门具有执行与、或和非三种操作的能力。这个门是NOT & AND门的组合。与非门输出等于与门的倒数。

与非门有两个输入X和Y,和一个输出z。输入应用于连接到晶体管的二极管。与非门电路由+5伏驱动。

当两个输入连接到5v电压电源时,两个二极管D1和D2都处于OFF状态。然后晶体管Q1能够从电源电压通过电阻驱动。因此晶体管处于ON状态,输出电压Vce (Sat)变为0。

类似地,当低电平电压被施加到输入端即0 V时,晶体管将是OFF,输出电压变为+5 V。数学上与非门表示为Z =(X.Y)̅。

因此,只有当两个输入都是高的时候,NAND门的输出才会变得低。对于任何其他的输入组合,它都是高的。与非门的真值表、逻辑符号和晶体管电路图如下所示。

1011NAND

或非门

NOR门是不是门和或门的组合。NOR栅极输出等于或门的逆。NOR门具有两个输入x和y,并且单个输出z.

设计的晶体管和栅极在其上具有两个N-P-N晶体管,其电压供应或+5伏。

当NOR栅极的两个输入端都连接到0伏时,晶体管Q1和Q2处于OFF状态。所以没有电流流过电阻,电阻上也没有电压降。然后输出电压等于电源电压+5伏,即高逻辑电平。

如果任何一个输入连接到+ 5v,那么晶体管将处于ON状态。所以电压降会很高。所以电路的输出电压将是0v,即等于地电压。

数学上,NOR门表示为Z =(X+Y)̅。

因此,只有当输入都低时,NAND门的输出才会变高。对于任何其他输入组合而变低。下面示出了NOR门的真实表,逻辑符号和晶体管电路图。

1213

也不

74系列逻辑IC

7400系列集成电路是在20世纪60年代前后推出的。尽管许多其他用于逻辑门的集成电路也在使用中,但7400 TTL系列集成电路由于其简单的编号方案和标准而成为最受欢迎的。下面给出了一些规格和主要特性。

逻辑集成电路

74系列集成电路是采用双极晶体管技术制造的,因此被称为TTL系列集成电路。(TTL的意思是晶体管-晶体管逻辑)。7400集成电路将工作在+5伏的电压上,这成为逻辑电路的标准电压水平很多年,直到CMOS技术的发展。

这些是广泛应用于逻辑电路设计的集成电路系列。在这个7400系列ic之前,我们有TTL系列芯片。摩托罗拉公司推出了一个名为mtl的逻辑家族,意思是摩托罗拉晶体管-晶体管逻辑。

其他研究人员和制造商,如Signetics,仙童和国家半导体公司也推出了一些其他系列的集成电路。

有几个IC家族编号为74xx00。在xx处的字母将表明IC的类型和规格。不同型号的IC有74LS00、74HC00、74HCT00等。让我们看看每个IC系列的规格和用途。

74 ls系列

这是使用TTL电路的低功耗肖特基系列。它们在操作中速度很快,但比其他逻辑家族消耗更多的电力。

74HC系列

该系列是高速CMOS系列。这些集成电路结合了4000系列的低功耗特性和74LS系列的速度。

74 hct系列

这是74HC家族非常特殊的版本。它有74LS TTL兼容输入。因此它可以很容易地与74LS系列接口。74HCT系列是用来替代74LS系列,因为他们是低功耗要求。

74HCT系列的缺点是它们对噪声的影响较小,即它们具有较少的噪音容差。

用于74HC系列和74HCT系列的CMOS电路,因为它们的静态灵敏度。这意味着如果我们在充电时触摸IC的任何引脚,它将损坏IC。

下面列出了TTL和CMOS系列芯片的前缀。

我知道了

下面给出一些用于逻辑门设计的最常用的集成电路

四2-input盖茨
  • 四路2输入与非门
  • 74LS01 - 四分之一2输入NAND门,开路集电极输出
  • 74LS02 - 四分之一2输入或门
  • 四路2输入与非门,集电极输出开路
  • 74LS08 -四输入和门
  • 74LS09 -四输入和门与开路集电极输出
  • 74LS32 -四输入或门
  • 74LS132 -四输入2与非门与施密特触发器输入
  • 74LS37, 74LS32, 74LS28 -四输入NOR门
  • 74LS26 -四输入与非门,OC (15V)
  • 带OC (15V)的四路2输入与非门
  • 四路2输入NOR门,开路集电极输出
  • 四路2输入NOR门,开路集电极输出
  • 四路2输入与非门,开路集电极输出
三重3-input盖茨
  • 74ls10 -三输入与非输入
  • 74ls11 -三输入和
  • 74 LS 12 - 三重3输入Nand,带开孔输出
  • 74 LS 27 - 三重3输入也不
  • 74LS15 - 三重3输入和栅极,开路收集器输出
双重4-input盖茨
  • 74LS13 -双4输入NAND施密特触发器
  • 74 LS 20 - 双4输入NAND
  • 74 LS 21 - Dual 4输入和开放收集器输出
  • 双4输入与非门,开路集电极输出
  • 74LS40 - 双4输入NAND门
  • 74LS30 - 8输入NAND门
十六进制不是盖茨
  • 74ls 04 -十六进制不
  • 74ls 05 -十六进制非开路集电极输出
  • 74ls 14十六进制非施密特触发器输入
  • NAND施密特触发器,图腾柱输出
  • 74LS23 - 2x四输入NOR带频闪器
  • 74LS25 - 2x四输入NOR带频闪
  • 8输入与非门
  • 74LS39 - 4X两个输入NAND,开放式收集器

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