MOS管邏輯電路-MOS管構(gòu)成的基本門邏輯電路工程師必備技能-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2019-05-30
邏輯電路是一種離散信號的傳遞和處理，以二進制為原理、實現(xiàn)數(shù)字信號邏輯運算和操作的電路。分組合邏輯電路和時序邏輯電路。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，精度和保密性佳。廣泛應(yīng)用于計算機、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。
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)，其實二者是存在對應(yīng)關(guān)系的。
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，上管導(dǎo)通，下管截止，輸出為高電平；輸入Vi為高電平時，上管截止，下管導(dǎo)通，輸出為低電平。
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，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，1,2管截止，3,4管導(dǎo)通，C端電壓與地一致，輸出低電平。
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。
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口或者單片機的GPIO口的設(shè)計中。要最重要的一點就是：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”邏輯是因為多個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，這是一個很實用的電路，可以用于邏輯仲裁等電路系統(tǒng)中。
在asic設(shè)計和pld設(shè)計中組合邏輯電路設(shè)計的最簡化是很重要的，在設(shè)計時常要求用最少的邏輯門或?qū)Ь€實現(xiàn)。在asic設(shè)計和pld設(shè)計中需要處理大量的約束項，值為1或0的項卻是有限的，提出組合邏輯電路設(shè)計的一種新方法。與邏輯表示只有在決定事物結(jié)果的全部條件具備時，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，則對其進行改進。
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