邏輯門(mén)電路,門(mén)電路原理,門(mén)電路實(shí)例分享-KIA MOS管

用以實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路稱為門(mén)電路。

門(mén)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(hào)與輸入信號(hào)之間產(chǎn)生一定的邏輯關(guān)系。

在數(shù)字電路中，信號(hào)大都是用電位（電平）高低兩種狀態(tài)表示，利用門(mén)電路的邏輯關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

常用的門(mén)電路在邏輯功能上有與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、與或非門(mén)、異或門(mén)等幾種。

門(mén)電路的分類

分立元件門(mén)電路：用分立的元件和導(dǎo)線連接起來(lái)構(gòu)成的門(mén)電路。

集成門(mén)電路：把構(gòu)成門(mén)電路的元器件和連線都制作在一塊半導(dǎo)體 芯片上，再封裝起來(lái)，便構(gòu)成了集成門(mén)電路。現(xiàn)在使用最多的是CMOS和TTL集成門(mén)電路。

門(mén)電路原理

實(shí)際應(yīng)用的門(mén)電路都是集成電路。在集成電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，將復(fù)雜的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)字電路時(shí)，不管是手工設(shè)計(jì)還是EDA工具自動(dòng)設(shè)計(jì)，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(shù)語(yǔ)中這些邏輯操作符號(hào)被稱作門(mén)，對(duì)應(yīng)的具體電路就叫做門(mén)電路，包括某個(gè)基本邏輯或者多個(gè)基本邏輯組合的復(fù)雜邏輯。比如實(shí)現(xiàn)取反功能的反相器，就叫做非門(mén)；實(shí)現(xiàn)“先與后反”功能的就是與非門(mén)，如下圖所示。

與非門(mén)由兩個(gè)N管和兩個(gè)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(jié)構(gòu)互補(bǔ)的思想，每個(gè)N管都會(huì)和一個(gè)P管組成一對(duì)，它們的柵極連在一起，作為與非門(mén)的輸入；輸出則在“串-并”結(jié)構(gòu)的中間。當(dāng)輸入端A、B中只要有一個(gè)為0時(shí)，下面接地的通路斷開(kāi)，而上面接電源的通路導(dǎo)通，就輸出高電平1；而只有A、B同時(shí)為1時(shí)，才會(huì)使接地的兩個(gè)串聯(lián)NMOS管都導(dǎo)通，從而輸出低電平0。而這正是與非門(mén)的邏輯：只有兩個(gè)輸入都為1時(shí)，輸出為0；否則結(jié)果為1。

上述7種基本邏輯對(duì)應(yīng)的門(mén)即為：與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、異或門(mén)、同或門(mén)。另外還有一個(gè)常用的基本門(mén)電路叫傳輸門(mén)，可以模擬“開(kāi)關(guān)”的動(dòng)作，當(dāng)然也是由MOS-FET組成的，利用了其柵電壓控制MOS管導(dǎo)通的原理；當(dāng)CP為1，A的數(shù)據(jù)可以傳到B端，當(dāng)CP為0時(shí)，其內(nèi)部晶體管截止，可以把電路中的通路臨時(shí)關(guān)斷。它們的邏輯符號(hào)如圖所示。

門(mén)電路幾乎可以組成數(shù)字電路里面任何一種復(fù)雜的功能電路，包括類似于加法、乘法的運(yùn)算電路，或者寄存器等具有存儲(chǔ)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(mén)電路組合而成的。

門(mén)電路實(shí)例

警笛信號(hào)發(fā)生器電路一般用于報(bào)警電路中，通過(guò)高音和低音的交換發(fā)聲，起到警示作用。

由六個(gè)非門(mén)電路組成的警笛信號(hào)發(fā)生器電路如下圖：

非門(mén)1、2組成超低頻脈沖振蕩器，非門(mén)3、4組成高音振蕩器，非門(mén)5、6組成低音振蕩器。超低頻脈沖振蕩器的輸出通過(guò)二極管VD1，VD2控制高、低音振蕩器輪流發(fā)聲，振蕩信號(hào)分別經(jīng)VD3，VD4由半導(dǎo)體三極管VT1放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。

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