深度剖析NAND門(mén)

介紹

NAND門(mén)是一個(gè)邏輯門(mén)，如果其所有輸入均為真，則產(chǎn)生低輸出（0），否則產(chǎn)生高輸出（1）。因此，NAND門(mén)是AND門(mén)的反面，其電路是通過(guò)將AND門(mén)連接到NOT門(mén)來(lái)創(chuàng)建的。NAND門(mén)與 AND 門(mén)一樣，可以有任意數(shù)量的輸入探頭，但只能有一個(gè)輸出探頭。

邏輯 NAND 操作由 NAND門(mén)執(zhí)行。NAND門(mén)（以及NOR門(mén)）被稱(chēng)為通用門(mén)，這意味著它們是一種邏輯門(mén)，可以在不使用任何其他門(mén)類(lèi)型的情況下實(shí)現(xiàn)任何布爾函數(shù)。

當(dāng)兩個(gè)輸入均為邏輯低電平時(shí)，輸出為高電平。如果任一輸入為邏輯低電平，則輸出為高電平。也可以說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)輸入均為高電平時(shí)，輸出為低電平。

說(shuō)明和引腳排列

CMOS 版本

標(biāo)準(zhǔn)的 4000 系列 CMOS IC 是 4011，它包括四個(gè)獨(dú)立的雙輸入 NAND 門(mén)。

圖：CMOS 4011型集成電路中的NAND柵極示意圖。

可用性

這些器件可從大多數(shù)半導(dǎo)體制造商處獲得，例如仙童半導(dǎo)體，飛利浦或德州儀器。它們通常以通孔DIL和SOIC兩種格式提供。數(shù)據(jù)表在大多數(shù)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)庫(kù)中都很容易獲得。提供標(biāo)準(zhǔn)的2、3、4 和 8 輸入 NAND 門(mén)：

CMOS：

4011： 四通道 2 輸入 NAND 柵極

4023： 三路 3 輸入 NAND 柵極

4012：雙通道 4 輸入 NAND 柵極

4068：?jiǎn)温暤?8 輸入 NAND 門(mén)

TTL：

7400： 四通道 2 輸入 NAND 柵極

7410： 三路 3 輸入 NAND 柵極

7420：雙通道 4 輸入 NAND 柵極

7430：?jiǎn)温暤?8 輸入 NAND 門(mén)

NAND柵極的應(yīng)用

1. 防盜報(bào)警器

防盜報(bào)警電路如下圖所示。它包括一個(gè) NAND 柵極和一個(gè) LDR 輸入。LDR
是光相關(guān)電阻器的縮寫(xiě)。當(dāng)按下報(bào)警開(kāi)關(guān)時(shí)，其中一個(gè)NAND柵極輸入變?yōu)榈碗娖健Ｈ绻鸏DR保持點(diǎn)亮，則第二個(gè)輸入也很低。因此，NAND門(mén)的兩個(gè)輸入為低電平。因此，如果發(fā)生這兩種情況中的任何一種，NAND門(mén)的輸出將變?yōu)楦唠娖?，并且盜竊警報(bào)會(huì)發(fā)出警告。

2. 冷凍室警告蜂鳴器

當(dāng)熱敏電阻為冷時(shí)，其電阻為高電平，NAND柵極的輸入為高電平。輸出為低電平，因?yàn)楫?dāng)熱敏電阻預(yù)熱時(shí)，NAND柵極作為 INVERTER.As連接，其電阻降低，降低其兩端的電壓并降低NAND柵極的輸入。當(dāng)它低于某個(gè)閾值時(shí)，輸出變?yōu)楦唠娖?，蜂鳴器發(fā)出聲音。

3. 自動(dòng)澆水系統(tǒng)

技術(shù)進(jìn)步對(duì)于夜間澆灌植物很有用。該電路僅在LDR關(guān)閉（通常在夜間）且熱敏電阻周?chē)髿獬睗駮r(shí)工作。該電路包括一個(gè)繼電器，用作開(kāi)關(guān)，僅當(dāng)滿足NAND柵極的兩個(gè)輸入條件時(shí)，才允許泵水。

4.光激活盜竊警報(bào)

當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置 A 時(shí)，無(wú)論光相關(guān)電阻器的照明如何，蜂鳴器都保持關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)在位置 B關(guān)閉時(shí)，當(dāng)短暫的閃光（可能來(lái)自防盜的手電筒）落在光相關(guān)電阻器上時(shí)，蜂鳴器將激活并保持活動(dòng)狀態(tài)。只有將開(kāi)關(guān)返回到位置 A，才能關(guān)閉蜂鳴器。

NAND門(mén)的通用性

NAND門(mén)有一個(gè)非常有用的特性，將其與所有其他門(mén)區(qū)分開(kāi)來(lái)。NANDGate本身可以實(shí)現(xiàn)所有可能的布爾表達(dá)式，而無(wú)需任何其他Gate，從而可以實(shí)現(xiàn)布爾表達(dá)式的任何復(fù)雜性。NAND門(mén)的這一特性稱(chēng)為功能完整性;由于這一特性，整個(gè)微處理器可以?xún)H使用NAND門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)！此屬性由

NAND 和 NOR 門(mén)共享，兩者都稱(chēng)為通用門(mén)。

如何

如何從NAND門(mén)制作非門(mén)

當(dāng)雙輸入NAND門(mén)的兩個(gè)輸入均為零時(shí)，輸出為1;當(dāng)兩個(gè)輸入均為 1時(shí)，輸出為零。因此，只需將公共輸入施加到NAND門(mén)或短路NAND門(mén)的所有輸入端子，即可從NAND門(mén)輕松實(shí)現(xiàn)NOT門(mén)。

如何從NAND門(mén)制作AND門(mén)

NAND 門(mén)是一個(gè) NOT 門(mén)，后跟一個(gè) AND 門(mén)，所以如果我們能取消 NAND 門(mén)中 NOT 門(mén)的效果，它就會(huì)變成一個(gè) AND 門(mén)。因此，一個(gè)NOT 門(mén)后跟一個(gè) NAND 門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè) AND 門(mén)。

優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

NAND門(mén)的優(yōu)點(diǎn)如下：

1. NAND門(mén)是低成本設(shè)備，具有大存儲(chǔ)容量。

2.高耐久性和耐用性。

3.該門(mén)具有良好的可更換性，這意味著如果閃存損壞，可以用適當(dāng)?shù)慕M件進(jìn)行更換。

4. NAND的內(nèi)存容量可以取代USB驅(qū)動(dòng)器，數(shù)碼相機(jī)和平板電腦等大文件。

NAND柵極缺點(diǎn)如下：

與NOR門(mén)相比，NAND存儲(chǔ)器架構(gòu)和速度的可靠性較差。

示例：?jiǎn)?2 輸入 NAND 門(mén)

描述

74LVC1G00 是單路 2 輸入 NAND 柵極。輸入可由3.3 V或5 V器件驅(qū)動(dòng)。此功能允許在3.3 V和5V混合環(huán)境中將這些器件用作轉(zhuǎn)換器。所有輸入端的施密特觸發(fā)器動(dòng)作使電路能夠容忍較慢的輸入上升和下降時(shí)間。該器件完全適用于使用 IOFF的部分關(guān)斷應(yīng)用。IOFF電路禁用輸出，防止器件斷電時(shí)通過(guò)器件的潛在破壞性回流電流。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

1.65 V 至 5.5 V 的寬電源電壓范圍

過(guò)壓容限輸入至 5.5 V

高抗噪性

低功耗CMOS功耗

IOFF電路提供部分省電模式操作

±24 mA 輸出驅(qū)動(dòng) （VCC = 3.0 V）

閂鎖性能超過(guò) 250 mA

與 TTL 電平直接接口

符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)：

JESD8-7（1.65 V 至 1.95 V）

JESD8-5（2.3 V 至 2.7 V）

JESD8C（2.7 V至3.6 V）

JESD36（4.5 V至5.5 V）

靜電保護(hù)：

HBM JESD22-A114F 超過(guò) 2000 V

MM JESD22-A115-A 超過(guò) 200 V

多種封裝選項(xiàng)

額定溫度范圍為 -40°C 至 +85°C 和 -40°C 至 +125°C

功能圖