第3章 門電路

　　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電路。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。

　　目前實(shí)際應(yīng)用的門電路都是集成電路。在集成電路設(shè)計(jì)過程中，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)語中這些邏輯操作符號(hào)被稱作門，對(duì)應(yīng)的具體電路就叫做門電路，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；實(shí)現(xiàn)“先與后反”功能的就是與非門，如下圖所示。與非門由兩個(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，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(gè)常用的基本門電路叫傳輸門，可以模擬“開關(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)如右圖所示。門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，都是由基本的門電路組合而成的。