什麼是邏輯閘電路邏輯閘電路的注意事項

　　實現基本和常用邏輯運算的電子電路叫邏輯閘電路。那麼你對邏輯閘電路瞭解多少呢?以下是由小編整理關於什麼是邏輯閘電路的內容，希望大家喜歡!

　　邏輯閘電路的簡介

　　定義

　　最基本的邏輯關係是與、或、非，最基本的邏輯閘是與門、或門和非門。

　　實現“與”運算的叫 與門，實現“或”運算的叫 或門，實現“非”運算的叫非門，也叫做反相器，等等。

　　邏輯閘是在積體電路***也稱：積體電路***上的基本元件。

　　組成

　　邏輯閘可以用電阻、電容、二極體、三極體等分立原件構成，成為分立元件門。也可以將閘電路的所有器件及連線導線製作在同一塊半導體基片上，構成整合邏輯閘電路。

　　簡單的邏輯閘可由電晶體組成。這些電晶體的組合可以使代表兩種訊號的高低電平在通過它們之後產生高電平或者低電平的訊號。

　　作用

　　高、低電平可以分別代表邏輯上的“真”與“假”或二進位制當中的1和0，從而實現邏輯運算。常見的邏輯閘包括“與”門，“或”門，“非”門，“異或”門***也稱：互斥或***等等。

　　邏輯閘可以組合使用實現更為複雜的邏輯運算。

　　類別

　　邏輯閘電路是數位電路中最基本的邏輯元件。所謂門就是一種開關，它能按照一定的條件去控制訊號的通過或不通過。閘電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關係***因果關係***，所以閘電路又稱為邏輯閘電路。基本邏輯關係為“與”、“或”、“非”三種。邏輯閘電路按其內部有源器件的不同可以分為三大類。第一類為雙極型電晶體邏輯閘電路，包括TTL、ECL電路和I2L電路等幾種型別;第二類為單極型MOS邏輯閘電路，包括NMOS、PMOS、LDMOS、VDMOS、VVMOS、IGT等幾種型別;第三類則是二者的組合BICMOS閘電路。常用的是CMOS邏輯閘電路。

　　1、TTL全稱Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT邏輯閘電路，是數位電子技術中常用的一種邏輯閘電路，應用較早，技術已比較成熟。TTL主要有BJT***Bipolar Junction Transistor 即雙極結型電晶體，晶體三極體***和電阻構成，具有速度快的特點。最早的TTL閘電路是74系列，後來出現了74H系列，74L系列，74LS,74AS,74ALS等系列。但是由於TTL功耗大等缺點，正逐漸被CMOS電路取代。 TTL閘電路有74***商用***和54***軍用***兩個系列，每個系列又有若干個子系列。TTL電平訊號被利用的最多是因為通常資料表示採用二進位制規定，+5V等價於邏輯“1”，0V等價於邏輯“0”，這被稱做TTL***電晶體-電晶體邏輯電平***訊號系統，這是計算機處理器控制的裝置內部各部分之間通訊的標準技術。

　　TTL電平訊號對於計算機處理器控制的裝置內部的資料傳輸是很理想的，首先計算機處理器控制的裝置內部的資料傳輸對於電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平訊號直接與積體電路連線而不需要價格昂貴的線路驅動器以及接收器電路;再者，計算機處理器控制的裝置內部的資料傳輸是在高速下進行的，而TTL介面的操作恰能滿足這個要求。TTL型通訊大多數情況下，是採用並行資料傳輸方式，而並行資料傳輸對於超過10英尺的距離就不適合了。這是由於可靠性和成本兩面的原因。因為在並行介面中存在著偏相和不對稱的問題，這些問題對可靠性均有影響。

　　2、CMOS邏輯閘電路功耗極低，成本低，電源電壓範圍寬，邏輯度高，抗干擾能力強，輸入阻抗高，扇出能力強。

　　邏輯閘電路按其整合度又可分為：SSI***小規模積體電路，每片元件包含10～20個等效門***。MAI***中規模積體電路，每個元件包含20～100個等效門***。LAI***大規模積體電路，每元件內含100～1000個等效門***。VLSI***超大規模積體電路，每片元件內含1000個以上等效門***。常用的MOS閘電路有NMOS，PMOS，CMOS，LDMOS，VDMOS等5種。用N溝通增強型場效電晶體構成的邏輯電路稱為NMOS電路;用P溝道場效電晶體構成的邏輯電路稱為PMOS電路;CMOS電路則是NMOS和PMOS的互補型電路，用橫向雙擴散MOS管構成的邏輯電路稱為LDMOS電路;用垂直雙擴散MOS管構成的邏輯電路稱為VDMOS電路。

　　3、ECL***Emitter Coupled Logic***即發射極耦合邏輯電路，也稱電流開關型邏輯電路。它是利用運放原理通過電晶體射極耦合實現的閘電路。在所有數位電路中，它工作速度最高，其平均延遲時間tpd可小至1ns。ECL電路是由一個差分對管和一對射隨器組成的，所以輸入阻抗大，輸出阻抗小，驅動能力強，訊號檢測能力高，差分輸出，抗共模干擾能力強。但是由於單元門的開關管對是輪流導通的，對整個電路來講沒有“截止”狀態，所以電路的功耗較大。

　　邏輯閘電路的注意事項

　　電源要求

　　電源電壓有兩個電壓：額定電源電壓和極限電源電壓，額定電源電壓指正常工作時電源電壓的允許大小：TTL電路為5V±5%***54系列5V±10%***;CMOS電路為3～15V***4000B系列3～18V***。極限工作電源電壓指超過該電源電壓器件將永久損壞。TTL電路為7V;4000系列CMOS電路為18V。

　　電壓要求

　　輸入高電平電壓應大於VIHmin而小於電源電壓;輸入低電平電壓應大於0V而小於VILmax。輸入電壓小於0V或大於電源電壓將有可能損壞邏輯電路。

　　負載要求

　　除OC門和三態門外普通閘電路輸出不能並接，否則可能燒壞器件;閘電路的輸出帶同類門的個數不得超過扇出係數，否則可能造成狀態不穩定;在速度高時帶負載數儘可能少;閘電路輸出接普通負載時，其輸出電流就小於IOLmax和IOHmax。4、工作及運輸環境問題：溫度、溼度、靜電會影響器件的正常工作。74系列TTL可工作在0～70℃而54系列為-40～125℃，這就是通常的軍品工作溫度和民品工作溫度的區別;在工作時應注意靜電對器件的影響，一般通過下面方法克服其影響：在運輸時採用防靜電包裝;使用時保證裝置接地良好;測試器件是應先開機再加訊號、關機時先斷開訊號後關電源。

　　邏輯閘電路的安全措施

　　1、存放CMOS積體電路時要遮蔽，一般放在金屬容器中，或用導電材料將引腳短路，不要放在易產生靜電高壓的化工材料或化纖織物中。

　　2、焊接CMOS電路時，一般用20W內熱式電烙鐵，而且烙鐵要有良好的接地線;也可以用電烙鐵斷電後的餘熱快速焊接;禁止在電路通電情況下焊接。

　　3、為了防止輸入端保護二極體反向擊穿，輸入電壓必須處在VDD和Vss之間，即Vdd≥VI≥Vss。

　　4、測試CMOS電路時，如果訊號電源和電路供電採用2組電源，則在開機時應先接通電路供電電源，後開訊號電源。關機時，應先關訊號電源，後關電路供電電源，即在CMOS電路本身沒有接通供電電源的情況下，不允許輸入端的訊號輸入。

　　5、多餘輸入端絕對不能懸空，否則容易接受外界干擾，破壞了正常的邏輯關係，甚至損壞。對於與門、與非門的多餘輸入端應接Vdd或高電平或與使用的輸入端並聯。對於或門、或非門多餘的輸入端應接地或低電平或與使用的輸入端並聯。

　　6、必須在其他元器件在印製電路板上安裝就緒後，再裝CMOS電路，避免CMOS電路輸入端懸空。CMOS電路從印製電路板上拔出時，務必先切斷印製板上的電源。

　　7、輸入端連線較長時，由於分佈電容和分佈電感的影響，容易構成LC振盪或損壞保護二極體，必須在輸入端串聯1個10～20ΚΩ的電阻R。

　　8、防止CMOS電路輸入端噪聲干擾的方法是：在前一級和CMOS電路之間接入施密特觸發器整形電路，或加入濾波電容濾掉噪聲。

邏輯閘電路的注意事項