步进通过逻辑门

关键的外卖

• 七个基本逻辑门的概述。

• 逻辑的家庭和他们的进化与技术。

• 组合逻辑与时序逻辑。

像一个字母,这七个逻辑门可以无休止地相结合

根据不同的抽象层次,可以考虑一个逻辑门的中心电子产品。是否一个门或提供所需的数十亿的健壮的操作当今集成电路,盖茨提供洞察布尔逻辑的基本构建块,可以扩展和不断地重新创建新的功能和特性。

逻辑门是电子设计的字母,因此,设计师应具备至少一个通过熟悉如何函数。虽然不是可行的全面评估任何电路在大门口水平,成为自信的符号和他们如何简化为设计师提供有效的故障诊断方法。

评估七个逻辑门

逻辑门代表电路抽象级别除此之外,直接的设备。减少单个组件功能的盖茨,确定信号的流基于高或低电压信号,相当于一个是非题二分法。六种基本逻辑门是简单的逻辑操作符熟悉任何少量的编程经验:

*:不是一个单通道及其逻辑输出只反映了输入1的真值。

两个最立即的运营商和或可识别的逻辑。它们的功能类似于语言,日常使用与增加的皱纹,或是非独家声明”出去吃冰激凌和披萨怎么样?“事实上可能意味着冰淇淋和披萨(选择或逻辑上都是有效的)。某个更常见”,而不是“语言属于异或。从那里,可以结合非门的任何运营商形成一个逻辑补充:“与非”,也和XNOR,或者,和XOR,分别。

这些算子对最初相关dm,里帮助革新领域的逻辑设计。虽然这些算子之间的关系对最引人注意的就是理解盖茨之间的相互作用以及潜在的转换,在实践中他们不太有用,外面非常粗糙的原型或概念验证。通常更简单的采购、布局,和制造一个门(或等效函数)比多个盖茨作为最初的门。更重要的是,它已经不可能,大多数设计的必要性个人门设计,因为许多ICs通过拼接数百万或多个逻辑门操作。教育目的,然而,配对之间切换逻辑门与反演是一个至关重要的工具崩溃更复杂的逻辑图。

普遍的运营商

基于上述对七个基本运营商之间,两个有比别人更大的使用不熟悉门设计期望。NAND和普遍的运营商,也不意味着他们只能形成其他运营商使用不同的实例数量。再次,尽管这条新闻是有用的从教育的角度看,这种方法实现非常低效。

阅读逻辑门图需要缓慢和跟踪测量的数字信号从输入到输出。真值表,如上图所示,提供最基本的方法步进通过单个点的逻辑构建。

逻辑家庭作为潜在的盖茨的一个表达式

描述,很少利用单一盖茨之外的非常简单的图或电路评估逻辑由于困难在执行个人连接一个天文数字般的高数量的时间。像大多数计算密集型和重复性任务,计算机能够执行这些诊断以更大的速度和精度比任何人类——这是大多数现代系统运行的方式。这是值得研究的层次逻辑家庭:

• 电阻晶体管逻辑- - - - - -RTL利用电阻输入和双极结晶体管(是)作为开关设备。从历史上看,这是通过离散的组件,但RTL也是第一个逻辑家庭特色作为集成电路。RTL发挥了有益的作用早期的电路开发晶体管昂贵和难以制造时,最小化他们使用。今天,其效用是有限的范围由于微薄的力量一个开关的性能,是一个不间断或总是配置。此外,RTLs仅限于三个输入的设计。
• 二极管晶体管逻辑——立即接替RTL取代分立元件电阻二极管。与前者不同,这是受庞大的电路,迪泰能够更简洁捕捉复杂的逻辑图通过改善盖茨对输入的数量(也称为扇入)。迪泰不会错误的速度相比,家庭更现代的逻辑,但改进可以用Shottky晶体管期间降低饱和度转发的偏见。
• 晶体管—晶体管逻辑- TTL代表电子设计道路上的一个分水岭,从现代设备是分不开的。甚至与新技术相比,TTL仍然设法保持自己作为一个well-scaling架构随着时钟和信号的速度。然而,输出有很大的缺点:它不对称性质和顶部和底部导体之间的重叠。固有的不对称特性使得TTL很难驱动传输线,尽管这可以弥补直线驱动程序。重叠的影响更加衰弱,ICs的耦合在一起,通常作为一个整体对性能不利;去耦电容可以帮助对抗这种效果更好的孤立个体ICs。
• 管理办公室——管理办公室,场效电晶体一般能够提供类似的功能,是在一个相对的包。功耗降低,作为门创建动态响应的刺激,而不是一个静态的元素,但电源一般话题PMOS变得更加困难。这是由于一个正负电压源的要求。此外,办公室已更糟糕的切换速度,特别是在高低过渡。
• NMOS——最初建立了MOSFET越快。NMOS约束,其权力画是静态的(不像PMOS),导致更少的整体效率。
• 互补金属氧化物半导体——适合高性能、高密度的流失发生在开/关开关,日常设计CMOS已经主导了。它的功耗是远低于类似的逻辑家庭,摧毁旧家庭的画几个大小的一个因素。这效率也减少电路产生的热量,进一步用它茂密的芯片和董事会。设计结合了NMOS和PMOS覆盖每个MOSFET的个人缺点设计。

这样的图中司空见惯的逻辑门,代表大量的大门。

当过去的事情在电路设计

数字逻辑”可以有多种形式,包括基本的记忆功能。分析逻辑图的一个镜头是顺序和组合,或国家之间的差异和不依赖于之前的电路状态,分别。最初组合逻辑更容易掌握,因为它仅仅代表一个评估的逻辑在这一点上和时间,不管什么门或电路经历了之前。想象很快越过门或芯片和看到实时信号穿过它,这将是类似于组合逻辑,因为只有一个观察电路的需要确定整体状态。

在应用程序中,组合逻辑可以被认为是最高的抽象状态的电路,然后再通过通用功能。采用布尔逻辑的设备提供快速的数学计算,包括:

• 蛇——一半和完整的总结能力。
• 减法器,如上所述减法。
• 多路复用——数据组织的工具,能够选择多个输入和有选择地通过提出的任何输入使用二次操作。
• 多路分解- mux的反转操作,为了粉丝为多个输入从单个输入和选择操作。

实际上,任何设备与算术逻辑单元(ALU)属于组合逻辑的领域。

时序逻辑更复杂,但是解锁额外的功能。为特定的时钟周期,评估设备顺序不定不知道某些前状态。这些设备被称为有限状态机,因为它们是锁在一个预先确定的数量的州根据之前的条件。时序电路需要观察的心态,他们从哪里来,他们要去哪里。

这一概念的瞬态状态时。这些状态变化的时钟信号驱动,同步或异步,确定当输出驱动电路。同步与一些进度;认为公共汽车到达预定的停下来让乘客下车或乘坐。异步时序电路类型不是绑定到一个时间表,可以在任何时候改变其状态作为输入的变化。

人字拖,最基本的时序逻辑设备,可以同步或异步操作。有一些困难固有异步内存存储设备,状态取决于输入;没有时钟信号锁定在这些输入服务评估,输出状态可以影响信号的到达时间。在严重的情况下,这可能导致赛车,逻辑门的输出是在一个错误的状态是可以预料的。

在逻辑,因为它是在大多数事情一样,时间就是一切。

逻辑门代表电子设计的一个基本概念,虽然这是完全不可能的一个设计师需要评估甚至建立自己的盖茨,了解他们的操作有助于防止不稳定。评估一个电路的细节可以有挑战性,但节奏强劲PCB设计和分析软件提供了大量的工具,可以快速诊断和纠正设计。时候你的原理图转化为一个可实现的,信任OrCAD PCB设计者提供方便和权力不牺牲功能。

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