简要介绍MOS管构成的基本门逻辑电路的作用

逻辑电路

逻辑电路是一种离散信号的传递和处理，以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。分组合逻辑电路和时序逻辑电路。

前者由最基本的“与门”电路、“或门”电路和“非门”电路组成，其输出值仅依赖于其输入变量的当前值，与输入变量的过去值无关—即不具记忆和存储功能；后者也由上述基本逻辑门电路组成，但存在反馈回路—它的输出值不仅依赖于输入变量的当前值，也依赖于输入变量的过去值。

由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。最基本的有与电路、或电路和非电路。

MOS管逻辑电路分析

MOS管构成的各种基本MOS管逻辑电路必须熟记于心，才能够更熟练的看懂芯片的框图。场效应管（Field-Effect Transistor）通过不同的搭配可以构成各种各样的门电路，如开篇所说，这些最基本的单元电路或许是现代IC的基础。

以下的电路形式在常用的74系列的芯片中大量存在着，之后介绍的OD门，缓冲器则常见于芯片的GPIO口等管脚的设计。

（一）MOS管构成的与门、或门电路

与门可以由六个管子构成，通过下面的示意图应该能更清楚看出与门的工作示意图，然后由真值表可以看出输入输出的对应关系。本文中给出与门的对应电路，如有兴趣，大家可以思考或门的电路结构，其实二者是存在对应关系的。

（二）反相器

下图则给出了反相器的电路图，输入和输出状态相反，谓之反相器。

电路分析：

输入Vi为低电平时，上管导通，下管截止，输出为高电平；输入Vi为高电平时，上管截止，下管导通，输出为低电平。

（三）与非门

下图则给出了与非门的电路图，与非门也就是同为零，异为一。

当A,B输入均为低电平时，1,2管导通，3,4管截止，C端电压与Vdd一致，输出高电平。当A输入高电平，B输入低电平，1,3管导通，2,4管截止，C端电位与1管的漏极保持一致，输出高电平。

当A输入低电平，B输入高电平，2,4导通，1,3管截止，C端电位与2管的漏极保持一致，输出高电平。当A，B输入均为高电平时，1,2管截止，3,4管导通，C端电压与地一致，输出低电平。

（四）缓冲器Buffer

CMOS缓冲器(buffer)，缓冲器跟反相器是对立的，缓冲器输入与输出相同，反相器输入与输出相反。

电路分析：

前面一级Q1，Q2组成了一个反相器；后面一级Q3，Q4又构成了一个反相器，相当于反了两次相，于是又还原了。

（五）漏极开路门

漏极开路门是一个十分经典常用的电路，常见于主芯片的GPIO口或者单片机的GPIO口的设计中。要最重要的一点就是：漏极开路是高阻态，一般应用需要接上拉电阻。

【漏极开路门的应用-线与逻辑】Z=z1z2z3

“线与”逻辑是因为多个逻辑单元的输出的三极管，共用一个上拉电阻，只要一个逻辑单元输出低电平，即集电极（漏极）开路输出的管子导通，那么输出低电平；

而只有全部单元截止,输出端被上拉电阻置为高电平，这是一个很实用的电路，可以用于逻辑仲裁等电路系统中。

组合逻辑电路分析方法

在asic设计和pld设计中组合逻辑电路设计的最简化是很重要的，在设计时常要求用最少的逻辑门或导线实现。

在asic设计和pld设计中需要处理大量的约束项，值为1或0的项却是有限的，提出组合逻辑电路设计的一种新方法。

与逻辑表示只有在决定事物结果的全部条件具备时，结果才发生的因果关系。输出变量为1的某个组合的所有因子的与表示输出变量为1的这个组合出现、所有输出变量为0的组合均不出现，因而可以表示输出变量为1的这个组合。

组合逻辑电路的分析分以下几个步骤：

（1）有给定的逻辑电路图，写出输出端的逻辑表达式；

（2）列出真值表；

（3）通过真值表概括出逻辑功能，看原电路是不是最理想，若不是，则对其进行改进。