在本教程中，我们将简要介绍逻辑门。我们将在TTL电路，CMOS电路，一些简单的逻辑门（例如或不，NON，NAND和等）中看到不同的逻辑级别。
大纲
逻辑门简介
逻辑门是数字电子设备的核心。门是一种电子设备，用于在两个值信号上计算功能。逻辑门是数字电路的基本构建基础。
基本上，所有逻辑门都有一个输出和两个输入。某些逻辑门（例如不门或逆变器）只有一个输入和一个输出。逻辑门的输入旨在通过接收电压输入来仅接收二进制数据（仅低0或高1）。
低逻辑水平代表零电压，高逻辑水平代表3或5伏的阳性电源电压。
我们可以连接任意数量的逻辑门来设计所需的数字电路。实际上，我们在IC中实施了大量逻辑门，通过它们可以节省大量逻辑门所占据的物理空间。我们还可以使用集成电路（IC）以高速进行复杂的操作。
通过结合逻辑门，我们可以设计许多特定的电路，例如触发器，闩锁，多路复用器，换档寄存器等。
数字逻辑水平
逻辑水平定义为信号的特定状态或电压。我们知道0和1是逻辑门的两个状态。逻辑水平0和1分别称为低和高。在数字电子学中，这些二元逻辑水平在数据存储，数据传输中起着至关重要的作用。
通常，这些逻辑水平可以像在状态下和关闭状态一样理解。正如我们之前所说，逻辑水平通过电源电压引入逻辑门。如果逻辑门的电源电压为0伏，则指逻辑水平低或状态下。
同样，如果对逻辑门的电源电压为5伏或3.3伏（对于现代IC），则是指较高的逻辑水平或状态。在设计ICS时，制造商将遵循TTL或晶体管 - 晶体管逻辑作为标准电压水平。
什么是活跃的高和活跃的低点？
我们看到IC和微控制器中的主动高输入和活跃的低输入引脚。你知道它们的真正含义吗？他们只是描述了我们如何激活销钉。
这意味着活跃的低引脚必须连接到低逻辑水平或地面。以同样的方式，活跃的高引脚必须连接到高逻辑水平或5伏或3.3伏。
让我们以一种简单的方式理解这一点。当我们在移位寄存器IC中看到启用引脚CE，而没有任何线（bar），我们将其连接到主动低输入，即接地0伏。否则，如果我们将其在（CE）̅上线上的启用引脚看到，则将其连接到活动的高输入，即到3.3或5伏电源，以启用引脚。
TTL逻辑级别
TTL逻辑级别是大多数逻辑设备的标准逻辑级别。TTL表示晶体管 - 晶体管逻辑。晶体管是电控制开关。逻辑家庭的电压水平是
voh - 最小。高信号的输出电压水平
卷 - 最大。低信号的输出电压水平
VIH - 最小。要考虑高信号的设备的输入电压水平
VIL - 最大。要考虑低信号的设备的输入电压水平
如果我们观察到TTL逻辑水平，我们可以观察到输出的最小高压水平为2.7伏。这意味着，当设备驾驶高时，电压应至少为2.7伏。
同样，输入的最小高压水平为2伏。因此，将大于2伏的电压视为逻辑1，归功于TTL设备。0.8伏和2伏之间的电压称为噪声边缘。
以同样的方式，输出的最大低压水平为0.4伏。这意味着，当设备驾驶高时，电压应小于0.4伏。同样，输入的最大低压水平为0.8伏。
因此，小于0伏的电压将以逻辑0视为ttl设备。因此，当向逻辑设备提供0.8 V和2 V之间的电压时，设备的逻辑水平将在高和低之间发生变化。这种情况称为“浮动”。
TTL设备的输入和输出公差的另一个过程是
CMOS逻辑级别
CMOS逻辑设备也被称为3.3伏设备，因为CMOS设备的最大电压水平为3.3V。这是一种先进的技术，它将在低电源（3.3 V而不是5 V）上运行设备。
通常，我们使用5V设备（TTL兼容）来设计逻辑门，因此这些CMOS设备用于与TTL设备接口。CMOS设备可以与任何TTL设备接口，并且不需要任何其他组件。
例如，CMOS设备的高逻辑级别（1）的最小值为2.4V。因此，可以使用TTL设备解释该设备，该设备的逻辑（v -ih）1的最小输入电压为2V。
但是，在将TTL连接到CMOS设备（3.3 V和5 V）之前，我们需要检查3.3 V设备是否耐受5 V。因为当我们提供高于3.6 V的电压时，许多将永久造成芯片损坏。我们可以使用电压分离器电路或逻辑水平变速器来控制5 V电压信号。
噪音余量
逻辑水平的噪声边缘定义为高输入（VIL最大）最大低压和逻辑门低输入（VIL min）的最大电压之间的电压差距。噪声边缘还定义为电压信号超过精确高或精确的阈值水平的量。
让我们清楚地理解这一点。当逻辑电路在0伏和1.2伏之间发生变化时，任何低于0.2伏特的电压都被认为是低的，即0.0。
CMOS逻辑设备比TTL逻辑设备具有更高的噪声水平或噪声率，因为它们的高逻辑（VOH Min）的最小输出电压更接近电源电压，低逻辑（VOL MAX）的最大输出电压接近0。因此，噪声水平是逻辑电路可以承受的最大噪声。
如果我们应用某些噪声水平的电压，我们不确定该电路是否会响应。噪声水平是由外部干扰（例如电源电压波动和电路中的其他导体）引起的不良电压水平。
电路可以忍受的噪声水平称为“噪声免疫”或“噪声余量”。对于TTL设备，输出电压的公差范围高于输入电压。
简单二极管逻辑门
二极管可以像开关一样起作用，因此它们用于数字逻辑操作和开关。对于低阻抗和高阻抗状态，二极管将在正向偏置和反向偏置方面起作用。
二极管仅会在一个方向（正向偏置）上进行，并且在反向偏置条件下保持关闭。因此，它的行为就像开关。现在，让我们看看一些简单的二极管逻辑门，这些门仅使用二极管和电阻器来构建。
或门
下图显示了由两个二极管设计的简单或门。两个二极管给出了该电路的输入。在此，逻辑高（1）由+5伏表示，逻辑低（0）由0伏或接地表示。
在下面的电路中，两个输入是未连接的，因此输出为0，即逻辑低。
如果两个输入中的任何一个连接到+5伏，则二极管会向前偏置，并将进行。因此，输出为逻辑高，即1。
如果将+5 V的电压连接到两个输入（两个二极管），则它们将处于正向偏置状态，这使得以高逻辑设置的输出或电路。
在数学上以z = x + y给出了门的功能，其中z是或x的输出，x，y是输入。逻辑或门的真实表和逻辑图和电路图如下所示。
和门
下图显示了由两个二极管设计的简单和门。在此过程中，电路驱动电压V通过电阻连接到两个偏线连接的二极管，R。R。由两个二极管给出该电路的输入。
在此，逻辑高（1）由+5伏表示，逻辑低（0）由0伏或接地表示。
在下电路中，两个输入没有连接，因此输出也为0，即逻辑低。
如果两个输入中的任何一个连接到+0伏特，则二极管将变为反向偏置，并且不会进行并使输出作为低逻辑，即0。
如果将+5 V的电压连接到两个输入（两个二极管），则两个二极管将处于正向偏置状态，这使得和电路的输出和电路设置为高逻辑。
在数学上以z = X. y给出了栅极和门的功能，其中z是输入和x，y是输入。逻辑和门的真实表和逻辑图和电路图如下所示。
和逻辑电路逻辑符号真相表
晶体管逻辑门
像二极管一样，晶体管也充当电子开关。我们也可以使用晶体管设计逻辑门。让我们看看晶体管制作的逻辑门。
不是门
非门通常被称为逆变器。它产生确切的反向输出到给定输入的输出。它只有一个输入和一个输出。不栅极的输出始终是其输入的补充。当低输入信号连接到非门的输入时，输出将为高（逻辑1）。
同样，如果将高输入信号连接到输入，则输出将为较低（逻辑0）。非操作用“ - ”栏符号表示。如果未门的输入为x，并且输出为z，则将不栅极的操作作为z = x̅，如x bar所说。
下面显示了使用晶体管设计的非门。输入通过电阻给晶体管的底部。该晶体管电路由+5伏电压驱动。
当输入连接到低级信号0 V时，晶体管将反向偏置。因此，任何电流都不会流过它，因此它保持不变。由于没有流过晶体管的电流流，因此电阻不存在电压降。因此，输出将对应于使输出逻辑高的+5伏对应。
但是，如果连接到输入的+5 V，则输出电压将变为0。
还有两个可以通过使用晶体管设计的门，它们是NAND门，也不是门。这些大门称为“通用大门”。
NAND大门
NAND门具有执行3个操作，例如和或不可能的能力。这扇门是Not＆and Gates的组合。NAND门输出等于和门的倒数。
NAND门具有两个输入X和Y，并且一个输出Z。输入应用于连接到晶体管的二极管。NAND门电路由+5伏驱动。
当两个输入连接到5 V的电压电源时，二极管D1和D2都处于OFF状态。然后，晶体管Q1能够通过电阻从电源电压驱动。因此，晶体管处于状态，输出电压VCE（SAT）变为0。
同样，当应用低电平电压到输入即0 V时，晶体管将关闭，输出电压变为+5V。数学上表示为z =（x.y）̅。
因此，仅当两个输入都高时，NAND门的输出才会变得较低。对于任何其他输入组合，它变得很高。NAND门的真实表，逻辑符号和晶体管电路图如下所示。
也不是门
门不是门和或门的组合。NOR门输出等于或门的倒数。Nor Gate具有两个输入X和Y，以及一个输出Z。
设计的晶体管也不具有两个N-P-N晶体管，带有电压电源或+5伏。
当Nor Gate的两个输入连接到0伏时，晶体管Q1和Q2处于OFF状态。因此，没有电流流过电阻，并且电阻越过电压降。然后，输出电压等于电源电压+5伏，即高逻辑水平。
如果输入中的任何一个连接到+5 V，则晶体管将处于状态。因此，电压降将很高。因此，电路的输出电压为0 v，即等于接地电压。
在数学上，门被表示为z =（x+y）̅。
因此，仅当两个输入均低时，NAND门的输出才变高。对于任何其他输入组合，它变得较低。NOR门的真实表，逻辑符号和晶体管电路图如下所示。
74系列逻辑IC
7400系列IC在1960年代左右引入。尽管正在使用许多其他用于逻辑门的IC，但由于其简单的编号方案和标准，7400 TTL系列IC已变得最受欢迎。下面给出了一些规格和主要功能。
74系列IC是通过使用双极晶体管技术制造的，因此它们被称为TTL家族IC。（TTL表示晶体管 - 透射逻辑）。7400 IC将在+5伏特的供应方面工作，这成为多年来逻辑电路的标准电压水平，直到CMOS技术的发展。
这些是用于逻辑电路设计的广泛使用的IC系列。在这个7400系列IC的早期，我们有TTL系列芯片。摩托罗拉公司（Motorola Company）开设了一个名称为mttl的逻辑家庭，这意味着摩托罗拉晶体管横向横幅逻辑。
其他研究人员和制造商也推出了其他一些ICS，例如，签名，Fairchild和国家半导体。
有几个IC系列编号为74xx00。XX代替的字母将指示IC类型和规格。IC系列的不同类型是74LS00、74HC00和74HCT00等。让我们看看每个IC系列的规格和目的。
74LS系列
这是使用TTL电路的低功率Schottky家族。这些在操作中很快，但比其他逻辑家庭消耗更多的功率。
74HC系列
该系列是高速CMOS家族。这些IC具有4000系列的低功率特征和74LS系列速度的组合。
74HCT系列
这是74HC家族的非常特殊的版本。它具有74LS TTL兼容输入。因此，它可以很容易地与74LS系列连接。74HCT家族被用作74LS系列的替代，因为它们是低功率要求。
74HCT系列的缺点是它们对噪声的免疫力较小，即噪声耐受性较小。
74HC系列中使用的CMOS电路和74HCT系列的静态灵敏度。这意味着，如果我们在充电时触摸IC的任何销钉，它将损坏IC。
下面列出了TTL和CMOS家族的前缀。
下面给出了一些用于逻辑门设计的最常用的IC
Quad 2输入门
- 74LS00 - Quad 2输入NAND大门
- 74LS01 - Quad 2输入NAND大门，开放收集器输出
- 74LS02 - Quad 2输入或门
- 74LS03 - Quad 2输入NAND GATE带有开放收集器输出
- 74LS08 - 四边形2输入和门
- 74LS09 - Quad 2输入和带开放收集器输出的门
- 74LS32 - Quad 2输入或门
- 74LS132 - Quad 2输入NAND GATE带有Schmitt触发输入
- 74LS37，74LS32，74LS28 - 四Quad 2输入或门
- 74LS26 - Quad 2输入NAND GATE，OC（15V）
- 74LS28 - Quad 2输入NAND GATE带有OC（15V）
- 74LS33 - Quad 2输入或大门，开放收集器输出
- 74LS38 - Quad 2输入或大门，开放收集器输出
- 74LS38 - Quad 2输入NAND大门，开放收集器输出
三重3输入门
- 74 LS 10 - 三重3输入NAND
- 74 LS 11 - 三重3输入和
- 74 LS 12 - 带有开放收集器输出的三重3输入NAND
- 74 LS 27 - 三重3输入
- 74LS15 - 三重3输入和大门，开放收集器输出
双4输入门
- 74LS13 - 双4输入NAND施密特触发器
- 74 LS 20 - 双4输入NAND
- 74 LS 21 - 双4输入和开放收集器输出
- 74LS22 - 双4输入NAND大门，开放收集器输出
- 74LS40 - 双4输入NAND门
- 74LS30 - 8输入NAND门
十六进制不是大门
- 74 LS 04 - 十六进制
- 74 LS 05 - 十六进制不带开放式收集器输出
- 74 LS 14 - 十六进制不带Schmitt触发输入
- 74LS19 - Nand Schmitt触发器，图腾杆输出
- 74LS23 - 2x四输入或频闪
- 74LS25 - 2x四输入或频闪
- 74LS30 - 8输入NAND大门
- 74LS39 - 4X两个输入NAND，开放收集器
