嵌入式硬件篇---基本組合邏輯電路


文章目錄

  • 前言
  • 基本邏輯門電路
    • 1.與門(AND Gate)
    • 2.或門(OR Gate)
    • 3.非門(NOT Gate)
    • 4.與非門(NAND Gate)
    • 5.或非門(NOR Gate)
    • 6.異或門(XOR Gate)
    • 7.同或門(XNOR Gate)
    • 8.基本組合邏輯電路的實現
    • 9.其他組合邏輯電路
  • 時序邏輯電路
  • 信號轉換電路
  • 電源管理電路
  • 其他常用電路
  • 總結


前言

以上就是今天要講的內容,本文簡單介紹了基本邏輯電路。


基本邏輯門電路

1.與門(AND Gate)

符號:& 或者 ·
輸出:只有當所有輸入都是高電平(1)時,輸出才是高電平(1);否則輸出為低電平(0)。
與門

真值表
A | B | Output
--------------
0 | 0 |   0
0 | 1 |   0
1 | 0 |   0
1 | 1 |   1

2.或門(OR Gate)

符號:∨ 或者 +
輸出:只要至少有一個輸入是高電平(1),輸出就是高電平(1);如果所有輸入都是低電平(0),輸出才是低電平(0)。
或門

真值表
A | B | Output
--------------
0 | 0 |   0
0 | 1 |   1
1 | 0 |   1
1 | 1 |   1

3.非門(NOT Gate)

符號:? 或者 !
輸出:輸入的電平狀態取反,即如果輸入是高電平(1),輸出就是低電平(0);輸入是低電平(0),輸出就是高電平(1)。
非門
非門

真值表
Input | Output
-----------0   |   11   |   0

4.與非門(NAND Gate)

符號:與非 表示為與門后面跟隨一個非門
輸出:與與門相反,只有當所有輸入都是高電平時,輸出才是低電平(0);其他情況下輸出為高電平(1)。
與非門

真值表
A | B | Output
--------------
0 | 0 |   1
0 | 1 |   1
1 | 0 |   1
1 | 1 |   0

5.或非門(NOR Gate)

符號:或非 表示為或門后面跟隨一個非門
輸出:與或門相反,只有當所有輸入都是低電平時,輸出才是高電平(1);其他情況下輸出為低電平(0)。
或非門

真值表
A | B | Output
--------------
0 | 0 |   1
0 | 1 |   0
1 | 0 |   0
1 | 1 |   0

6.異或門(XOR Gate)

符號:⊕
輸出:當輸入的電平狀態不同時,輸出為高電平(1);當輸入的電平狀態相同時,輸出為低電平(0)。
異或門

真值表
A | B | Output
--------------
0 | 0 |   0
0 | 1 |   1
1 | 0 |   1
1 | 1 |   0

7.同或門(XNOR Gate)

符號:同或 表示為異或門后面跟隨一個非門
輸出:與異或門相反,當輸入的電平狀態相同時,輸出為高電平(1);當輸入的電平狀態不同時,輸出為低電平(0)。
同或門

真值表
A | B | Output
--------------
0 | 0 |   1
0 | 1 |   0
1 | 0 |   0
1 | 1 |   1

8.基本組合邏輯電路的實現

  1. 晶體管邏輯(Transistor-Transistor Logic, TTL): 使用**雙極型晶體管(BJT)**來實現邏輯門。
  2. 互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS): 使用NMOS和PMOS場效應晶體管來實現邏輯門。
  3. 二極管邏輯(Diode-Transistor Logic, DTL): 使用二極管和晶體管來實現邏輯門。
  4. 電阻-晶體管邏輯(Resistor-Transistor Logic, RTL): 使用電阻和晶體管來實現邏輯門。

9.其他組合邏輯電路

  1. 編碼器:將多個輸入信號編碼成較少的輸出信號,例如二進制編碼器。
  2. 解碼器:將編碼信號解碼成原始信號,例如二進制解碼器。
  3. 多路復用器(Multiplexer, MUX):根據控制信號選擇多個輸入信號中的一個輸出。
  4. 多路分配器(Demultiplexer, DEMUX):根據控制信號將一個輸入信號分配到多個輸出中的一個。
  5. 算術邏輯單元(ALU):執行算術和邏輯運算的電路。

時序邏輯電路

時序邏輯電路的輸出不僅取決于當前的輸入,還取決于電路之前的狀態

  1. 觸發器(Flip-Flops):如RS觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器。
  2. 寄存器:存儲一組二進制數的電路,如移位寄存器、計數寄存器。
  3. 計數器:計數脈沖的數量,如二進制計數器、十進制計數器。

信號轉換電路

  1. 模擬-數字轉換器(ADC):將模擬信號轉換為數字信號
  2. 數字-模擬轉換器(DAC):將數字信號轉換為模擬信號
  3. 電壓比較器:比較兩個電壓水平,并輸出高或低電平。

電源管理電路

  1. 電壓調節器:提供穩定的電壓輸出,如線性穩壓器和開關穩壓器。
  2. 電源開關:控制電源的通斷
  3. 電壓參考:提供精確的參考電壓

其他常用電路

  1. 振蕩器:產生周期性信號,如正弦波、方波或三角波
  2. 緩沖器:提供電平轉換或驅動能力,如非反相緩沖器和反相緩沖器。
  3. 施密特觸發器:具有閾值觸發的特性,用于信號整形。
  4. 接口電路:如串行通信接口(SCI)、并行通信接口(PCI)等。

總結

以上就是今天要講的內容,本文僅僅簡單介紹了基本邏輯電路。

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