集成電路 (IC) 徹底改變了數(shù)字電子器件，使緊湊、強(qiáng)大且可靠的器件成為可能。這些 IC 為數(shù)字電子器件的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，提供了各種邏輯功能和歸類(lèi)為邏輯系列的專(zhuān)用電路。邏輯系列是指一組實(shí)現(xiàn)邏輯功能的 IC。邏輯電路通常由相互連接的邏輯門(mén)組成，以執(zhí)行邏輯運(yùn)算，例如 AND、OR、NOT、XOR、NAND、NOR 等。
　　邏輯門(mén)不作為單獨(dú)的組件銷(xiāo)售，而是包含在或多或少?gòu)?fù)雜的集成電路中。邏輯系列的特點(diǎn)是技術(shù)規(guī)格，包括電源電壓、開(kāi)關(guān)速度、功耗和噪聲特性。每個(gè)邏輯系列都有其特點(diǎn)，可以根據(jù)項(xiàng)目需求在不同環(huán)境中使用。
　　最廣泛使用的邏輯系列包括 TTL（晶體管-晶體管邏輯）和 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）。當(dāng)然，還有其他一些邏輯系列，本文不再贅述。前者之所以被稱(chēng)為 TTL，是因?yàn)槠漭斎牒洼敵黾?jí)均有晶體管。后者之所以被稱(chēng)為 CMOS，是因?yàn)樗褂昧薓OSFET。這兩個(gè)邏輯系列根據(jù)其制造技術(shù)而有所不同。TTL 系列的電源電壓為 5 V，而 CMOS 的電源電壓在 3 V 至 18 V 之間。這兩個(gè)系列之間相應(yīng)邏輯值（真或假）的識(shí)別電壓電平也不同。無(wú)論如何，始終建議避免上一期中分析的不確定領(lǐng)域。
　　特征　　這兩個(gè)邏輯系列具有不同的特性，設(shè)計(jì)人員必須提前了解這些特性以及其電路的規(guī)格。下表重點(diǎn)介紹了這兩個(gè)系列的不同特性，請(qǐng)記住，在每種情況下，都要仔細(xì)查閱相關(guān)的官方數(shù)據(jù)表。

　　數(shù)字電子學(xué)課程 – 第 8 部分：數(shù)字電子學(xué)集成電路
　　一些示例電路
　　IC 模型眾多，不可能將它們列成一個(gè)無(wú)意義的列表。請(qǐng)注意，不同的 IC 包括封裝在單個(gè)芯片中的 NAND、NOR、NOT 等門(mén)。作為一個(gè)非常通用的示例，圖 1 顯示了一些具有不同輸入的 AND 門(mén)，按照以下分類(lèi)：
　　生存時(shí)間
　　7408：四路2輸入與門(mén)
　　7411：三重3輸入與門(mén)
　　7421：雙4輸入與門(mén)
　　互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體
　　CD4081：四2輸入與門(mén)
　　CD4073：三重3輸入與門(mén)　　CD4082：雙4輸入與門(mén)。

　　圖 1：TTL（7408、7411、7421）和 CMOS（4081、4073、4082）系列中的不同與門(mén)
　　某些配置的引腳排列不兼容，因此設(shè)計(jì)人員必須始終遵守官方的使用圖。
　　一個(gè)通用的例子
　　對(duì)于電路來(lái)說(shuō)，使用集成電路中的所有邏輯門(mén)是不必要的。邏輯集成電路設(shè)計(jì)有多個(gè)邏輯門(mén)，例如四路 2 輸入與門(mén)或雙路 4 輸入或門(mén)，但這并不意味著必須同時(shí)使用所有門(mén)。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，只使用實(shí)現(xiàn)所需功能所需的邏輯門(mén)。例如，如果需要實(shí)現(xiàn)雙輸入與邏輯運(yùn)算，則可以使用集成電路的單個(gè)與門(mén)，而其他門(mén)則不用。未使用的輸入可以接地。這提供了在將來(lái)必要時(shí)將剩余邏輯門(mén)用于其他功能的可能性，而無(wú)需在電路中添加額外的外部組件。為了理解邏輯集成電路的一般操作，假設(shè)以下系統(tǒng)，并考慮上述前提。根據(jù)圖 2 中的邏輯圖，一所房子的前門(mén)配備了電鎖，只有在激活三個(gè)應(yīng)答器后才能打開(kāi)。它由以下塊組成：
　　三個(gè)NFC標(biāo)簽，配備多個(gè)解碼器
　　處理三個(gè)輸入的邏輯電路
　　電鎖。

　

　　圖2：三輸入鎖的邏輯圖
　　有趣的是，創(chuàng)建此電路不需要使用微控制器，盡管后者肯定是更先進(jìn)的解決方案。它們是在邏輯門(mén)之后發(fā)明的，因此簡(jiǎn)單電路最自然的選擇是使用邏輯 IC。設(shè)計(jì)存在許多不同的解決方案。一個(gè)好的解決方案是集成電路 7411（三重 3 輸入與門(mén)）或 CD4073（三重 3 輸入與門(mén)）。該系統(tǒng)僅使用 IC 的一個(gè)與門(mén)，而其他兩個(gè)保持未使用（參見(jiàn)圖 3 中的原理電路圖）。如前所述，始終建議將未使用的輸入接地。三輸入與端口的真值表預(yù)測(cè)僅當(dāng)所有三個(gè)輸入都采用邏輯 1 值時(shí)才會(huì)生成輸出信號(hào) 1。因此，所有訪(fǎng)問(wèn)標(biāo)簽必須同時(shí)激活電子鎖。如果未識(shí)別卡，則相應(yīng)的 NFC 解碼器必須能夠發(fā)送低邏輯信號(hào)，如果正確識(shí)別并驗(yàn)證了標(biāo)簽，則發(fā)送高邏輯信號(hào)。如圖所示，還提出了一種僅涉及系統(tǒng)邏輯的可能的PCB實(shí)現(xiàn)解決方案。
　　圖 3：三輸入鎖的原理接線(xiàn)圖及其真值表
　　防盜警報(bào)器的另一個(gè)例子
　　與邏輯門(mén)相關(guān)的 IC 列表很長(zhǎng)。除了較舊的型號(hào)外，當(dāng)今市場(chǎng)上還有速度極快且性能極高的邏輯門(mén)，包括 TTL 和 CMOS 類(lèi)型。在這里列出并解釋市場(chǎng)上所有現(xiàn)有的類(lèi)型將非常簡(jiǎn)化。它們還按集成度和組成不同邏輯門(mén)的內(nèi)部組件進(jìn)行細(xì)分。設(shè)計(jì)人員應(yīng)仔細(xì)記錄各種現(xiàn)有型號(hào)及其組件系列?！　∫韵率纠ㄈ鐖D 4 所示）涉及配備四個(gè)區(qū)域的簡(jiǎn)單防盜報(bào)警器。傳感器可以用檢測(cè)熱量、光線(xiàn)、噪音或其他存在的設(shè)備來(lái)表示。激活至少一個(gè)傳感器即可觸發(fā)警報(bào)。該系統(tǒng)只能使用一個(gè)集成電路，例如 CD4071（四路 2 輸入或門(mén)），這是一種帶有四個(gè)或門(mén)的 CMOS 芯片，每個(gè)或門(mén)都有兩個(gè)輸入。

　　圖 4：帶有 CD4071（或等效）集成電路的簡(jiǎn)單防盜報(bào)警器
　　下面的真值表顯示了電路中端口的所有可能邏輯狀態(tài)。此外，該項(xiàng)目還有助于理解如何使用更簡(jiǎn)單的邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯門(mén)。
　　數(shù)字電子學(xué)課程 – 第 8 部分：數(shù)字電子學(xué)集成電路
　　以下源列表以 PARI/GP 編寫(xiě)，但可以輕松修改為任何其他編程語(yǔ)言，可生成 4 個(gè)數(shù)字輸入的 16 種組合（2^4=16）。
　　數(shù)字電子學(xué)課程 – 第 8 部分：數(shù)字電子學(xué)集成電路
　　該圖包含通用接線(xiàn)圖（頂部）和通過(guò)顯示整個(gè)集成電路 4071 制作的接線(xiàn)圖。由二極管、低歐姆值電阻器和高電容電解電容器組成的電氣網(wǎng)絡(luò)（見(jiàn)圖 5）使 LED 燈報(bào)警信號(hào)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，即使驅(qū)動(dòng)脈沖很短。該信號(hào)是模擬信號(hào)，但通過(guò)適當(dāng)?shù)陌才?，使用未連接的第四個(gè) OR 端口，可以將其變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。
　　圖 5：二極管和電容器可產(chǎn)生更長(zhǎng)的報(bào)警信號(hào)