數字邏輯電路的案例
【原創分享】數字邏輯電路之邏輯門或邏輯
上篇文章我們講解了與邏輯，
緩沖器和非門只差一個圈嗎？
而與之對應的就是或邏輯，在數字電路中與、或、非為三大基礎邏輯門電路，其后續的與非、或非、同或、異或，都是建立在基礎邏輯門電路的基礎上邊。
那么我們繼續來聊基礎邏輯門—或門。
或門在數字電路中乃至計算機運算中的邏輯關系為加邏輯，也叫作或邏輯。
而或門（or gate)也可以稱為OR門，其是具有兩個以上輸入端與一個輸出端的邏輯門。
其符號如圖所示：
形狀特征型符號（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形國標符號（IEC 60617-12）和DIN符號（DIN 40700）
其邏輯關系為：
當所有輸入端是0時，輸出為0
當有任何輸入端是1時，輸出為1
在這里要說一下，關于真假的問題，在數字電路中如果沒有特別的定義，一般以1為真，0為假。
什么意思呢？就是以1代表有效，0代表無效。
其邏輯真值表：
I1
I2
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
其關系為：有一為一、全一為零
那么或門的運算式，是什么樣的？
展開 課堂 | 電阻、二極管、三極管搭出的各種邏輯電路！
電阻、二極管、三極管搭出的各種邏輯電路！
有時候我們搭電路時只需要實現一個簡單的邏輯，但用一個4門的集成電路來設計未免過于昂貴與占面積，而且IC里沒用到的門電路又必須拉高或拉低，相當煩瑣。鑒于簡化電路的需要我整理了一套用三極管、二極管、電阻組成的邏輯門電路，可實現2輸入或3輸入的AND,OR,NAND,NOR,EXOR操作。
干貨｜數字電路器件——門電路——與門電路、或門電路、非門電路及實例
門電路是數字電路中最基本的邏輯單元。它可以使輸出信號與輸入信號之間產生一定的邏輯關系。在數字電路中，信號大都是用電位（電平）高低兩種狀態表示，利用門電路的邏輯關系可以實現對信號的轉換。
最基本的門電路有與門電路，或門電路，非門電路等。
與門電路
與門電路是指只有在一件事情的所有條件都具備時，事情才會發生。
與門電路的基本結構和邏輯符號見下圖：
在與門電路功能示意圖中，只有在開關A和B都閉合時，燈才會亮，如果A和B中任意一個處于開路狀態，燈就不會亮。
與門電路的真值表見下圖：
由二極管和電阻器構成的與門電路見下圖：
圖中A，B為兩個輸入變量，F為輸出變量，當A,B均為高電平，F為高電平，A,B只要有一個為低電平，F就為低電平。
或門電路
或門電路是指只要有一個或一個以上條件滿足時，事情就會發生。
展開 干貨｜漫畫描述數字電路之時序電路
這種動作的觸發器被稱為D觸發器，具有在時鐘上升瞬間，保持（記憶）輸入狀態的功能，是一種時鐘同步時序電路。
D觸發器是時序電路的基本元件，用途廣泛，D觸發器的多級組合，可以做成移位寄存器、分頻電路等，也可用于CPU內部的寄存器等。
4SRAM是觸發器構成的嗎？
觸發器可以記憶H或L，1位的信息，大量排列觸發器，并使之具有可選擇性后，就可以構成SRAM。
由于SRAM的輸入輸出速度比DRAM和閃存的訪問速度高得多，所以，常用作CPU的緩存和寄存器。
盡管我們這樣說，實際上CPU中內置的存儲器或寄存器并非使用的是RS觸發器這樣的邏輯門。
由于使用邏輯門，會使電路規模變大，所以，一般使用4到6個FET，再經過優化構成存儲器的1位（圖A）。
圖A：SRAM的基本電路
5時鐘同步電路的必要性
我們分兩次，組合電路和時序電路，對邏輯電路的基礎進行了講解，實際上，在設計邏輯電路時，有很多應該注意的事項，其中特別重要的就是關于時鐘同步電路的注意事項。
在組合電路中，微小的信號傳輸遲延，都有可能造成輸出毛刺，盡管毛刺是一個極其短暫的信號，但也可以引起邏輯電路的誤動作，為了回避這個問題，就要使用時鐘同步電路。
圖10：時鐘同步電路的思路
圖10給出了時鐘同步電路的概要，如圖所示，其構造是在FF（觸發器）之間夾著組合電路，毛刺是組合電路在輸出穩定之前，輸出的短暫信號。
因此，在組合電路輸出穩定以后，再改變時鐘，用觸發器保持這個輸出，就可以回避這種誤動作了。
展開 
集成了光電二極管、模擬電路和數字信號處理器的數字式環境光傳感器
數字式環境光傳感器的工作原理基于光電效應，通過感光元件將光線強度轉換為數字信號進行處理。
數字式環境光傳感器主要采用光電二極管或半導體材料作為感光元件。當光線照射到這些材料表面時，光子激發電子躍遷，產生與光線強度成正比的光電流。例如，光電二極管的電流大小直接反映入射光線強度。
信號處理流程：
光敏轉換?：光線強度變化引發感光元件（如光電二極管）的電流變化，該電流與光線強度呈線性關系。
信號放大與轉換?：通過電路將微弱電流信號放大，并轉換為數字信號或模擬電壓，便于微控制器讀取。
自動調節?：數字信號被用于控制設備（如手機屏幕）的亮度，實現自動亮度調節功能。
由工采網代理的WH11867UF是一種光數轉換器，它結合了光電二極管、電流放大器、模擬電路和數字信號處理器。電源需要確保VDD旋轉率至少為0.5V/ms。WH11867UF具有電源開啟復位功能。當VDD在室溫下低于1.4V時，集成電路將自動重置。然后以需求轉換速率返回電源，并將寄存器寫入所需的值。
環境光傳感器（ALS）內置了一個抑制紅外光譜的濾光片，并提供了一個接近人眼反應的光譜。肌萎縮性側索硬化癥可以從黑暗到陽光直射，可選擇的檢測范圍約為40 dB。雙通道輸出（人眼），因此在不同的光條件下具有良好的光比。ALS在不同光照條件下具有良好的光比。
在時鐘（SCL）陷入LOW的情況下，如果您的I2C設備有HW重置輸入，優先程序使用HW重置信號重置總線。如果I2C設備沒有硬件復位輸入，則循環供電至設備，以激活強制性的內部通電復位（POR）電路。如果數據線（SDA）卡低，主線應發送9個時鐘脈沖。保持總線低的設備應該在這9個時鐘內的某個時候釋放它。
展開 數字電路集成設計
因此，硅已成為應用最多的一種增導體材料，目前的集成電路大多數是用硅材料制造的。2.化合物半導體由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導體材料。它的種類很多，重要的有砷化鎵、磷化錮、銻化錮、碳化硅、硫化鎘及鎵砷硅等。其中砷化鎵是制造微波器件和集成電的重要材料。碳化硅由于其抗輻射能力強、耐高溫和化學穩定性好，在航天技術領域有著廣泛的應用。3.無定形半導體材料 用作半導體的玻璃是一種非晶體無定形半導體材料，分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃兩種。這類材料具有良好的開關和記憶特性和很強的抗輻射能力，主要用來制造閾值開關、記憶開關和固體顯示器件。4.有機增導體材料已知的有機半導體材料有幾十種，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到應用 。
5）集成電路有很多優點，但沒有一個電路全部由集成的電路組成（你可以看看一些電子設備的電路板，電路中仍有電阻、電容等元器件、晶體管等），為什么不用集成電路來取代這些元器件？
答： 集成電路制造，芯片面積是第一要素部分元器件尺寸受限，是無法集成的，最明顯的是電容和電感以常用的220V耐壓的電解電容為例，要想在集成電路里實現220V的耐壓、容值幾十uF的電容，工藝成本本身就會很高，因為，集成電路里面的電容一般耐壓都小于5V，目前還沒有公司能集成220V耐壓電容的，而且在同等面積下，耐壓和電容值成反比的。所以，要想做出這么大的電容，不僅需要非常好的工藝水平，還得需要很大的芯片面積，可能比本身電路面積大很多倍，比起單獨做個電解電容，成本那可就高了不少，這顯然是沒事虧錢的行為。 一個顯而易見的問題，集成電路發展這么多年，原來大個的電解電容還是那么大個。。。
展開 【知識分享】晶振決定數字電路的生與死
晶振，在板子上看上去一個不起眼的小器件，但是在數字電路里，就像是整個電路的心臟。數字電路的所有工作都離不開時鐘，晶振的好壞，晶振電路設計的好壞，會影響到整個系統的穩定性。所以更多的了解晶振，選擇好系統使用的晶振，對數字電路來說是決定成敗的第一步。
我們目前常說的晶振都是石英晶體振蕩器或者石英晶體諧振器的簡稱。他們都是利用石英晶體的壓電效應制作而成。在石英晶體的兩個電極上施加電場會使晶體產生機械變形，反之，如果在晶體兩側施加機械壓力就會在晶體上產生電場。并且，這兩種現象是可逆的。利用這種特性，在晶體的兩側施加交變電壓，晶片就會產生機械振動，同時產生交變電場。這種震動和電場一般都很小，但是在某個特定頻率下，振幅會明顯加大，這就是壓電諧振，和我們常見到的LC回路諧振有些類似。
下圖是晶振的電氣等效電路和電抗頻率特性曲線圖：
從圖中可以看出，當LCR這個支路發生串聯諧振的時候，其串聯諧振頻率為fs，其計算公式和普通的串聯諧振計算公式一樣：
當頻率繼續提高，高于fs時，LCR支路呈感性，這樣和C0產生并聯諧振，并聯諧振頻率fp，其計算公式為：
其中由于晶振的特性，C遠小于C0，所以fp和fs的值非常接近。通過電抗頻率特性曲線圖可以看出來，在這個狹窄的頻率范圍內，晶振整體表現出感性，這樣只需要在晶振外部并聯合適的電容，就可以組成并聯諧振電路。然后把這個并聯諧振電路加到負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路。這個合適的電容就是晶振的負載電容。
上圖就是一個常見的晶振振蕩電路，晶振和C1、C2組成并聯諧振回路，接到芯片的管腳上，芯片內部的反相放大器和Rf組成負反饋回路，R1用來限制流入 晶振的電流。有些芯片會把Rf和R1集成到器件中，這樣就降低了電路設計的難度。
展開 FPGA/CPLD數字電路原理解析
（轉）
當產生門控時鐘的組合邏輯超過一級時，證設計項目的可靠性變得很困難。即使樣機或仿真結果沒有顯示出靜態險象，但實際上仍然可能存在著危險。通常，我們不應該用多級組合邏輯去鐘控PLD設計中的觸發器。圖7給出一個含有險象的多級時鐘的例子。時鐘是由SEL引腳控制的多路選擇器輸出的。多路選擇器的輸入是時鐘（CLK）和該時鐘的2分頻 （DIV2）。由圖7 的定時波形圖看出，在兩個時鐘均為邏輯1的情況下，當SEL線的狀態改變時，存在靜態險象。險象的程度取決于工作的條件。 多級邏輯的險象是可以去除的。
圖7 有靜態險象的多級時鐘
圖8給出圖7電路的一種單級時鐘的替代方案。圖中SEL引腳和DIV2信號用于使能D觸發器的使能輸入端，而不是用于該觸發器的時鐘引腳。采用這個電路并不需要附加PLD的邏輯單元，工作卻可靠多了。 不同的系統需要采用不同的方法去除多級時鐘，并沒有固定的模式。
圖8 無靜態險象的多級時鐘
行波時鐘
另一種流行的時鐘電路是采用行波時鐘，即一個觸發器的輸出用作另一個觸發器的時鐘輸入。如果仔細地設計，行波時鐘可以象全局時鐘一樣地可靠工作。然而，行波時鐘使得與電路有關的定時計算變得很復雜。行波時鐘在行波鏈上各觸發器的時鐘之間產生較大的時間偏移，并且會超出最壞情況下的建立時間、保持時間和電路中時鐘到輸出的延時，使系統的實際速度下降。
用計數翻轉型觸發器構成異步計數器時常采用行波時鐘，一個觸發器的輸出鐘控下一個觸發器的輸入，參看圖9同步計數器通常是代替異步計數器的更好方案，這是因為兩者需要同樣多的宏單元而同步計數器有較快的時鐘到輸出的時間。圖10給出具有全局時鐘的同步計數器，它和圖9功能相同，用了同樣多的邏輯單元實現，卻有較快的時鐘到輸出的時間。
展開 干貨 | 數字電路最常見的17個問題總結
熟悉一下數字電路一些問題，從細節入手，溫故而知新。
01 什么是同步邏輯和異步邏輯，同步電路和異步電路的區別是什么?
同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關系。異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關系。
電路設計可分類為同步電路和異步電路設計。同步電路利用時鐘脈沖使其子系統同步運作，而異步電路不使用時鐘脈沖做同步，其子系統是使用特殊的“開始”和“完成”信號使之同步。
由于異步電路具有下列優點--無時鐘歪斜問題、低電源消耗、平均效能而非最差效能、模塊性、可組合和可復用性--因此近年來對異步電路研究增加快速，論文發表數以倍增，而Intel Pentium 4處理器設計，也開始采用異步電路設計。
異步電路主要是組合邏輯電路，用于產生地址譯碼器、FIFO或RAM的讀寫控制信號脈沖，其邏輯輸出與任何時鐘信號都沒有關系，譯碼輸出產生的毛刺通常是可以監控的。
同步電路是由時序電路(寄存器和各種觸發器)和組合邏輯電路構成的電路，其所有操作都是在嚴格的時鐘控制下完成的。這些時序電路共享同一個時鐘CLK，而所有的狀態變化都是在時鐘的上升沿(或下降沿)完成的。
02 什么是"線與"邏輯，要實現它，在硬件特性上有什么具體要求？
線與邏輯是兩個輸出信號相連可以實現與的功能。在硬件上，要用oc門來實現(漏極或者集電極開路)。
由于不用oc門可能使灌電流過大，而燒壞邏輯門，同時在輸出端口應加一個上拉電阻。(線或則是下拉電阻)
03 什么是Setup和Holdup時間，setup和holdup時間區別？
Setup/hold time 是測試芯片對輸入信號和時鐘信號之間的時間要求。建立時間是指觸發器的時鐘信號上升沿到來以前，數據穩定不變的時間。
展開 干貨 | 數字電路最常見的17個問題總結
熟悉一下數字電路一些問題，從細節入手，溫故而知新。
01 什么是同步邏輯和異步邏輯，同步電路和異步電路的區別是什么?
同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關系。異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關系。
電路設計可分類為同步電路和異步電路設計。同步電路利用時鐘脈沖使其子系統同步運作，而異步電路不使用時鐘脈沖做同步，其子系統是使用特殊的“開始”和“完成”信號使之同步。
由于異步電路具有下列優點--無時鐘歪斜問題、低電源消耗、平均效能而非最差效能、模塊性、可組合和可復用性--因此近年來對異步電路研究增加快速，論文發表數以倍增，而Intel Pentium 4處理器設計，也開始采用異步電路設計。
異步電路主要是組合邏輯電路，用于產生地址譯碼器、FIFO或RAM的讀寫控制信號脈沖，其邏輯輸出與任何時鐘信號都沒有關系，譯碼輸出產生的毛刺通常是可以監控的。
同步電路是由時序電路(寄存器和各種觸發器)和組合邏輯電路構成的電路，其所有操作都是在嚴格的時鐘控制下完成的。這些時序電路共享同一個時鐘CLK，而所有的狀態變化都是在時鐘的上升沿(或下降沿)完成的。
02 什么是"線與"邏輯，要實現它，在硬件特性上有什么具體要求？
線與邏輯是兩個輸出信號相連可以實現與的功能。
展開 如何用數字萬用表測量帶電電路的通斷？
萬用表的電阻檔不能流過一定的電流，不然會燒掉萬用表，所以很多人的概念中，只要電路處于帶電狀態，是不能利用萬用表電阻檔來直接測量帶電電路通斷的，實際上在帶電狀態中，某些條件下依然可以利用萬用表電阻檔來測量帶電電路，只是操作要小心而已，因為一段導體或者負載要流過電流，本質是兩端要有電壓，而電壓是電位的相對差值，如果只是有電勢，不存在差值，同樣不會產生電流的，
圖片來源于：網絡
看一下這張簡單的圖紙，這是一個開關控制一盞燈的回路，兩端施加了我們常見的220伏單相交流220伏電壓，這時候，如果直接使用萬用表的電阻檔來測量火線和零線之間的通斷，肯定是要不得的，一定會燒萬用表的。
圖片來源于：網絡
比如上圖這樣，直接用萬用表的紅筆和黑筆去碰圖中的L和N線，只會燒掉萬用表，一定不能做這個動作了。這個地方，只能用萬用表的交流電壓檔來測量，看看火線和零線之間是否有電壓。
我們另外看開關的地方，也就是1和2腳兩端。
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直接用數字萬用表的交流電壓檔測量開關1和2腳的兩端，如果開關處于斷開狀態，這樣在開關兩端是會有220伏左右的壓差的，這樣萬用表的顯示如上圖，也就是帶電的電路處于斷開狀態，萬用表上顯示出來220伏左右的交流電壓（實際可能有偏差，或者電壓有波動，所以表顯示218）。
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如果開關閉合了，同樣利用萬用表的交流電壓檔測量開關的1和2端，看上圖，萬用表顯示是0伏，如果考慮到一些偏差或者干擾問題，可能會有一些小點的電壓值跳動，這種情況可以基本上判斷這個帶電的回路是接通的，但是只能做為參考，為了進一步驗證這個結果，可以繼續進行下一步動作。
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從零開始學習數字電路 | Learn Digital Circuits From Scratch ￥10
從零開始學習數字電路 | Learn Digital Circuits From Scratch
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz
語言：英語 | 大小：2.64 GB | 時長：2小時7分鐘
您將學到什么
計算機處理器語言、數制
布爾代數、邏輯門、卡諾圖
組合電路、時序電路
半導體存儲器、模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）
課程要求
無需編程
課程描述
數字電子學是電子學和電氣工程中的一門基礎學科，涉及數字電路的設計、分析和應用。與處理連續信號的模擬電子學不同，數字電子學處理離散信號，通常以二進制形式表示為0和1。這門學科構成了現代電子系統（如計算機、移動設備、通信系統和嵌入式系統）的支柱。
本課程從數制和二進制算術開始，這些是理解數據在數字系統中如何表示和處理的基礎。然后涵蓋邏輯門，包括與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）、與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）和同或門（XNOR），它們是數字電路的基本構建模塊。布爾代數和邏輯簡化技術（如卡諾圖）用于設計高效且優化的電路。
此外，該學科還探討組合電路，如加法器、減法器、多路選擇器、多路分配器、編碼器和譯碼器，這些電路根據輸入組合執行特定操作。還研究了時序電路，包括觸發器、寄存器和計數器；這些電路不僅依賴于當前輸入，還依賴于先前狀態，引入了存儲的概念。
數字電子學還包括時序分析、時鐘和狀態機等主題，這些對于設計可靠的系統至關重要。隨著技術的進步，該學科擴展到可編程邏輯器件和硬件描述語言。
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從零開始學習數字電路 | Learn Digital Circuits From Scratch
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz
語言：英語 | 大小：2.64 GB | 時長：2小時7分鐘
數字邏輯設計、數字電子學、開關理論與邏輯設計
您將學到什么
計算機處理器語言、數制
布爾代數、邏輯門、卡諾圖
組合電路、時序電路
半導體存儲器、模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）
課程要求
無需編程
課程描述
數字電子學是電子學和電氣工程中的一門基礎學科，涉及數字電路的設計、分析和應用。與處理連續信號的模擬電子學不同，數字電子學處理離散信號，通常以二進制形式表示為0和1。這門學科構成了現代電子系統（如計算機、移動設備、通信系統和嵌入式系統）的支柱。
本課程從數制和二進制算術開始，這些是理解數據在數字系統中如何表示和處理的基礎。然后涵蓋邏輯門，包括與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）、與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）和同或門（XNOR），它們是數字電路的基本構建模塊。布爾代數和邏輯簡化技術（如卡諾圖）用于設計高效且優化的電路。
此外，該學科還探討組合電路，如加法器、減法器、多路選擇器、多路分配器、編碼器和譯碼器，這些電路根據輸入組合執行特定操作。還研究了時序電路，包括觸發器、寄存器和計數器；這些電路不僅依賴于當前輸入，還依賴于先前狀態，引入了存儲的概念。
數字電子學還包括時序分析、時鐘和狀態機等主題，這些對于設計可靠的系統至關重要。
展開 Eggtronic推出基于GaN的電動汽車無線充電技術 可在4cm距離內實現95%的效率
GaNFast中包括GaN開關（一種場效應晶體管），將單片集成模擬驅動電路和數字邏輯電路集成在同一芯片上，作為GaN功率器件。GaNFast電源IC的額定頻率為2MHz。運行速度快有助于減少快速充電系統的尺寸和功率轉換成本。
Microchip的16位微控制器業務部副總裁Joe Thomsen表示： “Microchip Technology的dsPIC33微控制器具有強大的DSP內核、高速ADC和高分辨率PWM，可以支持 Eggtronic開發的專有系統架構，從而提升性能和充電距離。我們與 Eggtronic合作開發的發射器設計可與特定的Qi標準兼容，同時在功能和性能方面具有高度差異化。”
這些特性有助于降低解決方案的總成本、提高性能和可用性，以及減少二氧化碳排放，提高能源可持續性。此外，受益于專有的能量接收技術，E2WATT允許接收器溫度顯著下降。對現代智能手機和筆記本電腦來說，這將有助于提高充電性能，比如充電速度（與溫度密切相關）和用戶體驗。
無線交流電源E2WATT帶來了全新場景。Eggtronic將為全球若干最負盛名的公司開發消費、工業和汽車解決方案，同時推出基于該技術的多種零售產品。
-END-
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展開 《MATLAB仿真技術與應用教程》
【目錄】
第1章 MATLAB仿真技術導論
1.1 仿真技術
1.2 MATLAB及其仿真簡介
1.3 MATLAB的仿真環境
1.4 本章小結
第2章 MATLAB仿真技術基礎
2.1 MATLAB仿真基礎之數值計算
2.2 MATLAB的程序設計
2.3 MATLAB的圖形繪制
2.4 本章小結
習題
第3章 Simulink仿真技術
3.1 Simulink簡介
3.2 Simulink基本操作
3.3 Simulink常用模塊介紹
3.4 仿真參數的配置
3.5 封裝子系統
3.6 本章小結
習題
第4章 電路分析應用
4.1 電路仿真概要
4.2 一般電路仿真
4.3 功率電子系統仿真
4.4 本章小結
習題
第5章 數字邏輯電路仿真
5.1 組合邏輯電路仿真
5.2 時序邏輯電路仿真
5.3 本章小結
習題
第6章 在MATLAB中進行數字信號處理
6.1 MATLAB數字信號處理技術導論
6.2 常用的信號
6.3 離散時間信號的分析
6.4 數字濾波器的設計
6.5 信號的實時處理——DSP Blockset
6.6 本章小結
習題
第7章 數字通信仿真
7.1 MATLAB通信仿真導論
7.2 信源編碼
7.3 數字信號的基帶傳輸
7.4 數字信號的載波傳輸
7.5 信道編碼
7.6 本章小結
習題
附錄A 信號處理工具箱函數列表
附錄B 通信工具箱函數列表
附錄C Simulink模塊列表
附錄D DSP Blockset模塊列表
附錄E Communications Blockset模塊功能列表
附錄F 習題參考答案
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