集成電路 (IC) 徹底改變了數(shù)字電子器件，使緊湊、強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，提供了各種邏輯功能和歸類為邏輯系列的專用電路。邏輯系列是指一組實現(xiàn)邏輯功能的 IC。邏輯電路通常由相互連接的邏輯門組成，以執(zhí)行邏輯運算，例如 AND、OR、NOT、XOR、NAND、NOR 等。
　　邏輯門不作為單獨的組件銷售，而是包含在或多或少復雜的集成電路中。邏輯系列的特點是技術規(guī)格，包括電源電壓、開關速度、功耗和噪聲特性。每個邏輯系列都有其特點，可以根據(jù)項目需求在不同環(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（互補金屬氧化物半導體）。當然，還有其他一些邏輯系列，本文不再贅述。前者之所以被稱為 TTL，是因為其輸入和輸出級均有晶體管。后者之所以被稱為 CMOS，是因為它使用了MOSFET。這兩個邏輯系列根據(jù)其制造技術而有所不同。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。這兩個系列之間相應邏輯值（真或假）的識別電壓電平也不同。無論如何，始終建議避免上一期中分析的不確定領域。
　　特征　　這兩個邏輯系列具有不同的特性，設計人員必須提前了解這些特性以及其電路的規(guī)格。下表重點介紹了這兩個系列的不同特性，請記住，在每種情況下，都要仔細查閱相關的官方數(shù)據(jù)表。

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

　　圖 1：TTL（7408、7411、7421）和 CMOS（4081、4073、4082）系列中的不同與門
　　某些配置的引腳排列不兼容，因此設計人員必須始終遵守官方的使用圖。
　　一個通用的例子
　　對于電路來說，使用集成電路中的所有邏輯門是不必要的。邏輯集成電路設計有多個邏輯門，例如四路 2 輸入與門或雙路 4 輸入或門，但這并不意味著必須同時使用所有門。在設計電路時，只使用實現(xiàn)所需功能所需的邏輯門。例如，如果需要實現(xiàn)雙輸入與邏輯運算，則可以使用集成電路的單個與門，而其他門則不用。未使用的輸入可以接地。這提供了在將來必要時將剩余邏輯門用于其他功能的可能性，而無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，一所房子的前門配備了電鎖，只有在激活三個應答器后才能打開。它由以下塊組成：
　　三個NFC標簽，配備多個解碼器
　　處理三個輸入的邏輯電路
　　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的解決方案。它們是在邏輯門之后發(fā)明的，因此簡單電路最自然的選擇是使用邏輯 IC。設計存在許多不同的解決方案。一個好的解決方案是集成電路 7411（三重 3 輸入與門）或 CD4073（三重 3 輸入與門）。該系統(tǒng)僅使用 IC 的一個與門，而其他兩個保持未使用（參見圖 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測僅當所有三個輸入都采用邏輯 1 值時才會生成輸出信號 1。因此，所有訪問標簽必須同時激活電子鎖。如果未識別卡，則相應的 NFC 解碼器必須能夠發(fā)送低邏輯信號，如果正確識別并驗證了標簽，則發(fā)送高邏輯信號。如圖所示，還提出了一種僅涉及系統(tǒng)邏輯的可能的PCB實現(xiàn)解決方案。
　　圖 3：三輸入鎖的原理接線圖及其真值表
　　防盜警報器的另一個例子
　　與邏輯門相關的 IC 列表很長。除了較舊的型號外，當今市場上還有速度極快且性能極高的邏輯門，包括 TTL 和 CMOS 類型。在這里列出并解釋市場上所有現(xiàn)有的類型將非常簡化。它們還按集成度和組成不同邏輯門的內部組件進行細分。設計人員應仔細記錄各種現(xiàn)有型號及其組件系列。　　以下示例（如圖 4 所示）涉及配備四個區(qū)域的簡單防盜報警器。傳感器可以用檢測熱量、光線、噪音或其他存在的設備來表示。激活至少一個傳感器即可觸發(fā)警報。該系統(tǒng)只能使用一個集成電路，例如 CD4071（四路 2 輸入或門），這是一種帶有四個或門的 CMOS 芯片，每個或門都有兩個輸入。

　　圖 4：帶有 CD4071（或等效）集成電路的簡單防盜報警器
　　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，該項目還有助于理解如何使用更簡單的邏輯門實現(xiàn)復雜的邏輯門。
　　數(shù)字電子學課程 – 第 8 部分：數(shù)字電子學集成電路
　　以下源列表以 PARI/GP 編寫，但可以輕松修改為任何其他編程語言，可生成 4 個數(shù)字輸入的 16 種組合（2^4=16）。
　　數(shù)字電子學課程 – 第 8 部分：數(shù)字電子學集成電路
　　該圖包含通用接線圖（頂部）和通過顯示整個集成電路 4071 制作的接線圖。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絡（見圖 5）使 LED 燈報警信號持續(xù)很長時間，即使驅動脈沖很短。該信號是模擬信號，但通過適當?shù)陌才牛褂梦催B接的第四個 OR 端口，可以將其變?yōu)閿?shù)字信號。
　　圖 5：二極管和電容器可產生更長的報警信號