数字部件

电路基础

电路基础
电路基础里面关键是要知道MOS管（由电压控制导通的这样一种器件是各种门电路的基础）分为pMOS和nMOS，pMOS和nMOS形成各种门点路的方法在后面有

• P型半导体：主要靠空穴导电
• N型半导体：主要靠自由电子导电
• PN结：p端负电荷，n端正电荷。
  
• 二极管：单向导通性
• 晶体三极管（NPN、PNP），三个电极分别为基极，集电极，发射级——具有电流分配和放大作用
• 场效应管（field-effect transistor,FET）:用电场来控制固体材料导电能力的有源器件。
  
  • 一种极性的载流子，单极型晶体管，半导体三极管是双极型晶体管。
• MOS管（metal，oxide，semiconductor）:加电后可以导通

logic gate

• single input:NOT,buffer

• two:and,or,xor,nand,nor,xnor
  
  

• Vdd高GND低

• 常用与非和或非

pmos & nmos

• nmos
• pmos
• 画法
• 圆圈代表非，pmos正电导通，p端低电平吸正电
• pmos pass 0，nmos pass 1
• cmos（c代表互补）

从pnMOS到门，门的实现

cmos电路画法
not gate

nand gate

根据需要将pmos nmos串并联起来，pmos并联则只要有1就通过，nmos串联则必须都是0才通过。
因此画的时候第一步识别特殊值，比如NOR3，只有全0才是1

practice:从pMOS，nMOS到门

组合逻辑，从逻辑到门

组合逻辑

• 实现加法，按位来进行运算。输入为两个数同一位的01值，以及上一位的进位，产生的值为计算结果和给下一位的进位，针对每一种情况列出真值表即可得到组合逻辑。
• 定义
  
  • implicant蕴含式：product of literals
  • minterm最小项/乘积项：product that include all variables
  • maxterm最大项/和项：sum that include all variables
• SOP(sum of products)
• POS(product of sums)
• 化简组合逻辑DeMorgan’s Theorem
• bubble pushing
• 从逻辑到门
• 输入在原理图的左边或者顶部，输出在原理图的右边或者底部
• example
  
  • priority circuit:
  • multiplexer
  • decoder

时序逻辑

state elements

• bistable circuit：双稳态电路
  
  • 
  • store 1 bit of state in the state var(Q or !Q)
  • no input to control the state
• SR Latch：SR(set/reset)锁存器
  
  • 
  • 因为SR对称，所以上0下1也一样
  • 
  • 因此SR可以控制Q的值，并能保存状态
  • 
• D Latch：D锁存器
  
  • CLK控制是否将D的影响传过去，D控制可以传输的信号
  • 
• D Flip-flop：D触发器
  
  • CLK控制什么时候状态可以传递，D控制可以传递过去的信号。只有当CLK从0到1的时候，信号可以传递。
  • 
  • 
• D-latch & D-flip-flop状态改变
  
  • D-latch仅当CLK为1时，状态可能改变
  • D-flip-flop仅当CLK由0到1时，状态可能改变

FSM

实验一：七段数码管的译码显示实验