在早期的數(shù)字時代，邏輯門由晶體管和分立元件制成。巨大的空間占用以及增加的熱量散發(fā)問題推動了將電路封裝在緊湊的集成電路中的技術，以容納成百上千個邏輯電路。本文討論了最重要的一些集成電路，并介紹了一些實際用途。
集成電路(IC)改變了數(shù)字電子產品，讓緊湊、強大且可靠的設備的出現(xiàn)成為可能。這些IC為數(shù)字電子產品的發(fā)展做出了重大貢獻，提供了大量的的邏輯功能和專用電路，并將其劃分為邏輯系列。邏輯系列是指實現(xiàn)邏輯功能的一組IC。邏輯電路通常由相互連接的邏輯門組成，用于執(zhí)行AND(與)、OR(或)、NOT(非)、XOR(異或)、NAND(與非)、NOR(或非)等邏輯運算。
邏輯門不作為單獨的元件銷售，而是包含在或多或少的復雜集成電路中。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殊性，并且可以根據(jù)項目的需要在不同的環(huán)境中使用。應用廣泛的一些邏輯系列是TTL(晶體管-晶體管邏輯)和CMOS(互補金屬氧化物半導體)。當然還有一些其他的，這里就不討論了。第一種被稱為TTL，是因為輸入和輸出級中都有晶體管。第二種被稱為CMOS，是因為它使用MOSFET。這兩個邏輯系列因其制造技術而有所不同。TTL系列的電源電壓為5V，而CMOS系列的電源電壓在3V至18V之間。兩個系列之間各自邏輯值(真或假)的識別電壓電平也有所不同。不過無論如何，避免上一期文章中所分析的不確定性區(qū)域始終是明智的選擇。
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，以及其電路所需的規(guī)格。
IC的型號眾多，不可能一一列舉。請注意，不同的IC將NAND、NOR、NOT等門封裝在單個芯片中。作為一個非常普通的示例，圖1顯示了一些具有不同輸入的AND門，具體分類如下：
對于一個電路來說，沒有必要使用IC中的所有邏輯門。邏輯IC設計有多個邏輯門，例如2輸入端四AND門或4輸入端雙AND門，但這并不意味著必須同時使用所有邏輯門。在設計電路時，只使用實現(xiàn)所需功能需要的邏輯門。例如，如果需要實現(xiàn)雙輸入AND邏輯運算，可以使用IC的單個AND門，而不使用其他門。未使用的輸入可以接地。這就提供了在將來需要時將其余邏輯門用于其他功能的可能性，而無需向電路添加額外的外部元件。為了理解邏輯IC的一般工作原理，在上述前提假設以下系統(tǒng)。根據(jù)圖2中的邏輯圖，只有當三個應答器都被激活時，配備電子鎖的房屋前門才能打開。該系統(tǒng)由以下模塊組成：有趣的是，要創(chuàng)建該電路不需要使用微控制器，盡管后者肯定是一種更先進的解決方案。微控制器是在邏輯門之后發(fā)明的，因此對于簡單的電路來說，自然是選擇使用邏輯IC。該設計存在著許多不同的解決方案。比較好的解決方案是IC 7411(3輸入端三AND門)或CD4073(3輸入端三AND門)。該系統(tǒng)僅使用IC的一個AND門，而另外兩個沒有使用(見圖3中的電路原理圖)。如前所述，建議將未使用的輸入端接地。三輸入AND端口的真值表預測，僅當所有三個輸入均為邏輯1時，才會產生輸出信號1。因此，所有門禁標簽必須同時激活電子鎖。如果卡片未被識別，相應的NFC解碼器必須能夠發(fā)送低邏輯信號；如果標簽被正確識別和驗證，則相應的NFC解碼器必須能夠發(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)方案。
與邏輯門相關的IC種類繁多。拋開舊型號不談，當今市場上的邏輯門速度極快且性能，既有TTL類型，也有CMOS類型。在此就不一一列舉和解釋市場上現(xiàn)有的所有類型了。此外，還可根據(jù)集成度和構成不同邏輯門的內部元件對其進行細分。設計人員應仔細記錄各種現(xiàn)有型號及其元件系列。
數(shù)字電子產品的IC是操作現(xiàn)代設備和數(shù)字系統(tǒng)的基礎。為滿足數(shù)字電子產品的多樣化需求，邏輯系列提供了大量的解決方案，并持續(xù)推動數(shù)字電子產品領域的創(chuàng)新，使得功能越來越強大、越來越復雜，最重要的是，設備越來越小型化。如果系統(tǒng)比較簡單，設計者就不需要使用微控制器；只需邏輯IC就足夠了。
