什么情况下我们会使用与非门替换其他门电路?

什么情况下我们会使用与非门替换其他门电路?

就我的理解,说点儿经验,不可能面面俱到,仅提供以下见解。

先从理论上说:

与、或、非属于布尔代数的基本运算。通过布尔代数进行集合运算可以获取到不同集合之间的交集、并集或补集,进行逻辑运算可以对不同集合进行与、或、非。

你说的是对的,使用与非门确实可以构成其他门电路,但是,或非门也是一样的,它也可以构成其他门电路。做理论设计,为了避免逻辑混乱,该用什么门电路就用什么门电路,否则容易把自己整蒙了,不需要刻意替换。

DIY数字电路:制作电路

在实际制作中,为了避免逻辑混乱,电路过于庞杂,电路时延过长(甚至出现竞争与冒险)等因素,仍然是该用什么门电路就用什么门电路,不需要刻意替换。

真正需要替换的情况:

比如说,手里有现成的与非门芯片,但一时买不到其它门电路芯片,则可以考虑代换;

再比如,一个74LS00芯片(或者CD4011),里面有四个与非门,如果我们电路中只需要三个与非门和一个非门,那么就不需要再专门买一个74LS04非门芯片,直接用多余的那个与非门替换即可。

好像说的是废话。

如果你想使用简单的逻辑器件,例如包含六个非门74LS04或四个2输入与门、或门、与非门74LS00或或非门74LS02等双列直插封装集成电路,来设计印制电路板。而你可能正好没有与门之类的东西,但是碰巧有一个与非门和一个非门备用(或者可能是一个或门和三个非门),那么在这种情况下,考虑代换就可能扭转局面。

关于与非门的延迟低,造价便宜问题:

我们知道,最简单的逻辑门是非门。假设采用的是CMOS电路,就物理上实现来说,一个非门需要两个晶体管。与非门和或非门要复杂一些,这两种门每种包含四个晶体管。然后是与门和或门,这两种门每种包含六个晶体管。也就是说,如果使用与非门或或非门代替与门或或门,那么所使用的晶体管数量可以减少三分之一。

与门实际上是由一个与非门后接一个非门构成的;同样,或门是由一个或非门后接一个非门所组成。除了要使用4+2=6个晶体管外,这还说明与门(和或门)具有两级延迟。因此,如果可以使用与非门取代与门(或用或非门取代或门),所得到的电路会运行得更快。