1.3节 逻辑门与二进制数 part1

好了，看过上面一节的内容，让我们继续来搭积木吧~这回我们有了MOS作为积木，我们想搭个什么东西呢？答案是，什么都行只要有创意。主要是学习”搭积木“的思想，看过本系列一定会知道那是什么东东。那么作为启发性的例子，请看下几幅图：

（1）”NOT“门（2）”NAND“门（3）”NOR“门

（1）首先看”NOT“门吧，A代表输入（当然只能是1或0），Y代表输出（当然也只能是1或0）。记得上一节说的pMOS那个小泡泡了吗，就是”非“啊。这里也一样通用。当然可以用以下记号表示（定义）Y=~A，其中~符号在本系列里表示“非”运算。

看图（a）当A=1（高电平相对于地）pMOS断开，nMOS导通（可视为导线），就像当于Y直接接地啊！当然输出是0.所以输入1的时候给我返回一个0.。。这不就是对着干么。。就叫它”非“门。同理，当A=0.。。。。。。（省略号自己填，不懂得留言~）。

（2）这是神马？！别急，（b）图看到小泡泡--就是非了，但是接了一个拱形的符号，那个被定义为“与”（AND）。“与”意思就是，我和你缺一不可。举个例子说:定义结婚是个“好”结果（代表输出是1），而结婚的前提是必须有两个人存在，即两个输入必须都是1，只有一个人是没有办法结婚的！AND的表达式是Y=A*B，根据（1），这个符号整体可以写成Y=~（A+B）,注意一定不要忘记括号！如果不加括号的话，就是说先“NOT”A的输入再ANDB的输入，结果完全不一样的。这个逻辑门叫做“NAND”（理所当然---NOTAND！“与非”门）再看（a）图，注意图中只有画圆点的地方才代表导线连通。当A=1，B=1的时候，上面两个pMOS都断开，只有下面两个nMOS一起导通，所以当然输出Y为0.那么剩下的所有情况请大家一一推导出来~~~下一节有答案揭晓。
它旁边那个记号的输出（Y）等同于AND的输出，只是实现方式不一样。注意把那两个小泡泡拿掉的话，这个符号叫做“或”（OR）门。先把输入“非”一下然后再“或”（OR）一下。而OR的就好比吃饭的时候为了能吃到嘴里（就是为了结果为1），你可以用筷子也可以可用手抓~~~，记号是Y=A+B。所以整体的记号是Y=（~A+~B）。其实如果有兴趣，你可以叫它“非或”门。。。这两个门为什么等同呢？想一想怎么证明，下节会有答案哦。（提示：（1）可以把所有输入和输出的情况列出来，因为也就是0和1嘛（2）观察电路图（a），从不同的角度看待同一个问题会有不同的见解！）

（3）这一组当然就是“NOT”和“OR”的组合了也就是“NOR”门咯，利用（2）讲的就应该能写出表达式咯。写完后参考一些：左边的图表达式Y=~(A+B),其等同的实现也就是右边的图Y=~A*~B（译成汉语就是“非”A“与”“非”B）。

举了上面这三个例子，大家看出来一些头绪了没。看所有例子里所有门的电路图，都会有pMOS和nMOS参与工作，所以这个叫做CMOS~就是互补MOS嘛，所以CMOS不是一个晶体管而是两个或两个以上MOS的集合！而一般带有pMOS的在“上面”，nMOS在“下面”--所以分别被叫做“上拉网络（pull-upnetwork）”，“下拉网络”（pull-downnetwork）。所谓“上面”就是定义为让输出Y和高电平（VDD）相连的部分，而“下面”自然就是让输出Y和低电平VSS相连的部分。----------讲到这里，有人可能会发现有问题了：如果上拉是断路，下拉也是断路，输出怎么办？反过来上拉和下拉都是打开，岂不是要短路~~没错！第一个情况就是y会处于不确定状态，比如你用手碰一碰，静电的值会决定y，所以这时y的输出被称为“浮动Z（floatingz）”输出。而第二种情况就是Y无法决定取0和1哪一个值，而由高电平源源不断的向Y输入不稳定电压，从而损失静电能。那么这个状态就被称为“X”（contentionX）。

好了，这一小部分最重要的是用一张纸，和一支笔写一写推一推我提出的小问题。下一小节给出形式化的答案~