电子设计入门教程硬件篇之集成电路IC（二）

前言：本文为手把手教学的电子设计入门教程硬件类的博客，该博客侧重针对电子设计中的硬件电路进行介绍。本篇博客将根据电子设计实战中的情况去详细讲解集成电路IC，这些集成电路IC包括：逻辑门芯片、运算放大器与电子零件。电子设计中存在的集成电路IC是嵌入式工程师工作中必须接触的事物，希望这篇博文能给读者朋友的工程项目给予些许帮助，Respect！

一、集成电路IC

1.1 集成电路概述

集成电路（Integrated Circuit，IC）是一种将大量的电子元件（如晶体管、二极管、电阻器、电容器等）集成在单个半导体芯片上的微型电子器件。集成电路的发明是电子技术发展史上的一个重要里程碑，它极大地提高了电子设备的性能、降低了成本、缩小了体积、简化了设计和生产过程。

集成电路的分类

模拟集成电路：处理模拟信号的集成电路，如运算放大器、比较器、模拟乘法器等。

数字集成电路：处理数字信号的集成电路，包括逻辑门、触发器、计数器、微处理器等。

混合信号集成电路：结合模拟和数字电路的集成电路，如模拟-数字转换器（ADC）和数字-模拟转换器（DAC）。

功率集成电路：用于功率控制和管理的高电压、高电流集成电路，如电源管理IC、MOSFET驱动器等。

微波集成电路：用于高频、高速通信的集成电路，如射频放大器、混频器、滤波器等。

管脚读取方法：调制芯片顺序，让小圆凹槽在左下角，那么从左下往右数，依次是1，2，3，4.......

逆时针读取或者是把半圆凹槽放到左边，读取方法一样。

1.2 集成电路应用

集成电路广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、手机、家用电器、医疗设备、汽车电子、工业控制系统等。集成电路的发展推动了现代信息技术的革命，使得电子设备变得更加智能、高效和便携。

集成电路的设计和制造是一个高度专业化的领域，需要跨学科的知识和技术，包括电子工程、材料科学、物理学、计算机科学等。随着技术的发展，集成电路的集成度和性能不断提高，其在未来的科技发展中将继续扮演关键角色。

嵌入式工程师是属于硬件研发分支的，日常的核心工作就是与芯片这些集成电路打交道的，我们工程项目中接触到的 STM32、CH32、GD32 与 TI 等微控制器芯片都属于集成电路。当然，工程项目中出现的运放、逻辑门芯片也属于集成电路，在摩尔定律的推动下，如今的集成电路越做越小，集成电路的算力越来越强，已经普及到了各行各业中。

# 输入阻抗和输出阻抗

反映了电路从电源或信号源处最多能分得多少电压的能力电源或信号源都是有内阻的，用电设备并不能得到100%的电压VCC，而是VCC* 10K/(0.01+10K) 对电源或信号源而言，如果它的输出阻抗很低，那么它所驱动的后级电路能够获得的电压也就越高，驱动能力强对于负载或设备而言，如果它的输入阻抗很高，那么它能够从供电设备或信号源获得的电压也就越高，

例：比如由三极管搭建的音频放大电路，将话筒输出的微弱音频信号放大，再驱动音响喇叭发声，那么我们就希望这个音频放大电路的输入阻抗很高，这样就能接近100%的获得全部的音频信号；同时希望这个电路的输出阻抗很低，这样就能它的输出音频电压接近100%的加在喇叭上。

二、逻辑门芯片

逻辑门芯片是集成电路的一种，用于实现基本的逻辑运算。逻辑门是数字电路的基础，它们执行逻辑操作，如与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）等。这些逻辑门可以单独存在于芯片中，也可以在单个芯片中集成多个不同的逻辑门。

常见的逻辑门芯片包括：

与门（AND Gate）: 仅当所有输入都为高电平时，输出才为高电平。

或门（OR Gate）: 当任一输入为高电平时，输出为高电平。

非门（NOT Gate）: 也称为反相器，它将输入的电平反转，即输入高电平时输出低电平，输入低电平时输出高电平。

与非门（NAND Gate）: 与门和非门的组合，先进行与操作，然后对结果取反。

或非门（NOR Gate）: 或门和非门的组合，先进行或操作，然后对结果取反。

异或门（XOR Gate）: 当输入电平不相同时，输出为高电平。

同或门（XNOR Gate）: 异或门和非门的组合，当输入电平相同时代输出高电平。

2.1 与门（AND Gate）

与门（英语：AND gate）又称“与电路”、逻辑“积”、逻辑“与”电路。是执行“与”运算的基本逻辑门电路。有多个输入端，一个输出端。当所有的输入同时为高电平（逻辑1）时，输出才为高电平，否则输出为低电平（逻辑0）。

与门有3种逻辑符号，包括：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）、DIN符号（DIN 40700）。

2.2 或门（OR Gate）

或门（OR gate），又称或电路、逻辑和电路。如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系。具有“或”逻辑关系的电路叫做或门。或门有多个输入端，一个输出端，只要输入中有一个为高电平时（逻辑“1”），输出就为高电平（逻辑“1”）；只有当所有的输入全为低电平（逻辑“0”）时，输出才为低电平（逻辑“0”）。

或门有3种逻辑符号，包括：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）和DIN符号（DIN 40700），以二输入或门为例，逻辑符号如图所示：

2.3 非门（NOT Gate）

非门（英文：NOT gate）又称非电路、反相器、倒相器、逻辑否定电路，简称非门，是逻辑电路的基本单元。非门有一个输入和一个输出端。当其输入端为高电平（逻辑1）时输出端为低电平（逻辑0），当其输入端为低电平时输出端为高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。非门的逻辑功能相当于逻辑代数中的非,电路功能相当于反相,这种运算亦称非运算。

非门共有3种逻辑符号：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）和DIN符号（DIN 40700），分别如下图所示：

2.4 与非门（NAND Gate）

与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与非门是当输入端中有1个或1个以上是低电平时，输出为高电平；只有所有输入是高电平时，输出才是低电平。

以下是与非门的符号与真值表：

2.5 或非门（NOR Gate）

或非门（英语：NOR gate）是数字逻辑电路中的基本元件，实现逻辑或非功能。有多个输入端，1个输出端，多输入或非门可由2输入或非门和反相器构成。只有当两个输入A和B为低电平（逻辑0）时输出为高电平（逻辑1）。也可以理解为任意输入为高电平（逻辑1），输出为低电平（逻辑0）。

或非门有3种逻辑符号，包括：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）和DIN符号（DIN 40700），以二输入或门为例，逻辑符号如图所示：

2.6 异或门（XOR Gate）

异或门（英语：Exclusive-OR gate，简称XOR gate，又称EOR gate、ExOR gate）是数字逻辑中实现逻辑异或的逻辑门。有多个输入端、一个输出端，多输入异或门可由两输入异或门构成。若两个输入的电平相异，则输出为高电平1；若两个输入的电平相同，则输出为低电平0。即如果两个输入不同，则异或门输出高电平1。