電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）邏輯器件是具有邏輯功能的器件，電路中常見的邏輯門或門電路就屬于基本的邏輯器件。常見的有與門、或門、非門、與非門及或非門等，利用這些門電路可以組成電子計算機(jī)所需的各種邏輯功能。

邏輯器件：固定與可編程

將邏輯門互相組合，能夠?qū)崿F(xiàn)具有復(fù)雜邏輯分析能力的各種邏輯器件，固定邏輯器件和可編程邏輯器件就是邏輯器件的兩大分類，固定邏輯器件中的電路是固定的，在制成時它的功能就已經(jīng)確定且無法改變，一般固定邏輯器件可以完成一種或一組同類的功能。

與之對應(yīng)，可編程邏輯器件是可以提供多種邏輯能力、特性、速度和電壓特性的標(biāo)準(zhǔn)成品部件，其可編程特性允許其完成多種不同的功能。Signetics和Intersil的PLA是可編程的開始，到后來的PAL、GAL。

這種可編程器件也推動了后來FPGA的產(chǎn)生和應(yīng)用，F(xiàn)PGA集成度高設(shè)計靈活，可多次反復(fù)編程的特性現(xiàn)在已經(jīng)深入人心。

雖然固定邏輯器件只能完成一種或一組同類的功能，靈活度上相對缺乏，但這既是劣勢也是優(yōu)勢。與犧牲靈活度對應(yīng)的優(yōu)勢在這種功能固定的邏輯器件一旦完成前期的開發(fā)，可以迅速大批量生產(chǎn)，對很多不需要變更功能的應(yīng)用來說，固定邏輯器件更為經(jīng)濟(jì)，用量越大成本越劃算。

對可編程邏輯器件來說，靈活度被發(fā)揮得淋漓盡致，改變功能只需要簡單地更改編程文件即可。不同的可編程邏輯器件的編程工作復(fù)雜程度不一，比如PAL就會比GAL復(fù)雜很多?？偟膩砜催@些可編程邏輯器件都相當(dāng)靈活而且集成度往往很高。

邏輯門分類與升級

基礎(chǔ)的邏輯器件是只能實現(xiàn)基本邏輯關(guān)系的邏輯門，也叫門電路。其作用簡單來說，就是通過高、低電平從而實現(xiàn)邏輯運算。高低電平其實就類似于二進(jìn)制中的0和1?；A(chǔ)的門電路設(shè)計為遵循“或”、“與”和“非”這幾種邏輯關(guān)系，再由這幾種基礎(chǔ)的邏輯關(guān)系構(gòu)成“與非”等其他邏輯關(guān)系。

除了邏輯的不同，邏輯門內(nèi)部的有源器件也有不同的分類，如單極、雙極和雙極互補(bǔ)型等。不同的邏輯元件會有不同的設(shè)計特點，這些特點（包括但不限于輸入電源能耗、速度、封裝、電壓漂移等）會隨著采用CMOS、TTL和ECL的不同而發(fā)生變化。

TTL技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是功耗大，ECL是數(shù)字電路中速度最快的，驅(qū)動能力強(qiáng)，抗共模干擾能力也很強(qiáng)，但是功耗很難降低。所以現(xiàn)在常見的都是CMOS邏輯門，成本不高，功耗低，性能也足夠強(qiáng)大。

基本上現(xiàn)在邏輯器件的更新迭代，會著重考慮在速度和功耗上做優(yōu)化。除非是有些邏輯門的工作電壓要求需要特定的技術(shù)來實現(xiàn)，大多數(shù)技術(shù)路線的邏輯門都會盡可能去實現(xiàn)更低的功耗。

現(xiàn)在電路應(yīng)用的發(fā)展有不斷增加各種功能和不斷縮減尺寸的趨勢，如何選擇最恰當(dāng)?shù)倪壿嬈骷y度不小。雖然在設(shè)計之初就已經(jīng)知道這些邏輯器件需要具備哪些邏輯功能和電壓范圍，但符合這兩項要求的邏輯器件肯定不在少數(shù)。還需要明確該設(shè)計對傳播延遲、功耗、輸出驅(qū)動強(qiáng)度的要求，以此來綜合判斷選擇哪種邏輯器件最為合適。

小結(jié)

各類終端市場功能的增加，對邏輯器件的尺寸、熱性能、電氣特征和成本要求越來越高。如何在更小的尺寸里提供更低的功耗、更好的電氣特性、熱性能是邏輯器件能否在醫(yī)療、汽車和工業(yè)等應(yīng)用里幫助終端設(shè)備實現(xiàn)新功能的關(guān)鍵。