设计与验证基于4011 IC的基本NAND门电路
元件与材料
- 4011四输入NAND门（Radio Shack目录#276-2411）
- 八位DIP开关（Radio Shack目录#275-1301）
- 十段条形图LED（Radio Shack目录#276-081）
- 一节6伏电池
- 两个10kΩ电阻
- 三个470Ω电阻
警告！ 4011 IC为CMOS工艺，对静电放电高度敏感。操作时采取防静电预防措施。
延伸阅读
电路课程，第4卷，第3章："逻辑门"
学习目标
- 理解下拉电阻的作用
- 通过实验确定门的真值表
- 学习逻辑门互连方法
- 使用NAND门设计各种逻辑功能
基本门功能原理图
基本门功能实物图
实验步骤
开始时按原理图将单个NAND门连接到两个输入开关和一个LED。八位开关和十段LED初看似过剩，但便于扩展并保持布局整洁。
随时备好4011数据手册。阅读引脚图对正确连接至关重要。下面是从官方数据手册衍生的简化引脚参考：
面包板实物图中，我们使用左下角NAND门：引脚1和2为输入，引脚3为输出。引脚14和7供应VDD（正电压）和GND（地）。一些数据手册将负轨标为VSS；功能相同。
与运放不同，数字逻辑IC使用单一地参考。"高"信号指引脚相对地处于VDD，"低"信号处于GND。
所有未用门输入接至VDD或GND。悬空可能让杂散静电荷迫使内部晶体管进入未定义状态，导致过大电流或损坏。接地或上拉均可；选择取决于面包板上哪个轨更易接触。
不要将未用门输出接至任何电源轨。强制输出固定电平会短路门并可能毁坏芯片。输出自生成，必须自由摆动。
两个10kΩ电阻作为下拉器件。开关断开时，电阻将输入拉至GND，确保干净"低"态。开关闭合时，输入直接驱动至VDD，给出"高"态。这防止输入因杂散静电悬空。
电路组装后，可实验绘制NAND门真值表。将开关置于所有可能状态，记录LED是否点亮。按以下方式记录结果：
标记"A"和"B"的列代表两个输入开关；闭合开关表示逻辑"1"，断开（下拉）开关表示逻辑"0"。LED状态显示门输出。完成所有四种组合后，将您的表与标准NAND真值表比较。
虽然此设置针对4011 NAND门，但相同的双开关、双下拉、LED方案适用于任何四门逻辑IC，前提是查阅正确引脚图。请记住不同IC系列引脚分配不同。
额外改进
为增强清晰度，添加LED显示实际输入电平。这样可验证开关是否正确闭合或断开，而非从位置推断：
相关练习册：
- 基本逻辑门练习册
工业技术