【从零开始数字IC设计】002 认识常用的门级电路（NAND2）

标准单元库是数字集成电路的积木，是复杂电路和系统的基础。今天我们来认识一下其中的几个常用门级电路。

先来看看二输入与非门（NAND2）

分析电路，输入IN1和IN2共有四种情况：

• IN1=0且IN2=0时，n1和n2截止，p1和p2导通，OUT输出1
• IN1=0且IN2=1时，
  • n1和n2只有一个导通（n1截止，n2导通），n1和n2为串联方式，有一个截止则截止
  • p1和p2有一个导通（p1导通，p2截止），n1和n2为并联方式，有一个导通则导通
  • 综合上，OUT输出1
• IN1=1且IN2=0时，与“IN1=0且IN2=1”类似，OUT输出1
• IN1=1且IN2=1时，n1和n2导通，p1和p2截止，OUT输出0

总结得到如下真值表：

我们列出OUT的布尔代数式子：

这个代数式子，看起来很长，我们用下面的图形来表示集合的概念（之前提到：* 表示交集、+ 表示并集、非表示差集），所以上面的表达式就表示黄色+绿色+红色的区域。唯独不包括两个圆的重叠部分（交集）。

所以上面的布尔代数式子等价于：

从这个式子，我们就理解了为什么上面的电路逻辑是与非门。

我们也可以在真值表里加上临时的一列TEMP，TEMP与OUT相反。这样我们也可以轻松看出IN1、IN2和TEMP的关系。

最后，我们用Verilog语言来描述：

module nand2
(
  input wire IN1,
  input wire IN2,
  output wire OUT
);

assign OUT = !(IN1 && IN2);

endmodule