دروازه های منطقی دیجیتال 

دروازه های منطقی دیجیتال

دروازه های منطقی دیجیتال یک مدار الکترونیکی است که تصمیمات منطقی را بر اساس ترکیبی از سیگنال های دیجیتالی موجود در ورودی هایش اتخاذ می‌کند.

دروازه های منطق دیجیتال می‌توانند بیش از یک ورودی داشته باشند، به عنوان مثال ورودی های A ، B ، C ، D و غیره، اما عموما فقط دارای یک خروجی دیجیتال (Q) هستند. دروازه های منطقی مستقل می‌توانند برای تشکیل یک تابع دروازه منطقی با هر تعداد ورودی مطلوب یا تشکیل مدارهای نوع ترکیبی و پی در پی یا برای تولید توابع دروازه منطقی متفاوت از دروازه های استاندارد، به همدیگر متصل یا سری شوند.

دروازه های منطق دیجیتالی تجاری استاندارد موجود در دو خانواده یا فرم اصلی وجود دارد، TTL¹ مانند سری 7400 و CMOS² که مخفف سیلیکون اکسید  فلزی مکمل است، که سری 4000 تراشه ها است. این نماد TTL یا CMOS به تکنولوژی استفاده شده برای ساخت مدار مجتمع، (IC) یا با نام معمول خود یک تراشه، اشاره دارد.

عموماً آی سی های منطقی TTL از ترانزیستورهای پیوند دو قطبی NPN و PNP استفاده می‌کنند، در حالی که آی سی های منطقی CMOS از ترانزیستورهای اثر میدانی نوع MOSFET یا JFET برای هر دو مدار ورودی و خروجی شان استفاده می کنند.

و همانند فناوری TTL و CMOS، دروازه های منطقی دیجیتال ساده نیز می‌توانند با اتصال دیودها، ترانزیستورها و مقاومتها  به یکدیگر برای تولید RTL³ ،DTL⁴ یا ECL ⁵،بکار روند، اما اینها در مقایسه با خانواده محبوب CMOS کمتر متداول هستند.

مدارهای مجتمع یا همانطور که معمولاً خوانده می‌شوند IC ⁶ها، می‌توانند با توجه به تعداد ترانزیستورها یا “دروازه” هایی که شامل هستند، با یکدیگر در گروه هایی جمع شوند. به عنوان مثال، یک دروازه ساده AND ممکن است تنها شامل چند ترانزیستور مستقل باشد، درحالی که یک ریزپردازنده پیچیده تر ممکن است هزاران دروازه ترانزیستور مستقل داشته باشد. مدارهای مجتمع با توجه به تعداد دروازه های منطقی یا پیچیدگی مدارها در یک تراشه منفرد با طبقه بندی کلی برای تعدادی از دروازه های جداگانه طبقه بندی می شوند:

طبقه بندی مدارهای مجتمع

یکپارچگی مقیاس کوچک یا SSI)⁷ ) دارای حداکثر 10 ترانزیستور یا چند دروازه در یک بسته بندی منفرد مانند گیت های AND ، OR ، NOT است.

یکپارچگی مقیاس متوسط یا MSI)⁸ ) بین 10 تا 100 ترانزیستور یا ده ها دروازه در یک بسته بندی منفرد است و عملیات دیجیتالی مانند اضافه کننده، رمزگشایی، شمارنده، فلیپ فلاپ(یک مدار نوسان ساز بای استابل است) و مولتی پلکسر(تسهیم کننده) را انجام می دهند.

یکپارچگی مقیاس بزرگ یا LSI)⁹ ) بین 100 تا 1000 ترانزیستور یا صدها دروازه دارد و عملیات دیجیتالی خاص مانند تراشه های I / O، حافظه، واحد های حسابی و منطقی را انجام می‌دهد.

یکپارچگی مقیاس بسیار بزرگ یا VLSI) ¹⁰ )بین 1000 تا 10،000 ترانزیستور یا هزاران دروازه دارد و عملیات محاسباتی مانند پردازنده ها، آرایه های حافظه بزرگ و قطعات منطقی قابل برنامه ریزی را انجام می‌دهد.

یکپارچگی مقیاس فوق العاده بزرگ یا SLSI) ¹¹ ) بین 10،000 تا 100،000 ترانزیستور در یک بسته بندی منفرد دارد و عملیات محاسباتی مانند تراشه های ریز پردازنده، میکروکنترلرها، PIC های اصلی و ماشین حساب ها را انجام می‌دهد.

یکپارچگی مقیاس بسیار بزرگ یا ULSI)¹² )بیش از 1 میلیون ترانزیستور دارد  تراشه های بزرگی که در CPU های رایانه ای، GPU ها، پردازنده های ویدیویی، میکروکنترلرها، FPGA ها و PIC های پیچیده استفاده می شوند.

در حالی که طبقه بندی ULSI “مقیاس فوق العاده بزرگ” کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، سطح دیگری از یکپارچگی که نشان دهنده پیچیدگی مدار مجتمع است به طور کوتاه به عنوان سیستم بر روی تراشه یا SOC)¹³ )شناخته می‌شود. در اینجا اجزای مستقل مانند ریزپردازنده، حافظه، لوازم جانبی، منطق I / O و غیره  همه بر روی یک قطعه منفرد سیلیکون تولید می‌شوند و یک سیستم الکترونیکی کامل را درون یک تراشه منفرد نشان می‌دهند درواقع به معنای واقعی کلمه، کلمه “یکپارچه” را در مدار یکپارچه قرار می دهند.

این تراشه های یکپارچه کامل که می توانند تا 100 میلیون دروازه ترانزیستور – CMOS سیلیکونی مستقل در یک بسته بندی منفرد داشته باشند، عموما در تلفن های همراه، دوربین های دیجیتال، میکروکنترلرها، PIC ها و برنامه های نوع رباتیک استفاده می‌شوند.

قانون مور

در سال 1965، گوردون مور بنیان گذار شرکت Intel پیش بینی کرد که طبق توسعه تکنولوژی دروازه نیمه رسانا ها ” تعداد ترانزیستورها و مقاومت در یک تراشه تنها، هر 18 ماه دو برابر خواهد شد”. هنگامی که گوردون مور در سال 1965 نظر مشهور خود را اعلام کرد، تقریباً تنها 60 دروازه ترانزیستور مستقل در یک تراشه سیلیکونی وجود داشت .

اولین میکرو پردازنده های دنیا در سال 1971، Intel 4004 بود که یک گذرگاه داده 4 بیتی داشت و شامل تقریبا 2300 ترانزیستور بر روی یک تراشه منفرد که در فرکانس 600کیلو هرتز کار می‌کرد، بود. امروز، شرکت Intel 2/1 بیلیون ترانزیستور مستقل متناوب  بر روی تراشه میکروپردازنده 64 بیتی i7-2700KSandy  4 هسته ای جدید خود که تقریباً روی 4 گیگاهرتز کار می‌کند، قرار داده است و تعداد ترانزیستورهای موجود بر روی تراشه همچنان در حال افزایش است زیرا که میکروکنترلرها و میکرو پردازنده های جدید پرسرعت توسعه می‌یابند.

حالتهای منطقی دیجیتال

دروازه منطقی دیجیتال بلوک ساختمانی اصلی است بطوریکه کلیه مدارهای الکترونیکی دیجیتال و سیستمهای مبتنی بر ریزپردازنده از آن ساخته شده اند. دروازه های منطقی دیجیتالی پایه عملیات منطقی AND، OR و NOT را روی اعداد باینری انجام می‌دهند.

در طراحی منطق دیجیتالی تنها دو سطح ولتاژ یا حالت مجاز وجود دارد و عموما به این حالت ها منطق”1″ و  منطق”0″  یا بالا و پایین یا درست و غلط گفته می‌شود. این دو حالت به ترتیب در جدولهای جبری بولی و جدولهای صحیح استاندارد به ترتیب با رقمهای باینری “1” و “0” ارائه شده اند.

یک مثال خوب از حالت دیجیتال یک کلید روشنایی ساده است. کلید می‌تواند “روشن” یا “خاموش” باشد‌، یک حالت یا حالت دیگر، اما هر دو حالت همزمان وجود ندارند. سپس می توانیم رابطه بین این حالتهای دیجیتالی مختلف را بصورت زیر خلاصه کنیم:

اکثر دروازه های منطقی دیجیتال و سیستم های منطق دیجیتال “منطق مثبت”  را بکار می‌برند، که در آن سطح منطقی “0” یا “پایین” است و با ولتاژ صفر 0 ولت یا زمین نشان داده شده است و سطح منطق “1” یا “بالا”  با ولتاژ های بالاتر مانند 5+ ولت نشان داده شده اند، با تغییر وضعیت از یک سطح ولتاژ به دیگری، از یک سطح منطقی “0” به “1” یا “1” به “0”  برای جلوگیری از هر گونه عملیات غلط مدار منطقی  بسیار سریع انجام می‌شود.

همچنین یک سیستم مکمل “منطق منفی” وجود دارد که در آن مقادیر و قوانین منطق “0” و منطق “1” وارونه می‌شوند، اما در این بخش آموزشی در مورد دروازه های منطقی دیجیتال فقط به قرارداد منطق مثبت که پرکاربردترین است،  اشاره خواهیم کرد.

در آی سی های استاندارد TTL، یک محدوده ولتاژ از پیش تعریف شده برای سطوح ولتاژ ورودی و خروجی که بطور صحیح معنی سطح منطق”1″ و منطق”0″ را تعریف می‌کند، وجود دارد و اینها در زیر نشان داده شده اند.

سطوح ولتاژ ورودی و خروجی TTL

تنوع زیادی از انواع دروازه های منطقی در هر دو قطب  خانواده های7400 و CMOS 4000 دروازه های منطقی دیجیتالی مانند 74Lxx، LSxx74، ALSxx74، 74HCxx، 74HCTxx، 74ACTxx و غیره وجود دارد که هرکدام مزایا و معایب مشخص خود را در مقایسه با دیگری دارند. ولتاژ دقیق سوئیچینگ مورد نیاز برای تولید هر دو منطق “0” یا منطق “1” به گروه یا خانواده منطق خاص بستگی دارد.

اگرچه، هنگام استفاده از منبع 5 ولت استاندارد، هر ورودی ولتاژ TTL بین 2/0 و 5 ولت  بصورت منطق “1” یا “بالا” در نظرگرفته می‌شود درحالی که هر ولتاژ ورودی زیر 8/0 ولت به عنوان منطق “0” یا “بالا” تشخیص داده می‌شوند. ناحیه ولتاژ در  بین این دو سطح ولتاژ هم به عنوان ورودی یا خروجی به نام ناحیه نامعین خوانده می‌شود و عملیات در این ناحیه ممکن است باعث تولید خروجی غلط دروازه منطقی شود.

خانواده منطقی CMOS 4000 در مقایسه با انواع TTL از ولتاژهای مختلفی استفاده می‌‌کنند، زیرا آنها برای استفاده از ترانزیستورهای اثر میدانی یا FET’S طراحی شده اند. در تکنولوژی CMOS یک سطح منطقی “1”  بین 3 و 18 ولت و یک سطح منطقی “0” زیر 5/1 ولت  عمل می‌کند. سپس جدول زیر تفاوت بین سطوح منطقی دروازه های منطقی TTL و CMOS سنتی را نشان می دهد.

سطوح منطقی CMOS و TTL

از مشاهدات بالا می‌ توانیم یک دروازه منطقی دیجیتال TTL ایده آل مانند آنی که یک سطح”پایین” منطق”0″ صفر ولت (زمین) و سطح “بالا” منطق”1″ 5+ ولت دارد، تعریف کنیم و این می‌تواند بصورت زیر نمایش داده شود:

سطوح ولتاژ دروازه منطقی دیجیتال TTL ایده آل

بطوریکه، باز یا بسته شدن کلید هم سطح منطقی “1” و یا سطح منطقی “0” با مقاومت R  که به عنوان مقاومت “بالا نگهدار” شناخته می شود، را ایجاد می‌کند.

نویز منطقی دیجیتال

با این حال، بین این مقادیر تعریف شده بالا و پایین چیزی که معمولاً “منطقه  غیر قابل استفاده” نامیده می شود (منطقه آبی فوق در بالا) امتداد دارد  و اگر ما یک ولتاژ سیگنال از یک مقدار را در این منطقه مذکور اعمال کنیم، نمی دانیم که آیا دروازه منطقی به آن به عنوان یک سطح “0” یا به عنوان یک سطح “1” پاسخ خواهد داد یا نه و خروجی غیرقابل پیش بینی خواهد شد.

نویز نامی است که به یک ولتاژ تصادفی و ناخواسته داده می‌شود که با تداخل بیرونی به مدارهای الکترونیکی القا می‌شود، مثلا از کلیدهای نزدیک، نوسانات منبع تغذیه یا از سیمها و سایر رساناهایی که تابش الکترومغناطیسی منحرف را  می‌گیرند‌. بنابراین برای اینکه یک دروازه منطقی تحت تأثیر نویز قرار نگیرد، باید دارای مقدار مشخصی از حاشیه نویز یا مقاومت نویز باشد.

مقاومت نویز دروازه منطقی دیجیتال

در مثال بالا، سیگنال نویز روی ولتاژ منبع تغذیه Vcc قرار می‌گیرد و تا زمانی که بالاتر از حداقل سطح (V_ON(min)) باقی بماند، ورودی و خروجی متناظر دروازه منطقی غیر قابل تاثیر هستند. اما هنگامی که سطح نویز به اندازه کافی بزرگ باشد و پیک نویز باعث شود که سطح ولتاژ بالا تا زیر این سطح حداقل پایین بیاید، دروازه منطق ممکن است این پیک را به عنوان ورودی سطح پایین تفسیر کند و براساس آن خروجی را تغییر دهد و یک سوئیچینگ خروجی غلط انجام دهد. سپس برای اینکه دروازه منطقی تحت تأثیر نویز قرار نگیرد، باید بتواند مقدار مشخصی از نویز ناخواسته را بر ورودی خود بدون اینکه وضعیت خروجی آن تغییر کند، تحمل کند.

دروازه های منطقی دیجیتال پایه ساده

دروازه های منطقی دیجیتال ساده را می توان با ترکیب ترانزیستورها، دیودها و مقاومتها ساخت، به عنوان مثال یک دروازه  ANDمنطق دیود- مقاومت TDL)¹⁴ ) و یک دروازه  NAND  منطق ترانزیستور-دیودDTL)¹⁵ ) که در زیر آورده شده است.

یک دروازه AND دیود-مقاومت 2-ورودی ساده می تواند با اضافه کردن یک مرحله معکوس ترانزیستور (NOT) به یک دروازه NAND تبدیل شود. استفاده از المنتهای گسسته مانند دیودها، مقاومتها و ترانزیستورها برای ساخت مدارهای دروازه منطقی دیجیتال، در IC منطقی تجاری منطق تجاری تجربی موجود مورد استفاده قرار نمی گیرند، زیرا این مدارها از تأخیر انتشار یا تأخیر دروازه و همچنین افت توان به دلیل مقاومتهای بالانگهدار رنج می‌‌ برند.

یکی دیگر از معایب منطق دیود-مقاومت این است که هیچ گونه تجهیزات “توزیع” را ندارد  زیرا که آن توانایی یک خروجی منفرد برای هدایت ورودی های بیشتر مراحل بعدی است. همچنین این نوع طراحی کاملاً “خاموش” نمی شود زیرا منطق «0» ولتاژ خروجی 6/0 ولت (افت ولتاژ دیود) را تولید می‌کند، بنابراین در عوض از طراحی های مدارهای TTL و CMOS استفاده می شود.

دروازه منطقی TTL پایه

دروازه  AND دیود-مقاومت ساده فوق از دیودهای جداگانه برای ورودی های خود، یکی برای هر ورودی استفاده می‌کند،. از آنجا که یک ترانزیستور از دو مدار دیود متصل بهم که قطعات NPN یا یک PNP را نشان می‌دهند، ساخته شده است، دیودهای ورودی مدار DTL می تواند با یک ترانزیستور NPN منفرد با ورودی های امیتر چندتایی همانطور که نشان داده شده است، جایگزین شود.

از آنجا که درگاه NAND حاوی یک ترانزیستور NPN معکوس تک حالته (TR₂) است، سطح منطقی خروجی “1” در Q فقط در صورت اتصال هر دو امیترهای TR₁  به منطق “0” یا زمین نشان داده می‌شود که به جریان اصلی اجازه عبور از پیوندهای PN امیتر و نه کلکتور را می‌دهد. امیترهای چندتایی₁   TRبه عنوان ورودی متصل می شوند و بدین ترتیب  یک تابع دروازه NAND را تولید می‌کنند.

در دروازه های منطقی TTL استاندارد، ترانزیستورها بطور کامل در منطقه “قطع ” عمل می‌کنند، یا در غیر این صورت به طور کامل در منطقه اشباع ترانزیستور به عنوان یک عملیات  نوع کلید عمل می‌کند.

دروازه منطقی دیجیتال پیوسته با امیتر

منطق پیوسته با امیتر یا ECL¹⁶ نوع دیگری از دروازه منطقی دیجیتال است که از منطق ترانزیستور دو قطبی استفاده می‌کند که در آن ترانزیستورها در منطقه اشباع کار نمی‌کنند، به همان صورت که با دروازه منطقی دیجیتال TTL استاندارد هستند. در عوض مدارهای ورودی و خروجی، ترانزیستورهای متصل پوش -پول  با ولتاژ منبع تغذیه منفی  نسبت به زمین هستند.

این امر باعث افزایش سرعت کارکرد دروازه های منطقی همراه با امیتر در محدوده گیگاهرتز در مقایسه با انواع TTL استاندارد می‌شود، اما نویز در منطق ECL اثر بیشتری دارد، زیرا ترانزیستورهای اشباع نشده در منطقه فعال خود فعالیت می‌کنند و مانند سیگنال های کلید تقویت می‌کنند.

زیر مجموعه “74” مدارهای مجتمع

با پیشرفت در طراحی مدار برای در نظر گرفتن تاخیر در انتشار، مصرف جریان، نیازمندی های گستردگی و fan-out(تعداد ورودی های گیت که خروجی هدایت می‌کند) و غیره ، این نوع از تکنولوژی ترانزیستور دو قطبی TTL پایه ای از پیشوند “74” خانواده آی سی های منطقی دیجیتال مانند دروازه NAND 2- ورودی چهارگوش “7400” یا دروازه NOR ” 2-ورودی چهارگوش” 7402 “و غیره را تشکیل می‌دهد.

خانواده های زیر مجموعه از آی یسی های سری 74xxx مربوط به تکنولوژی های مختلفی است که برای ساخت دروازه ها استفاده می شود و با حروفی بین نام 74 و شماره قطعات مشخص می‌شوند. تعدادی از خانواده های زیر مجموعهTTL موجود هستند که طیف گسترده ای از سرعت های سوئیچینگ و مصرف انرژی مانند دروازه L0074 یا دروازه 74ALS00 NAND را ارائه می‌دهند، بطوریکه مخفف عبارت “L” برای “TTL کم توان” و عبارت “ALS”  برای “TTLنوع شاتکی کم توان پیشرفته” است و اینها در زیر لیست شده اند.

• 74xx یا 74Nxx – استاندارد TTL – این دستگاه ها، خانواده TTL اصلی دروازه های منطقی معرفی شده در اوایل دهه 70 هستند. آنها دارای تاخیر انتشار در حدود 10 نانوثانیه و مصرف توان در حدود 10 میلی وات هستند. دامنه ولتاژ تغذیه 75/4 تا 25/5 ولت است.

74Lxx: TTL کم توان- مصرف توان حول انواع استاندارد اما در هزینه کاهش سرعت سوئیچینگ با افزایش تعداد مقاومتهای داخلی افزایش می‌یابد.دامنه ولتاژ تغذیه 75/4 تا 25/5 ولت است.

• 74Hxx: TTL پر سرعت- سرعت سوئیچینگ با کاهش تعداد مقاومت های داخلی کاهش می‌یابد. این نیز توان مصرفی را افزایش داده است. دامنه ولتاژ تغذیه 75/4 تا 25/5 است.
• 74Hxx: TTLبا سرعت بالا – با کاهش تعداد مقاومت های داخلی سرعت سوئیچینگ بهبود یافت. این نیز باعث افزایش مصرف برق شد. دامنه ولتاژ تغذیه 75/4 تا 25/5 است.
• 74Sxx: TTL شاتکی- فناوری برای بهبود امپدانس ورودی، سرعت سوئیچینگ و مصرف توان (2mW) در مقایسه با انواع Lxx74 و 74Hxx استفاده می‌‌شود. دامنه ولتاژ تغذیه 75/4 تا 5.25 25/5 ولت است.
• 74LSxx: TTLشاتکی کم توان- مشابه انواع Sxx74 اما با افزایش مقاومت داخلی در جهت بهبود مصرف توان. دامنه ولتاژ تغذیه 5/4 تا 5/5 است.
• ASxx74: TTL شاتکی پیشرفته- طراحی پیشرفته در مورد 74Sxx نوع شاتکی برای افزایش سرعت سوئیچینگ در هزینه مصرف توان در حدود mW22 بهینه شده است. دامنه ولتاژ تغذیه 5/4 تا 5/5 است.
• ALSxx74: TTL پیشرفته کم توان پیشرفته – مصرف کمتر توان در حدود mW1 و سرعت سوئیچینگ بالاتر ns4 در مقایسه با انواع 74LSxxاست. دامنه ولتاژ تأمین از 5/4 تا 5/5 ولت است.
• 74HCxx: CMOS با سرعت بالا – فناوری CMOS و ترانزیستورها برای کاهش مصرف توان کمتر از 1uA با ورودی های سازگار با CMOS. دامنه ولتاژ تأمین از 5/4 تا 5/5 ولت است.
• :74HCTxx CMOSبا سرعت بالا – تکنولوژی CMOS و ترانزیستورها برای کاهش مصرف انرژی کمتر از 1uA اما تأخیر انتشار حدود 16 نانوثانیه را به دلیل ورودی های سازگار با TTL افزایش داده است. دامنه ولتاژ تأمین از 5/4 تا 5/5 ولت است.

دروازه منطقی دیجیتال CMOS پایه

یکی از مهمترین معایب سری دروازه های منطقی دیجیتال TTL این است که دروازه های منطق مبتنی بر فناوری منطقی ترانزیستور دو قطبی است و از آنجا که ترانزیستورها قطعات مصرف کننده جریان هستند، آنها از یک منبع تغذیه ثابت 5 + ولت مقادیر زیادی توان مصرف می‌کنند.

همچنین ، دروازه های ترانزیستور دو قطبی TTL در هنگام جابجایی از حالت “خاموش” به حالت “روشن” و برعکس دارای سرعت کارکرد محدودی هستند که آن را “دروازه” یا “تأخیر انتشار” می ‌نامند. برای غلبه بر این محدودیت ها MOS مکمل به نام دروازه های منطقی “CMOS” (نیمه هادی اکسید فلزی مکمل) که از “ترانزیستورهای اثر میدانی” یا FET استفاده می کنند، ساخته شده است.

از آنجا که این دروازه ها از هر دو کانال P و   N ماسفت ها به عنوان وردی شان استفاده می‌کنند و در شرایط ساکن و بدون سوئیچ مصرف توان از دروازه های CMOS تقریبا صفر است ، (1 تا μA2) که آنها را برای استفاده در مدارهای باتری کم مصرف و با سرعت سوئیچینگ بالاتر از 100 مگاهرتز برای استفاده در زمان بندی فرکانس بالا و مدارهای رایانه ای ایده آل می‌کند.

این مثال دروازه CMOS شامل 3  MOSFET n – کاناله است، یکی برای هر ورودی FET₁ و FET₂ و دیگری برای FET₃ خروجی است. هنگامی که هر دو ورودی A و B در سطح منطقی “0” هستند، FET₁ و FET₁ هر دو به “خاموش” تغییر می‌کنند که خروجی منطقی “1” را از منبع FET₃  میدهد.

هنگامی که یک یا هر دو ورودی در سطح منطقی”1″ باشند جریان درون FET مربوطه جریان می‌یابد و حالت خروجی را معادل Q برابر با منطق” 0 “می دهد، بنابراین یک تابع دروازه NAND تولید می‌کند.

پیشرفت در طراحی مدار با توجه به سرعت سوئیچینگ، مصرف توان کم و تاخیر انتشار بهبود یافته در خانواده “CD” CMOS 4000 استاندارد آی سی های منطقی نتیجه شده است در محدوده TTL گسترش یافته است.

مانند دروازه های منطقی دیجیتال TTL استاندارد، تمام دروازه ها و دستگاه های منطق دیجیتالی اصلی در بسته بندی CMOS مانند CD4011، یک دروازه 2- ورودی  NAND 4 گوش یا CD4001، یک دروازه 2-ورودی 4 گوش NOR  و همه همراه با زیر خانواده هایشان در دسترس هستند.

مانند منطق TTL،  مدارهای مکمل MOS (CMOS) از این واقعیت استفاده می‌کنند که هر دو دستگاه N و P کانال با هم می توانند بر روی همان ماده بستر برای تشکیل توابع منطقی مختلف ساخته شوند.

یكی از مهمترین مضرات  محدوده CMOS  آی سی ها در مقایسه با انواع TTL معادل آن این است كه به راحتی توسط الکتریسیته ساكن آسیب می‌بینند. همچنین برخلاف دروازه های منطقی TTL که برای هر دو سطح ورودی و خروجی خود از ولتاژ های تک 5+ ولت استفاده می‌کنند، دروازه های منطقی دیجیتال CMOS با ولتاژ یک منبع تغذیه بین 3 + و 18 ولت کار می‌کنند.

خانواده های زیرمجموعه CMOS رایج شامل:

• سری 4000B: استاندارد CMOS – این دستگاه ها خانواده اصلی CMOS بافر شده هستند که در اوایل دهه 70 معرفی شده و در محدوده منبع ولتاژ 3 تا 18 ولت DC عمل میکنند.
• سری 74C- CMOS پنج ولت -این قطعات با دستگاه های استاندارد  TTL پنج ولت از نظر ورودی سازگار هستند زیرا سوئیچ منطقی آنها در CMOS اما با ورودی های سازگار با TTL انجام می‌شود. آنها در محدوده منبع ولتاژ 3 تا 18 ولت DC  عمل میکنند.

توجه داشته باشید که دروازه ها و قطعات منطقی CMOS از نظر استاتیکی حساس هستند، بنابراین همیشه احتیاط مناسب را  در مورد کار بر روی تشک های ضد الکتریسیته ساکن یا میز کار زمین شده، با پوشیدن یک مچ بند ضد الکتریسیته و جدا نکردن بخشی از بسته بندی ضد الکتریسیته تا زمانی که نیاز نیست، انجام می‌دهند.

در آموزش بعدی درباره دروازه های منطقی دیجیتال، به تابع دروازه AND منطقی دیجیتال که در مدارهای منطقی TTL و CMOS استفاده می‌شود و همچنین تعریف جبر بولی آن و جدول درستی خواهیم پرداخت.

1.  Transistor- Transistor Logic

2.  Complementary Metal-Oxide-Silicon

3   Resistor Transistor Logic Gate

4.   Diod-Transistor Logic Gate

5.  Emitter-Coupled Logic Gates

6. Integrated Circuit

7.  Small Scale Integration

8. Medium Scale  Integration

9.  Large Scale integration

10.  Super-large Scale integration

11. Super-Large Scale Integration

12.  Ultra- Large Scale Integration

13.  System-on-Chip

14.  Transistor Diode Logic

15.  Diode Transistor Logic

16.  Emitter Coupled Logic