可配置多功能门芯片的12种用法推导——基于74LVC1G97芯片（附1G98、1G57、1G58、1G99用法）

可配置多功能门，英文Configurable Multiple Function Gate，是一种特殊且有趣的逻辑门芯片。市面上常见且易购得的型号有5大类，分别为1G57、1G58、1G97、1G98、1G99。
1G57、1G58、1G97、1G98均为6-pin芯片，1G57和1G58的输出互为反相，1G97和1G98的输出互为反相，它们均能够实现一些2输入基本逻辑门，但均有局限，互为补充。
1G99为8-pin芯片，是全功能逻辑门，能够实现任意一种2输入基本逻辑门，同时额外支持了三态输出，可替代上述任意一款芯片。

74LVC1G97是一款6引脚的简单逻辑芯片，有3个输入引脚和1个输出引脚，另有1个电源引脚和1个接地引脚。逻辑示意图如下

数据手册中给出了3个输入和1个输出的8行真值表。

抄录为电子表格

C	B	A	Y
L	L	L	L
L	L	H	L
L	H	L	H
L	H	H	H
H	L	L	L
H	L	H	H
H	H	L	L
H	H	H	H

2个输入引脚引出，1个输入引脚固定拉高或拉低时，该芯片可作为2输入逻辑门使用，有如下8种用法：

C作为设置信号

C拉低，此接法下，Y=B，A不影响输出

C	B	A	Y
L	L	L	L
L	L	H	L
L	H	L	H
L	H	H	H

C拉高，此接法下，Y=A，B不影响输出

C	B	A	Y
H	L	L	L
H	L	H	H
H	H	L	L
H	H	H	H

这两种接法共同组成了2:1 Mux，C用于设定选通，C=1时，Y=A；C=0时，Y=B

B作为设置信号

B拉低，此接法下，仅当A=C=1时，Y=1，因此不难发现Y=A&C，属于“与门”（AND Gate）用法

B	C	A	Y
L	L	L	L
L	L	H	L
L	H	L	L
L	H	H	H

B拉高，此接法下，仅当A=!C=0时，Y=0，Y=A|~C，属于“A同相输入C反相输入的或门”（OR Gate）或“A反相输入C同相输入的与非门”（NAND Gate）接法

B	C	A	Y
H	L	L	H
H	L	H	H
H	H	L	L
H	H	H	H

A作为设置信号

A拉低，此接法下，仅当~C=B=1时，Y=1，因此，Y=B&~C，属于“B同相输入C反相输入的与门”（AND Gate）或“B反相输入C同相输入的或非门”（NOR Gate）接法

A	C	B	Y
L	L	L	L
L	H	L	L
L	L	H	H
L	H	H	L

A拉高，此接法下，Y=B|C，属于“或门”（OR Gate）接法

A	C	B	Y
H	L	L	L
H	H	L	H
H	L	H	H
H	H	H	H

至此，6种逻辑门接法、1种复用器接法已经介绍完毕！

当1个输入引脚引出，2个输入引脚固定拉高或拉低时，必然工作为缓冲器或反相器，该功能较为简单，直接列举：
C=1，B=X时，Y=A，为缓冲器（2:1 Mux的特殊用法，输出Y永不选通至输入B）
C=0，A=X时，Y=B，为缓冲器（2:1 Mux的特殊用法，输出Y永不选通至输入A）
A=B=1时，Y=1，无逻辑功能（2:1 Mux的无效用法，两个选通路径均为1）
A=B=0时，Y=0，无逻辑功能（2:1 Mux的无效用法，两个选通路径均为0）
A=0，B=1时，Y=~C，为反相器（2:1 Mux的LUT用法）
A=1，B=0时，Y=C，为缓冲器（2:1 Mux的LUT用法）

供电要求

1.65V~5.5V供电。

输入特性

所有输入端口均为5V容忍输入，允许在VCC低于5V时（例如3.3V、2.5V、1.8V供电时），使用5V电平标准的输入信号

输入抗干扰能力

3个输入端口均有施密特触发器输入，可用于抑制输入噪声。在4.5V输入下，通常可以容忍0.97V的输入信号抖动。（见hysteresis voltage，VCC=4.5V，-40℃~+85℃，Typ数据）

输出驱动能力

4.5V输出条件下，
输出端口可在32mA灌电流下提供低至Vo-GND=0.55V的压差；可在32mA灌电流下提供至少低至VCC-Vo=4.5-3.8=0.7V的压差，能够满足几乎所有的信号输出场景。

1G97小结

总结来说，74LVC1G97支持根据不同的连线，基于给定的真值表，实现如下9种逻辑功能：

C	B	A	Y
L	L	L	L
L	L	H	L
L	H	L	H
L	H	H	H
H	L	L	L
H	L	H	H
H	H	L	L
H	H	H	H

其他可编程多功能门芯片

对比同类的其他可编程多功能门芯片，真值表和功能分别如下。

74LVC1G98

与1G97相比，仅将输出门更改为了反相输出，因此可实现的功能基本不变

C	B	A	Y
L	L	L	H
L	L	H	H
L	H	L	L
L	H	H	L
H	L	L	H
H	L	H	L
H	H	L	H
H	H	H	L

74LVC1G57

采用了与1G97和1G98完全不同的逻辑门结构，支持的功能也不同了。

C	B	A	Y
L	L	L	H
L	L	H	L
L	H	L	H
L	H	H	L
H	L	L	L
H	L	H	L
H	H	L	H
H	H	H	H

74LVC1G58

与1G57相比，仅将输出门更改为了反相输出，因此可实现的功能基本不变

C	B	A	Y
L	L	L	L
L	L	H	H
L	H	L	L
L	H	H	H
H	L	L	H
H	L	H	H
H	H	L	L
H	H	H	L

74LVC1G99

这是一款厉害的8引脚的逻辑芯片，有4个输入引脚和1个输出引脚。可以实现1G97、1G98、1G57、1G58任何一款芯片的功能。同时具有额外的OE引脚，可以实现三态输出（OE=1时，输出为高阻态，既不输出低电平，也不输出高电平）

D	C	B	A	Y
L	L	L	L	L
L	L	L	H	H
L	L	H	L	L
L	L	H	H	H
L	H	L	L	L
L	H	L	H	L
L	H	H	L	H
L	H	H	H	H
H	L	L	L	H
H	L	L	H	L
H	L	H	L	H
H	L	H	H	L
H	H	L	L	H
H	H	L	H	H
H	H	H	L	L
H	H	H	H	L

总结

1G97、1G98、1G57、1G58、1G99这5款可编程多功能门芯片对12种逻辑输出功能的支持情况如下表。
其中1G97、1G98只支持其中7种功能，1G57、1G58只支持其中6种功能，1G99支持全部12种功能。

功能	等效功能	1G97	1G98	1G57	1G58	1G99
2输入复用器		√	×	×	×	√
2输入复用器（反相输出）		×	√	×	×	√
2输入与门（AND Gate当输入全为1时输出1）	全反相输入的或非门	√	×	√	×	√
2输入或门（OR Gate当输入全为0时输出0）	全反相输入的与非门	√	×	×	√	√
2输入或非门（NOR Gate是反相输出的或门）	全反相输入的与门	×	√	√	×	√
2输入与非门（NAND Gate是反相输出的与门）	全反相输入的或门	×	√	×	√	√
2输入同或门（XNOR Gate当2个输入相同时输出1）	带1个反相输入或反相输出的异或门	×	×	√	×	√
2输入异或门（XOR Gate当2个输入不同时输出1）	带1个反相输入或反相输出的同或门	×	×	×	√	√
带1个反相输入的2输入或门	带1个反相输入的2输入与非门	√	√	√	×	√
带1个反相输入的2输入与门	带1个反相输入的2输入或非门	√	√	×	√	√
反相器		√	√	√	√	√
缓冲器		√	√	√	√	√

附录

1G97各种模式的详细真值表

1G58各种模式的详细真值表

备注

本文中与74LVC1G97有关的截图，均引用自Nexperia 74LVC1G97 Datasheet Rev. 8.1，2023年8月更新
本文中与74LVC1G98有关的截图，均引用自Nexperia 74LVC1G98 Datasheet Rev. 7.1，2023年8月更新
本文中与74LVC1G57有关的截图，均引用自Nexperia 74LVC1G57 Datasheet Rev. 11，2023年8月更新
本文中与74LVC1G58有关的截图，均引用自Nexperia 74LVC1G58 Datasheet Rev. 12，2023年8月更新
本文中与74LVC1G99有关的截图，均引用自Nexperia 74LVC1G99 Datasheet Rev. 13，2024年8月更新

上述数据手册截至2025年4月，仍为最新版本