Kako delujejo Logic Gates

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





V tem prispevku bomo izčrpno razumeli, kaj so logična vrata in kako delujejo. Ogledali si bomo osnovno definicijo, simbol, tabelo resnic, Vhodna vrata z več vhodi, izdelali bomo tudi ekvivalente vrat, ki temeljijo na tranzistorjih, na koncu pa bomo pregledali različne ustrezne IC-je CMOS.

Kaj so Logic Gates

Logična vrata v elektronskem vezju lahko izrazimo kot fizična enota, predstavljena z logično funkcijo.



Z drugimi besedami, logična vrata so zasnovana za izvajanje logične funkcije z uporabo enega ali več binarnih vhodov in za generiranje enega samega binarnega izhoda.

Vhodi elektronske logike so v osnovi konfigurirani in izvedeni s polprevodniškimi bloki ali elementi, kot so diode ali tranzistorji, ki delujejo kot stikala ON / OFF z natančno določenim stikalnim vzorcem. Logična vrata olajšajo kaskadiranje vrat, tako da enostavno omogočajo sestavo logičnih funkcij, kar omogoča ustvarjanje fizičnih modelov celotne logične logike. To nadalje omogoča zapisovanje algoritmov in matematike z uporabo logične logike.



Logična vezja lahko uporabljajo polprevodniške elemente v območju multiplekserjev, registrov, aritmetičnih logičnih enot (ALU) in računalniškega pomnilnika ter celo mikroprocesorje, ki vključujejo do 100 milijonov milijonov logičnih vrat. V današnji izvedbi boste našli večinoma tranzistorje s poljskim učinkom (FET), ki se uporabljajo za izdelavo logičnih vrat, dober primer pa so kovinsko-oksidno-polprevodniški poljski tranzistorji ali MOSFET-ji.

Začnimo z vadbo z logiko IN vrati.

Kaj je Logic 'IN' Gate?

Gre za elektronska vrata, katerih izhod se spremeni v 'visoko' ali '1' ali 'resnično' ali odda 'pozitiven signal', če so vsi vhodi vrat AND 'visoki' ali '1' ali 'resnični' ali ' pozitiven signal '.
Na primer: recite v vrata AND z 'n' številom vhodov, če so vsi vhodi 'visoki', izhod postane 'visok'. Tudi če je en vhod „LOW“ ali „0“ ali „false“ ali „negative signal“, se na izhodu spremeni „LOW“ ali „0“ ali „false“ ali odda „negativni signal“.

Opomba:
Izraz 'visok', '1', 'pozitiven signal', 'resničen' je v bistvu enak (pozitiven signal je pozitivni signal akumulatorja ali napajalnika).
Izraz 'LOW', '0', 'negative signal', 'false' je v bistvu enak (negativni signal je negativni signal baterije ali napajalnika).

Prikaz simbola logike IN vrat:

IN Vrata

Tu sta 'A' in 'B' dva vhoda in 'Y' je izhod.
Logični izraz za logiko IN vrata: Izhod 'Y' je pomnožitev obeh vhodov 'A' in 'B'. (A.B) = Y.
Logično množenje je označeno s piko (.)
Če je „A“ „1“ in „B“ „1“, je izhod (A.B) = 1 x 1 = „1“ ali „visok“
Če je „A“ „0“ in „B“ „1“, je izhod (A.B) = 0 x 1 = „0“ ali „Low“
Če je „A“ „1“ in „B“ „0“, je izhod (A.B) = 1 x 0 = „0“ ali „Low“
Če je „A“ „0“ in „B“ „0“, je izhod (A.B) = 0 x 0 = „0“ ali „Low“

Zgornji pogoji so v tabeli resnic poenostavljeni.

Tabela resnice (dva vhoda):

A (vhod) B (VHOD) Y (izhod)
0 0 0
0 1. 0
1. 0 0
1. 1. 1.

3-vhodna vrata “IN”:

3 vhod in vrata

Prikaz 3 vhodov IN vrat:

Vhodi logike IN imajo lahko „n“ število vhodov, kar pomeni, da ima lahko več kot dva vhoda (vhodi logike AND bodo imeli vsaj dva vhoda in vedno en izhod).

Za 3 vhodna IN vrata se logična enačba obrne takole: (A.B.C) = Y, podobno za 4 vhode in več.

Tabela resnic za 3 vhodno logiko IN vrata:

A (VHOD) B (VHOD) C (VHOD) Y (IZHOD)
0 0 0 0
0 0 1. 0
0 1. 0 0
0 1. 1. 0
1. 0 0 0
1. 0 1. 0
1. 1. 0 0
1. 1. 1. 1.

Več vhodna logika in vrata:

Komercialno dostopni vhodi Logic AND so na voljo samo v 2, 3 in 4 vhodih. Če imamo več kot 4 vhode, moramo kaskadirati vrata.

Lahko imamo šest vhodnih logičnih AND vrat, tako da kaskadiramo 2 vhodna IN vrata, kot sledi:

6 vhodnih logičnih vrat


Zdaj logična enačba za zgornje vezje postane Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Kljub temu vsa omenjena logična pravila veljajo za zgornje vezje.

Če boste iz zgoraj navedenih 6 vhodov IN vrat uporabili samo 5 vhodov, lahko na kateri koli zatič povežemo vlečni upor in zdaj postane 5 vhod IN.

Dve vhodni logiki IN vrata na osnovi tranzistorja:

Zdaj vemo, kako delujejo logična IN vrata, zgradimo 2 vhodna IN vrata z uporabo dveh NPN tranzistorjev. Logične IC so zgrajene na skoraj enak način.

Shema dveh tranzistorjev in vrat:

Dva tranzistorja IN vrata

Na izhodu 'Y' lahko priklopite LED, če je izhod visok, bo LED svetil (LED + Ve terminal na 'Y' z 330 ohmskim uporom in negativno na GND).

Ko na dno dveh tranzistorjev uporabimo visok signal, se oba tranzistorja vklopita, signal + 5V bo na voljo na oddajniku T2, zato je izhod visok.

Če je kateri od tranzistorjev IZKLOPLJEN, na oddajniku T2 ne bo na voljo pozitivne napetosti, vendar bo zaradi izvlečnega upora 1K na izhodu na voljo negativna napetost, zato je izhod označen kot nizek.

Zdaj veste, kako zgraditi svojo logiko in vrata.

Quad AND gate IC 7408:

Quad AND Gate IC

Če želite kupiti logiko IN vrata s trga, boste prejeli zgornjo konfiguracijo.
Ima 14 zatičev pin # 7 in pin # 14 sta GND oziroma Vcc. Deluje na 5V.

Zakasnitev širjenja:

Zakasnitev širjenja je čas, potreben za spremembo izhoda iz LOW v HIGH in obratno.
Zakasnitev širjenja od LOW do HIGH je 27 nanosekund.
Zakasnitev širjenja od HIGH do LOW je 19 nanosekund.
Druge splošno dostopne IC-je vrat 'AND':

• 74LS08 Quad 2-input
• 74LS11 Trojni 3-vhod
• 74LS21 Dvojni 4-vhodni
• CD4081 Quad 2-input
• CD4073 Trojni 3-vhod
• CD4082 Dvojni 4-vhodni

Za več informacij se lahko vedno obrnete na podatkovni list za zgoraj navedene IC.

Kako logično deluje funkcija 'Exclusive NOR'

V tem prispevku bomo raziskali logična vrata Ex-NOR ali Exclusive-NOR. Ogledali si bomo osnovno definicijo, simbol, tabelo resnic, ekvivalentno vezje Ex-NOR, realizacijo Ex-NOR z uporabo logična vrata NAND in na koncu bomo pregledali vhod Ex-OR vhod quad 2 IC 74266.

Kaj so vrata 'Exclusive NOR'?

Gre za elektronska vrata, katerih izhod se spremeni v 'visoko' ali '1' ali 'resnično' ali odda 'pozitiven signal', kadar so vhodi sodo število logičnih '1' (ali 'res' ali 'visoko' ali ' pozitiven signal ').

Na primer: Recimo ekskluzivni NOR vrata z ‘n’ številom vhodov, če so vhodi logični “HIGH” z 2 ali 4 ali 6 vhodi (sodo število vhodov “1s”), se izhod spremeni v “HIGH”.

Tudi če na vhodne nožice ne uporabimo logike 'visoko' (tj. Ničelno število logike 'HIGH' in vsa logika 'LOW'), je še vedno 'nič' sodo število, ki se na izhodu spremeni v 'HIGH'.
Če je število uporabljenih logičnih '1s' ODD, se izhod spremeni v 'LOW' (ali '0' ali 'false' ali 'negative signal').

To je v nasprotju z logičnimi vrati 'Exclusive OR', kjer se njihov izhod obrne v 'HIGH', če so vhodi ODD število logičnih '1s'.
Opomba:

Izraz 'visok', '1', 'pozitiven signal', 'resničen' je v bistvu enak (pozitiven signal je pozitivni signal akumulatorja ali napajalnika).

Izraz 'LOW', '0', 'negative signal', 'false' je v bistvu enak (negativni signal je negativni signal baterije ali napajalnika).

Prikaz logike 'Exclusive NOR' gate:

Ekskluzivna vrata NOR

Ekskluzivni NOR-ov ekvivalent vrat:

EXNOR ekvivalentno vezje

Zgoraj je enakovredno vezje za logiko Ex-NOR, ki je v bistvu kombinacija logičnih vrat 'Exclusive OR' in logičnih vrat 'NOT'.
Tu sta 'A' in 'B' dva vhoda in 'Y' je izhod.
Logični izraz za logična vrata Ex-NOR: Y = (AB) ̅ + AB.
Če je „A“ „1“ in „B“ „1“, je izhod ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = „1“ ali „HIGH“
Če je „A“ „0“ in „B“ „1“, je izhod ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = „0“ ali „LOW“
Če je „A“ „1“ in „B“ „0“, je izhod ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = „0“ ali „LOW“
Če je „A“ „0“ in „B“ „0“, je izhod ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = „1“ ali „HIGH“
Zgornji pogoji so v tabeli resnic poenostavljeni.

Tabela resnice (dva vhoda):

A (vhod) B (VHOD) Y (izhod)
0 0 1.
0 1. 0
1. 0 0
1. 1. 1.

3 Vhodna ekskluzivna vrata NOR:

Prikaz 3 vhodnih vrat Ex-NOR:

3 vhodna vrata Ex-NOR

Tabela resnic za 3 vhodna logika EX-OR vrata:

A (VHOD) B (VHOD) C (VHOD) Y (IZHOD)
0 0 0 1.
0 0 1. 0
0 1. 0 0
0 1. 1. 1.
1. 0 0 0
1. 0 1. 1.
1. 1. 0 1.
1. 1. 1. 0

Za 3 vhodna vrata Ex-NOR postane logična enačba: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Logična vrata »Ex-NOR« niso temeljna logična vrata, temveč so kombinacija različnih logičnih vrat. Vrata Ex-NOR je mogoče realizirati z uporabo logičnih vrat „ALI“, logičnih vrat „AND“ in logičnih vrat „NAND“, kot sledi:

Enakovredno vezje za vrata 'Exclusive NOR':

Zgornja zasnova ima veliko pomanjkljivost, za izdelavo enih vrat Ex-NOR potrebujemo 3 različne logične vhode. Toda to težavo lahko premagamo z uporabo vrat Ex-NOR s samo logičnimi vrati NAND, kar je tudi ekonomično izdelati.

Ekskluzivna vrata NOR z vrati NAND:

EXNOR z uporabo NAND Gate

Ekskluzivni vhodi NOR se uporabljajo za izvajanje zapletenih računalniških nalog, kot so aritmetične operacije, binarni seštevalniki, binarno odštevanje, preverjanje paritete in se uporabljajo kot digitalni primerjalniki.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

IC 74266 Pinouts

Če želite kupiti logična vrata Ex-NOR s trga, boste dobili zgornjo konfiguracijo DIP.
Ima 14 zatičev pin # 7 in pin # 14 sta GND oziroma Vcc. Deluje na 5V.

Zakasnitev širjenja:

Zakasnitev širjenja je čas, potreben za spremembo izhoda iz LOW v HIGH in obratno po vnosu.

Zakasnitev širjenja od LOW do HIGH je 23 nanosekund.

Zakasnitev širjenja od HIGH do LOW je 23 nanosekund.

Običajno na voljo IC-ji vrat EX-NOR:
74LS266 Quad 2-input
CD4077 Quad 2-input

Kako deluje NAND Gate

V spodnji razlagi bomo raziskali digitalna logična vrata NAND. Ogledali si bomo osnovno definicijo, simbol, tabelo resnic, večnamenska vrata NAND, izdelali bomo 2-vhodna vrata NAND na osnovi tranzistorja, različne logične vhode, ki uporabljajo samo vrata NAND in na koncu bomo pregledali vrata NAND IC 7400.

Kaj so Logic “NAND” Gate?

Gre za elektronska vrata, katerih izhod se spremeni v 'LOW' ali '0' ali 'false' ali odda 'negativni signal', če so vsi vhodi vrat NAND 'high' ali '1' ali 'true' ali ' pozitiven signal '.

Na primer: Recimo vrata NAND z ‘n’ številom vhodov, če so vsi vhodi »visoki«, se izhod spremeni v »LOW«. Tudi če je en vhod „LOW“ ali „0“ ali „false“ ali „negative signal“, se izhod spremeni v „HIGH“ ali „1“ ali „true“ ali odda „pozitiven signal“.

Opomba:

Izraz 'visok', '1', 'pozitiven signal', 'resničen' je v bistvu enak (pozitiven signal je pozitivni signal akumulatorja ali napajalnika).
Izraz 'LOW', '0', 'negative signal', 'false' je v bistvu enak (negativni signal je negativni signal baterije ali napajalnika).

Prikaz simbola Logic NAND gate:

Simbol vrat NAND

Tu sta 'A' in 'B' dva vhoda in 'Y' je izhod.

Ta simbol je 'IN' vrata z inverzijo 'o'.

Logično enakovredno vezje vrat NAND:

Logična vrata NAND so kombinacija logičnih vrat 'IN' in logičnih vrat 'NOT'.

Logični izraz za logična vrata NAND: Izhod 'Y' dopolnjuje množenje dveh vhodov 'A' in 'B'. Y = ((A.B) ̅)

Logično množenje je označeno s piko (.), Komplementarno (inverzija) pa je s črto (-) nad črko.

Če je „A“ „1“ in „B“ „1“, je izhod ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = „0“ ali „LOW“
Če je „A“ „0“ in „B“ „1“, je izhod ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = „1“ ali „HIGH“
Če je „A“ „1“ in „B“ „0“, je izhod ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = „1“ ali „HIGH“
Če je „A“ „0“ in „B“ „0“, je izhod ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = „1“ ali „HIGH“

Zgornji pogoji so v tabeli resnic poenostavljeni.

Tabela resnice (dva vhoda):

A (vhod) B (VHOD) Y (izhod)
0 0 1.
0 1. 1.
1. 0 1.
1. 1. 0

3-vhodna vrata “NAND”:

Prikaz 3 vhodnih vrat NAND:

Logična vrata NAND imajo lahko „n“ število vhodov, kar pomeni, da ima lahko več kot dva vhoda

(Logična vrata NAND bodo imela vsaj dva vhoda in vedno en izhod).
Za 3 vhodna vrata NAND se logična enačba obrne takole: ((A.B.C) ̅) = Y, podobno za 4 vhode in več.

Tabela resniceza 3 vhodna logična vrata NAND:

A (VHOD) B (VHOD) C (VHOD) Y (IZHOD)
0 0 0 1.
0 0 1. 1.
0 1. 0 1.
0 1. 1. 1.
1. 0 0 1.
1. 0 1. 1.
1. 1. 0 1.
1. 1. 1. 0

Vhodi NAND z več vhodnimi logikami:

Komercialno dostopna vrata Logic NAND so na voljo samo v 2, 3 in 4 vhodih. Če imamo več kot 4 vhode, moramo kaskadirati vrata.
Na primer, lahko imamo štiri vhodna logična vrata NAND, tako da kaskadiramo 5 dveh vhodnih vrat NAND, kot sledi:

logična NAND vrata s kaskadnimi 5 dvema vhodnima NAND vratoma

Zdaj logična enačba za zgornje vezje postane Y = ((A.B.C.D) ̅)

Kljub temu vsa omenjena logična pravila veljajo za zgornje vezje.

Če boste uporabili samo 3 vhode iz zgornjih 4 vhodov NAND gate, lahko na kateri koli pin priključimo povezovalni upor in zdaj postanejo 3 vhodna NAND vrata.

Vhodna logična NAND vrata na osnovi tranzistorja:

Zdaj vemo, kako delujejo logična vrata NAND, zgradimo 2 vhodna vrata NAND z uporabo dveh

NPN tranzistorji. Logične IC so zgrajene na skoraj enak način.
Shema dveh tranzistorskih vrat NAND:

2 tranzistorska vrata NAND

Na izhodu 'Y' lahko priključite LED, če je izhod visok, bo LED svetil (LED + Ve terminal na 'Y' z 330 ohmskim uporom in negativno na GND).

Ko na dno dveh tranzistorjev uporabimo visok signal, se oba tranzistorja vklopita, ozemljitveni signal bo na voljo na kolektorju T1, zato se izhod spremeni v »LOW«.

Če je kateri od tranzistorjev IZKLJUČEN, tj. Na bazo uporabi signal »LOW«, na kolektorju T1 ne bo na voljo nobenega ozemljitvenega signala, vendar bo zaradi izvlečnega upora 1K pozitiven signal na voljo na izhodu, izhod pa bo obrnjen “VISOKO”.

Zdaj veste, kako zgraditi logična vrata NAND po svoje.

Različni logični vhodi, ki uporabljajo vrata NAND:

Vrata NAND so znana tudi kot 'univerzalna logična vrata', saj lahko s temi enojnimi vrati izdelamo katero koli logično logiko. To je prednost pri izdelavi IC z različnimi logičnimi funkcijami, izdelava enojnih vrat pa je ekonomična.

Različni logični vhodi, ki uporabljajo vrata NAND

V zgornjih shemah so prikazani samo 3 tipi vrat, vendar lahko naredimo poljubno logično logiko.

Štiri vrata NAND IC 7400:

IC 7400 pinouts

Če želite kupiti logična vrata NAND s trga, boste dobili zgornjo konfiguracijo DIP.
Ima 14 zatičev pin # 7 in pin # 14 sta GND oziroma Vcc. Deluje na 5V.

Zakasnitev širjenja:

Zakasnitev širjenja je čas, potreben, da se izhod po vnosu spremeni iz LOW v HIGH in obratno.

Zakasnitev širjenja od LOW do HIGH je 22 nanosekund.
Zakasnitev širjenja od HIGH do LOW je 15 nanosekund.
Na voljo je več drugih IC-jev za vrata NAND:

  • 74LS00 Quad 2-input
  • 74LS10 Trojni 3-vhod
  • 74LS20 Dvojni 4-vhodni
  • 74LS30 Enojni 8-vhodni
  • CD4011 Quad 2-input
  • CD4023 Trojni 3-vhod
  • CD4012 Dvojni 4-vhodni

Kako deluje NOR Gate

Tukaj bomo raziskali digitalna logična vrata NOR. Ogledali si bomo osnovno definicijo, simbol, tabelo resnic, večnamenska NOR vrata, izdelali bomo 2 vhodna NOR vrata na osnovi tranzistorja, različne logične vhode, ki uporabljajo samo NOR vrata in na koncu bomo pregledali NOR vrata IC 7402.

Kaj so Logic “NOR” Gate?

Gre za elektronska vrata, katerih izhod se spremeni v 'VISOKO' ali '1' ali 'resnično' ali odda 'pozitiven signal', če so vsi vhodi vrat NOR 'LOW' ali '0' ali 'false' ali ' negativni signal '.

Na primer: izgovorite NOR vrata z ‘n’ številom vhodov, če so vsi vhodi »LOW«, izhod postane »HIGH«. Tudi če je en vhod “HIGH” ali “1” ali “true” ali “pozitiven signal”, se izhod spremeni v “LOW” ali “0” ali “false” ali odda “negativni signal”.

Opomba:

Izraz 'visok', '1', 'pozitiven signal', 'resničen' je v bistvu enak (pozitiven signal je pozitivni signal akumulatorja ali napajalnika).
Izraz 'LOW', '0', 'negative signal', 'false' je v bistvu enak (negativni signal je negativni signal baterije ali napajalnika).

Prikaz simbola logičnih NOR vrat:

logična NIT vrata

Tu sta 'A' in 'B' dva vhoda in 'Y' je izhod.

Ta simbol je 'ALI' vrata z inverzijo 'o'.

Logični 'NOR' vhodno ekvivalentno vezje:

Logični

Logična NOR vrata so kombinacija logičnih vrat »ALI« in logičnih vrat »NE«.

Logični izraz za logična NOR vrata: izhod 'Y' dopolnjuje dva vhoda 'A' in 'B'. Y = ((A + B) ̅)

Logični dodatek je označen z (+), komplementarni (inverzija) pa je s črto (-) nad črko.

Če je „A“ „1“ in „B“ „1“, je izhod ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = „0“ ali „LOW“
Če je „A“ „0“ in „B“ „1“, je izhod ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = „0“ ali „LOW“
Če je „A“ „1“ in „B“ „0“, je izhod ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = „0“ ali „LOW“
Če je „A“ „0“ in „B“ „0“, je izhod ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = „1“ ali „HIGH“

Zgornji pogoji so v tabeli resnic poenostavljeni.

Tabela resnice (dva vhoda):

A (vhod) B (VHOD) Y (izhod)
0 0 1.
0 1. 0
1. 0 0
1. 1. 0

3-vhodna vrata NOR:

Prikaz 3 vhodnih NOR vrat:

3 vhod NI

Logična vrata NOR imajo lahko ‘n’ število vhodov, kar pomeni, da ima lahko več kot dva vhoda (vrata Logic NOR bodo imela vsaj dva vhoda in vedno en izhod).

Za 3 vhodna NOR vrata se logična enačba obrne takole: ((A + B + C) ̅) = Y, podobno za 4 vhode in več.

Tabela resnic za 3 vhodna logična NOR vrata:

A (VHOD) B (VHOD) C (VHOD) Y (IZHOD)
0 0 0 1.
0 0 1. 0
0 1. 0 0
0 1. 1. 0
1. 0 0 0
1. 0 1. 0
1. 1. 0 0
1. 1. 1. 0

Vhodi NOR z več vhodnimi logikami:

Komercialno dostopni vhodi NOR so na voljo samo v 2, 3 in 4 vhodih. Če imamo več kot 4 vhode, moramo kaskadirati vrata.
Na primer, lahko imamo štiri vhodna logična NOR vrata, tako da kaskadiramo 5 dveh vhodnih NOR vrat, kot sledi:

Vhodi NOR z več vhodnimi logikami:

Zdaj logična enačba za zgornje vezje postane Y = ((A + B + C + D) ̅)

Kljub temu vsa omenjena logična pravila veljajo za zgornje vezje.

Če boste uporabili samo 3 vhode iz zgornjih 4 vhodov NOR vrata, lahko na kateri koli zatič povežemo spustni upor in zdaj postane 3 vhod NOR.

Vhodna logična NOR vrata na osnovi tranzistorja:

Zdaj vemo, kako delujejo logična NOR vrata, zgradimo 2 vhodna NOR vrata z uporabo dveh NPN tranzistorjev. Logične IC so zgrajene na skoraj enak način.
Shema vrat NOR z dvema tranzistorjema:

Shema vrat NOR z dvema tranzistorjema

Na izhodu 'Y' lahko priključite LED, če je izhod visok, bo LED svetil (LED + Ve terminal na 'Y' z 330 ohmskim uporom in negativno na GND).

Ko na dno dveh tranzistorjev uporabimo signal »HIGH«, se oba tranzistorja vklopita in ozemljitveni signal bo na voljo na kolektorju T1 in T2, zato se izhod spremeni v »LOW«.

Če na katerega koli tranzistorja uporabimo “HIGH”, bo negativni signal še vedno na voljo na izhodu, zaradi česar bo izhod “LOW”.

Če na dno dveh tranzistorjev uporabimo signal »LOW«, se oba izklopi, toda zaradi vlečnega upora se izhod spremeni v »HIGH«.
Zdaj veste, kako zgraditi logiko NIT lastnih vrat.

Različni logični vhodi, ki uporabljajo NOR vrata:

OPOMBA: NAND in NOR sta dve vrati, sicer znani kot univerzalni.

Vrata NOR so tudi 'univerzalna logična vrata', saj lahko s temi enojnimi vrati izdelamo poljubno logiko. To je prednost pri izdelavi IC z različnimi logičnimi funkcijami, izdelava enojnih vrat pa je ekonomična, to velja tudi za vrata NAND.

V zgornjih shemah so predstavljeni samo 3 tipi vrat, vendar lahko izdelamo poljubne logične logike.
Štirikotna vrata NOR IC 7402:

7402-Quad NOR vrata z 2 vhodoma


Če želite na trgu kupiti logična NOR vrata, boste prejeli zgornjo konfiguracijo DIP.
Ima 14 zatičev pin # 7 in pin # 14 sta GND oziroma Vcc. Deluje na 5V.

Zakasnitev širjenja:

Zakasnitev širjenja je čas, potreben, da se izhod po vnosu spremeni iz LOW v HIGH in obratno.

Zakasnitev širjenja od LOW do HIGH je 22 nanosekund.
Zakasnitev širjenja od HIGH do LOW je 15 nanosekund.
Na voljo je več drugih NOR vrat IC:

  • 74LS02 Quad 2-input
  • 74LS27 Trojni 3-vhod
  • 74LS260 Dvojni 4-vhodni
  • CD4001 Quad 2-input
  • CD4025 Trojni 3-vhod
  • CD4002 Dvojni 4-vhodni

Logic NOT Gate

V tem prispevku bomo raziskali logična vrata 'NE'. Spoznali bomo njegovo osnovno definicijo, simbol, tabelo resnic, ekvivalente vrat NAND in NOR, Schmittove pretvornike, Schmittov oscilator vrat NOT, vrata NE s tranzistorjem in na koncu si bomo ogledali logični pretvornik NOT gate IC 7404.

Preden začnemo podrobneje preučevati logična vrata NOT, ki jih imenujemo tudi digitalni pretvornik, se ne smemo zamenjati z 'pretvorniki moči', ki se uporabljajo v solarnih ali rezervnih napajalnikih doma ali v pisarni.

Kaj je Logic “NOT” Gate?

Gre za en vhod in en izhod logična vrata, katerih izhod dopolnjuje vhod.

Zgornja opredelitev navaja, da če je vhod 'VISOK' ali '1' ali 'resničen' ali 'pozitiven signal', bo izhod 'LOW' ali '0' ali 'false' ali 'negativen signal'.

Če je vhod 'LOW' ali '0' ali 'false' ali 'negative signal', bo izhod obrnjen v 'HIGH' ali '1' ali 'true' ali 'positive signal'

Opomba:

Izraz 'visok', '1', 'pozitiven signal', 'resničen' je v bistvu enak (pozitiven signal je pozitivni signal akumulatorja ali napajalnika).
Izraz 'LOW', '0', 'negative signal', 'false' je v bistvu enak (negativni signal je negativni signal baterije ali napajalnika).

Ilustracija Logic NOT Gate:

NE Vrata

Predpostavimo, da je 'A' vhod in 'Y' izhod, logična enačba za logična vrata NOT je: Ā = Y.

Enačba navaja, da je izhod inverzija vhoda.

Tabela resnic za logična vrata NOT:

TO (VHOD) Y. (IZHOD)
0 1.
1. 0

Vrata not imajo vedno en vhod (in vedno en izhod), ki je kategoriziran kot naprava za odločanje. Simbol 'o' na konici trikotnika predstavlja dopolnitev ali inverzijo.

Ta simbol 'o' ni omejen samo na logična vrata 'NOT', ampak ga lahko uporabljajo tudi kateri koli logični vhodi ali katero koli digitalno vezje. Če je na vhodu 'o', to pomeni, da je vhod aktivno-nizek.
Aktivno-nizko: Izhod postane aktiven (aktiviranje tranzistorja, LED ali releja itd.), Ko je podan vnos 'LOW'.

NAND in NOR Vrata enakovredna:

NE ekvivalenti vrat, ki uporabljajo vrata NAND in NOR

Vrata “NOT” lahko sestavite z uporabo logičnih “NAND” in logičnih “NOR” vrat, tako da združite vse vhodne nožice, to velja za vrata s 3, 4 in višjimi vhodnimi nožicami.

Tranzistorska logična vrata 'NOT':

tranzistor NE ekvivalent vrat

Logiko »NOT« lahko tvorita NPN tranzistor in 1K upor. Če na dno tranzistorja uporabimo signal »HIGH«, se ozemljitev priključi na kolektor tranzistorja, zato se izhod obrne v »LOW«.

Če na dno tranzistorja uporabimo signal »LOW«, ostane tranzistor IZKLOPLJEN in ne bo povezan z ozemljitvijo, izhod pa bo potegnil »HIGH« z vlečnim uporom, priključenim na Vcc. Tako lahko s pomočjo tranzistorja naredimo logična vrata 'NOT'.

Schmittovi pretvorniki:

Ta koncept bomo raziskali z avtomatskim polnilnikom baterij, ki bo razložil uporabo in delovanje pretvornikov Schmitt. Vzemimo primer postopka polnjenja li-ionske baterije.

Li-ionska baterija 3,7 V se napolni, ko baterija doseže 3 V do 3,2 V, napetost akumulatorja med polnjenjem postopoma narašča in baterijo je treba prekiniti pri 4,2 V. Po polnjenju napetost odprtega kroga baterije pade okoli 4,0 V .

Napetostni senzor meri mejno mejo in sproži rele, da ustavi polnjenje. Ko pa napetost pade pod 4,2 V, polnilnik zazna, da ni napolnjen, in začne polnjenje do 4,2 V ter izklopi, napetost akumulatorja spet pade na 4,0 V in znova začne polnjenje in ta norost se ponavlja vedno znova.

To bo akumulator hitro uničilo, za premagovanje te težave potrebujemo nižji prag ali 'LTV', da se baterija ne bo začela polniti, dokler baterija ne pade na 3 V do 3,2 V. Zgornji prag napetosti ali 'UTV' je 4,2 V v tem primeru.

Schmittov pretvornik je narejen tako, da preklopi svoje izhodno stanje, ko napetost prečka zgornji prag napetosti in ostane enak, dokler vhod ne doseže spodnje mejne napetosti.

Podobno, ko vhod prečka spodnjo mejno napetost, ostane izhod enak, dokler vhod ne doseže zgornje mejne napetosti.

Ne bo spremenil svojega stanja med LTV in UTV.

Zdaj bo zaradi tega VKLOP / IZKLOP veliko bolj gladek in neželena nihanja bodo odstranjena, prav tako pa bo vezje bolj odporno na električni hrup.

Schmittov oscilator NOT Gate:

Schmittov oscilator NOT Gate

Zgornje vezje je oscilator, ki proizvaja kvadratni val pri 33% delovnem ciklu. Kondenzator je sprva prazen in ozemljitveni signal bo na voljo na vhodu vrat NOT.

Izhod postane pozitiven in napolni kondenzator preko upora 'R', kondenzator se napolni do zgornje mejne napetosti pretvornika in spremeni stanje, na izhodu se spremeni negativni signal in kondenzator začne prazniti skozi upor 'R', dokler napetost kondenzatorja ne doseže spodnji prag in spremeni stanje, izhod postane pozitiven in napolni kondenzator.

Ta cikel se ponavlja, dokler je napajanje vezja dano.

Frekvenco zgornjega oscilatorja lahko izračunamo: F = 680 / RC

Pretvornik kvadratnih valov

Kje je F frekvenca.
R je upornost v ohmih.
C je kapacitivnost v faradu.
Pretvornik kvadratnih valov:

Zgornje vezje bo signal sinusnega vala pretvorilo v kvadratni val, pravzaprav lahko pretvori kateri koli analogni val v kvadratni val.

Oba upora R1 in R2 delujeta kot delilnik napetosti, ki se uporablja za pridobitev odklonske točke in kondenzator blokira enosmerne signale.

Če gre vhodni signal nad zgornjo ali spodnjo raven, se izhod obrne

LOW ali HIGH glede na signal, to povzroči kvadratni val.

Pretvornik IC 7404 NOT gate:

IC 7404 NOT vrata

IC 7404 je eden najpogosteje uporabljenih logičnih IC vrat. Ima 14 zatičev, pin # 7 je ozemljen in pin # 14 je Vcc. Delovna napetost je od 4,5V do 5V.

Zakasnitev širjenja:

Zakasnitev širjenja je čas, ki ga vrata potrebujejo za obdelavo izhoda po vnosu.
V logiki 'NOT' vrata potrebujejo približno 22 nano sekund, da spremenijo svoje stanje iz HIGH v LOW in obratno.

Obstaja več drugih logik, da »IC-ji NOT gate:

• 74LS04 Hex Inverting NOT Gate

• 74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate

• 74LS1004 šestnajstiški pretvorniški gonilniki

• CD4009 Hex Inverting NOT Gate

• CD4069 Hex Inverting NOT Gate

Kako OR vrata delujejo

Zdaj pa raziščimo digitalno logiko ALI vrata. Ogledali si bomo osnovno definicijo, simbol, tabelo resnic, vrata z več vhodi ALI, izdelali bomo vhodna vrata OR na osnovi tranzistorja 2 in na koncu bomo pregledali vrata OR 74 OR.

Kaj je Logic “OR” Gate?

Gre za elektronska vrata, katerih izhod se spremeni v 'LOW' ali '0' ali 'false' ali odda 'negativni signal', če so vsi vhodi vrat OR 'LOW' ali '0' ali 'false' ali ' negativni signal '.

Na primer: Recite vrata OR z ‘n’ številom vhodov, če so vsi vhodi »LOW«, se izhod spremeni v »LOW«. Tudi če je en vhod “HIGH” ali “1” ali “true” ali “pozitiven signal”, izhod obrne “HIGH” ali “1” ali “true” ali odda “pozitiven signal”.

Opomba:

Izraz 'visok', '1', 'pozitiven signal', 'resničen' je v bistvu enak (pozitiven signal je pozitivni signal akumulatorja ali napajalnika).
Izraz 'LOW', '0', 'negative signal', 'false' je v bistvu enak (negativni signal je negativni signal baterije ali napajalnika).

Prikaz simbola logike ALI vrat:

2 vhoda ALI vrata

Tu sta 'A' in 'B' dva vhoda in 'Y' je izhod.

Logični izraz za logiko ALI vrata: Izhod 'Y' je dodatek dveh vhodov 'A' in 'B', (A + B) = Y.

Logični dodatek je označen z (+)

Če je „A“ „1“ in „B“ „1“, je izhod (A + B) = 1 + 1 = „1“ ali „visok“
Če je „A“ „0“ in „B“ „1“, je izhod (A + B) = 0 + 1 = „1“ ali „visok“
Če je „A“ „1“ in „B“ „0“, je izhod (A + B) = 1 + 0 = „1“ ali „visok“
Če je „A“ „0“ in „B“ „0“, je izhod (A + B) = 0 + 0 = „0“ ali „Low“

Zgornji pogoji so v tabeli resnic poenostavljeni.

Tabela resnice (dva vhoda):

A (vhod) B (VHOD) Y (izhod)
0 0 0
0 1. 1.
1. 0 1.
1. 1. 1.

3-vhodna vrata »ALI«:

Prikaz 3 vhodnih ALI vrat:

3 vhodna ALI vrata

Logična ALI vrata imajo lahko ‘n’ število vhodov, kar pomeni, da ima lahko več kot dva vhoda (Logična ALI vrata bodo imela vsaj dva vhoda in vedno en izhod).

Za 3-vhodno logiko ALI vrata se logična enačba obrne takole: (A + B + C) = Y, podobno za 4 vhode in več.

Tabela resnic za vhodno logiko ALI vrata:

A (VHOD) B (VHOD) C (VHOD) Y (IZHOD)
0 0 0 0
0 0 1. 1.
0 1. 0 1.
0 1. 1. 1.
1. 0 0 1.
1. 0 1. 1.
1. 1. 0 1.
1. 1. 1. 1.

Vhodna logika ALI vrata:

Komercialno dostopna vrata Logic OR so na voljo samo v 2, 3 in 4 vhodih. Če imamo več kot 4 vhode, moramo kaskadirati vrata.

Lahko imamo šest vhodnih logičnih ALI vrat, tako da kaskadiramo dva vhodna ali vrata na naslednji način:

Vhodna logika ALI vrata

Zdaj logična enačba za zgornje vezje postane Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Kljub temu vsa omenjena logična pravila veljajo za zgornje vezje.

Če boste uporabili le 5 vhodov iz zgornjih 6 vhodov ALI vrata, lahko na kateri koli pin priključimo priklopni upor in zdaj postane 5 vhod ALI vrata.

Dve vhodni logiki ALI vrata na osnovi tranzistorja:

Zdaj vemo, kako delujejo logična ALI vrata, zgradimo 2 vhodna ALI vrata z uporabo dveh NPN tranzistorjev. Logične IC so zgrajene na skoraj enak način.

Shema dveh tranzistorjev ALI vrat:

Shema dveh tranzistorjev ALI vrat

Na izhodu 'Y' lahko priklopite LED, če je izhod visok, bo LED svetil (LED + Ve terminal na 'Y' z 330 ohmskim uporom in negativno na GND).

Ko na dno obeh tranzistorjev uporabimo LOW signal, se oba tranzistorja IZKLOPI, ozemljitveni signal bo na voljo na oddajniku T2 / T1 prek 1k spustnega upora, tako da se izhod spremeni v NIZKO.

Če je kateri koli tranzistor vklopljen, bo na oddajniku T2 / T1 na voljo pozitivna napetost, zato se izhod obrne VISOKO.

Zdaj veste, kako zgraditi logiko ALI lastna vrata.

Štirikotna vrata OR 7432:

Štirikotna ali vrata IC 7432

Če želite kupiti logiko ALI vrata s trga, boste dobili zgornjo konfiguracijo.

Ima 14 zatičev pin # 7 in pin # 14 sta GND oziroma Vcc. Deluje na 5V.

Zakasnitev širjenja:

Zakasnitev širjenja je čas, potreben za spremembo izhoda iz LOW v HIGH in obratno.
Zakasnitev širjenja od LOW do HIGH je 7,4 nanosekunde pri 25 stopinjah Celzija.
Zakasnitev širjenja od HIGH do LOW je 7,7 nanosekunde pri 25 stopinjah Celzija.

• 74LS32 Quad 2-input
• CD4071 Quad 2-input
• CD4075 Trojni 3-vhod
• CD4072 Dvojni 4-vhodni

Logic Exclusive –OR Vrata

V tem prispevku bomo raziskali logična vrata XOR ali vrata Exclusive-OR. Ogledali si bomo osnovno definicijo, simbol, tabelo resnic, enakovredno vezje XOR, realizacijo XOR z uporabo logičnih vrat NAND in na koncu si bomo ogledali še vhod quad 2 Ex-OR gate IC 7486.

V prejšnjih prispevkih smo izvedeli o treh temeljnih logičnih vratih »IN«, »ALI« in »NE«. Izvedeli smo tudi, da lahko s pomočjo teh treh temeljnih vrat izdelamo dva nova logična vrata 'NAND' in 'NOR'.

Obstajata še dva logična vhoda, čeprav ta dva nista osnovna vhoda, toda zgrajena je s kombinacijo drugih logičnih vhodov, njena logična enačba pa je tako vitalna in zelo uporabna, da velja za ločena vhoda.

Ta dva logična vhoda sta vrata 'Exclusive OR' in 'Exclusive NOR'. V tem prispevku bomo raziskali samo logiko Exclusive OR gate.

Kaj so vrata 'Exclusive OR'?

Gre za elektronska vrata, katerih izhod se spremeni v 'visoko' ali '1' ali 'resnično' ali odda 'pozitiven signal', kadar sta dva logična vhoda med seboj različna (to velja samo za dva 2 vhoda Ex -OR vrata).

Na primer: Recite vrata Exclusive OR z 'dvema' vhodoma, če je eden od vhodnih zatičev A 'HIGH' in vhodni pin B 'LOW', potem izhod postane 'HIGH' ali '1' ali 'true' ali 'Pozitiven signal'.

Če sta oba vhoda na isti logični ravni, tj. Oba zatiča 'HIGH' ali oba zatiča 'LOW', se izhod spremeni v 'LOW' ali '0' ali 'false' ali 'negative signal'.

Opomba:

Izraz 'visok', '1', 'pozitiven signal', 'resničen' je v bistvu enak (pozitiven signal je pozitivni signal akumulatorja ali napajalnika).

Izraz 'LOW', '0', 'negative signal', 'false' je v bistvu enak (negativni signal je negativni signal baterije ali napajalnika).

Prikaz Logic Exclusive OR vrat:

Ekskluzivna ALI vrata

Tu sta 'A' in 'B' dva vhoda in 'Y' je izhod.

Logični izraz za logična vrata Ex-OR: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Če je „A“ „1“ in „B“ „1“, je izhod (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = „1“ ali „LOW“
Če je „A“ „0“ in „B“ „1“, je izhod (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = „1“ ali „HIGH“
Če je „A“ „1“ in „B“ „0“, je izhod (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = „1“ ali „HIGH“
Če je „A“ „0“ in „B“ „0“, je izhod (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = „0“ ali „Low“
Zgornji pogoji so v tabeli resnic poenostavljeni.

Tabela resnice (dva vhoda):

A (vhod) B (VHOD) Y (izhod)
0 0 0
0 1. 1.
1. 0 1.
1. 1. 0

V zgornjih dveh vhodnih logičnih vratih Ex-OR, če sta vhoda različna, tj. '1' in '0', se izhod spremeni v 'HIGH'. Toda s 3 ali več vhodno logiko Ex-OR ali na splošno izhod Ex-OR postane 'HIGH' samo, če je na vrata uporabljena logična številka ODD logike 'HIGH'.

Na primer: Če imamo 3 vhode Ex-OR vrata, če uporabimo logiko “HIGH” le za en vhod (neparno število logike “1”), se izhod spremeni v “HIGH”. Če na dva vhoda uporabimo logiko 'HIGH' (to je sodo število logike '1'), se izhod spremeni v 'LOW' in tako naprej.

3 Vhodna ekskluzivna ali vrata:

Prikaz 3 vhodnih vrat EX-OR:

3 vhod Ex OR Gate

Tabela resnic za 3 vhodna logika EX-OR vrata:

A (VHOD) B (VHOD) C (VHOD) Y (IZHOD)
0 0 0 0
0 0 1. 1.
0 1. 0 1.
0 1. 1. 0
1. 0 0 1.
1. 0 1. 0
1. 1. 0 0
1. 1. 1. 1.

Za 3 vhodna vrata Ex-OR postane logična enačba: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Kot smo že opisali, logična vrata »Ex-OR« niso temeljna logična vrata, temveč kombinacija različnih logičnih vrat. Vrata Ex-OR je mogoče realizirati z uporabo logičnih vrat 'OR', logičnih vrat 'AND' in logičnih vrat 'NAND', kot sledi:

Enakovredno vezje za vrata 'Exclusive OR':

Enakovredno vezje za vrata


Zgornja zasnova ima veliko pomanjkljivost, za izdelavo enega Ex-OR vrata potrebujemo 3 različne logične vhode. Toda to težavo lahko premagamo z uporabo vrat Ex-OR z le logičnimi vrati NAND, kar je tudi ekonomično izdelati.

Ekskluzivna vrata OR z uporabo vrat NAND:

Ekskluzivna vrata OR z uporabo vrat NAND

Ekskluzivni vhodi ALI se uporabljajo za izvajanje zapletenih računalniških nalog, kot so aritmetične operacije, polni seštevalniki, polovični seštevalniki, lahko pa nudi tudi izvedbene funkcije

Logic Exclusive OR Gate IC 7486:

IC 7486 pinouts

Če želite kupiti logična vrata Ex-OR s trga, boste dobili zgornjo konfiguracijo DIP.
Ima 14 zatičev pin # 7 in pin # 14 sta GND oziroma Vcc. Deluje na 5V.

Zakasnitev širjenja:

Zakasnitev širjenja je čas, potreben za spremembo izhoda iz LOW v HIGH in obratno po vnosu.
Zakasnitev širjenja od LOW do HIGH je 23 nanosekund.
Zakasnitev širjenja od HIGH do LOW je 17 nanosekund.

Običajno na voljo IC-ji vrat EX-OR:

  • 74LS86 Quad 2-input
  • CD4030 Quad 2-input

Upam, da vam je zgornja podrobna razlaga morda pomagala razumeti, kaj so logična vrata in kako delujejo logična vrata, če imate še kakšna vprašanja? Prosimo, izrazite v oddelku za komentarje, morda boste dobili hiter odgovor.




Prejšnja: Vezje preizkuševalnika uhajanja kondenzatorjev - Hitro poiščite puščajoče kondenzatorje Naprej: Digitalni vmesnik - delujoč, definicija, tabela resnic, dvojna inverzija, odzračevanje