Kako funkcioniraju logička vrata

Kako funkcioniraju logička vrata

U ovom ćemo postu sveobuhvatno razumjeti što su logička vrata i njihov rad. Bavit ćemo se osnovnom definicijom, simbolom, tablicom istine, više ulaznim vratima, također ćemo konstruirati ekvivalente vrata zasnovanih na tranzistorima i na kraju ćemo dati pregled različitih relevantnih CMOS IC-a.



Što su Logic Gates

Logička vrata u elektroničkom krugu mogu se izraziti kao fizička jedinica predstavljena kroz logičku funkciju.

Drugim riječima, logička vrata dizajnirana su za izvršavanje logičke funkcije pomoću jednog ili više binarnih ulaza i za generiranje jednog binarnog izlaza.





Elektronički logički izlazi su u osnovi konfigurirani i implementirani pomoću poluvodičkih blokova ili elemenata poput dioda ili tranzistora koji rade poput prekidača ON / OFF s dobro definiranim preklopnim uzorkom. Logička vrata olakšavaju kaskadiranje vrata tako da lako omogućuju sastavljanje logičkih funkcija, što omogućava stvaranje fizičkih modela sve logike logike. To nadalje omogućuje zapis algoritama i matematike pomoću logičke logike.

Logički krugovi mogu upotrijebiti poluvodičke elemente u rasponu multipleksera, registara, aritmetičkih logičkih jedinica (ALU) i računalne memorije, pa čak i mikroprocesore, uključujući čak stotine milijuna logičkih vrata. U današnjoj provedbi naći ćete uglavnom tranzistore s efektom polja (FET) koji se koriste za proizvodnju logičkih vrata, a dobar primjer su tranzistori s poljskim efektima metal-oksid-poluvodiči ili MOSFET-ovi.



Počnimo s vodičem s logikom I vratima.

Što je Logic 'AND' Gate?

To je elektronički ulaz čiji izlaz postaje 'visok' ili '1' ili 'istinit' ili odaje 'pozitivan signal' kada su svi ulazi AND ulaza 'visoki' ili '1' ili 'istiniti' ili ' pozitivan signal ”.
Na primjer: Recimo u AND ulaz s 'n' brojem ulaza, ako su svi ulazi 'visoki', izlaz postaje 'visok'. Čak i ako je jedan ulaz „LOW“ ili „0“ ili „false“ ili „negativni signal“, izlaz pretvara „LOW“ ili „0“ ili „false“ ili daje „negativni signal“.

Bilješka:
Pojam 'visok', '1', 'pozitivan signal', 'istinit' u osnovi je isti (pozitivan signal je pozitivni signal baterije ili napajanja).
Pojam 'LOW', '0', 'negativni signal', 'false' u osnovi su isti (negativni signal je negativni signal baterije ili napajanja).

Ilustracija simbola logike I vrata:

I Vrata

Ovdje su 'A' i 'B' dva ulaza, a 'Y' je izlaz.
Logički izraz za logiku I vrata: Izlaz 'Y' množenje je dva ulaza 'A' i 'B'. (A.B) = Y.
Logičko množenje označeno je točkom (.)
Ako je „A“ „1“, a „B“ „1“, izlaz je (A.B) = 1 x 1 = „1“ ili „visoki“
Ako je 'A' 0, a 'B' 1, izlaz je (A.B) = 0 x 1 = '0' ili 'Nizak'
Ako je „A“ „1“, a „B“ „0“, izlaz je (A.B) = 1 x 0 = „0“ ili „Nizak“
Ako je 'A' 0, a 'B' 0, izlaz je (A.B) = 0 x 0 = '0' ili 'Nizak'

Gore navedeni uvjeti pojednostavljeni su u tablici istine.

Tablica istine (dva ulaza):

A (ulaz) B (ULAZ) Y (izlaz)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

3-ulazni ulaz 'I':

3 ulaza I vrata

Ilustracija 3 ulaza I ulaza:

Logička I vrata mogu imati 'n' broj ulaza, što znači da može imati više od dva ulaza (Logika AND vrata imat će najmanje dva ulaza i uvijek jedan izlaz).

Za 3 ulazna I ulaza logička jednadžba okreće se ovako: (A.B.C) = Y, slično za 4 ulaza i više.

Tablica istine za 3 ulazna logika I vrata:

A (ULAZ) B (ULAZ) C (ULAZ) Y (IZLAZ)
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

Više ulazna logika i vrata:

Komercijalno dostupna vrata Logic AND dostupna su samo u 2, 3 i 4 ulaza. Ako imamo više od 4 ulaza, moramo kaskadirati vrata.

Možemo imati šest ulaznih logičkih i ulaznih vrata kaskadiranjem 2 ulazna i ulazna vrata na sljedeći način:

6 ulaznih logičkih vrata


Sada logička jednadžba za gornji krug postaje Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Ipak, sva spomenuta logička pravila vrijede za gornji sklop.

Ako ćete koristiti samo 5 ulaza iz gore navedenih 6 ulaza I ulaza, možemo spojiti pull-up otpornik na bilo koji jedan pin i sada on postaje 5 ulazni ulaz.

Dva ulazna logika I ulaz zasnovana na tranzistoru:

Sada znamo kako funkcioniraju logika I vrata, konstruirajmo 2 ulaza I vrata pomoću dva NPN tranzistora. Logičke IC-e konstruirane su na gotovo isti način.

Shema dva tranzistora I vrata:

Dva tranzistora I vrata

Na izlaz 'Y' možete spojiti LED ako je izlaz visok LED će svijetliti (LED + Ve terminal na 'Y' s 330 ohmskim otpornikom i negativnim na GND).

Kada primijenimo visoki signal na bazu dva tranzistora, oba tranzistora se UKLJUČUJU, signal + 5V bit će dostupan na odašiljaču T2, tako da izlaz postaje visok.

Ako je bilo koji od tranzistora ISKLJUČEN, na odašiljaču T2 neće biti dostupan pozitivan napon, ali zbog 1K otpornog otpora negativni napon će biti dostupan na izlazu, pa se izlaz naziva niskim.

Sada znate kako konstruirati vlastitu logiku I vrata.

Četvero i vrata IC 7408:

Četverokut i izlaz IC

Ako želite kupiti logiku I vrata s tržišta, dobit ćete gornju konfiguraciju.
Ima 14 pinova, pin 7 i pin 14 su GND, odnosno Vcc. Radi na 5V.

Kašnjenje širenja:

Kašnjenje širenja je vrijeme potrebno da se izlaz promijeni iz LOW u HIGH i obrnuto.
Kašnjenje širenja od NISKOG do VISOKOG iznosi 27 nanosekundi.
Kašnjenje širenja od HIGH do LOW je 19 nanosekundi.
Ostali uobičajeno dostupni IC-ovi vrata: I:

• 74LS08 četverostruki ulaz
• 74LS11 Trostruki 3-ulaz
• 74LS21 Dvostruki 4 ulaza
• CD4081 četverostruki ulaz
• CD4073 Trostruki 3-ulaz
• CD4082 dvostruki 4 ulaza

Za više informacija uvijek možete uputiti tehnički list za gore navedene IC-ove.

Kako logička funkcija 'Ekskluzivnog NOR-a' funkcionira

U ovom ćemo postu istražiti logička vrata 'Ex-NOR' ili vrata Exclusive-NOR. Pogledat ćemo osnovnu definiciju, simbol, tablicu istine, ekvivalentni krug Ex-NOR, realizaciju Ex-NOR koristeći logika NAND vrata i na kraju, pregledat ćemo ulaz IC-2, ulaz EX-OR s ulazom quad 2.

Što su vrata 'Ekskluzivni NOR'?

To su elektronička vrata čiji izlaz pretvara u 'visoki' ili '1' ili 'istinit' ili odaje 'pozitivan signal' kada su ulazi paran broj logičkih '1' (ili 'istinito' ili 'visoko' ili ' pozitivan signal ”).

Na primjer: Recimo ekskluzivni NOR ulaz s 'n' brojem ulaza, ako su ulazi logički 'HIGH' s 2 ili 4 ili 6 ulaza (paran broj ulaza '1s'), izlaz postaje 'HIGH'.

Čak i ako na ulazne pinove ne primijenimo logiku 'visoko' (tj. Nulti broj logike 'HIGH' i svu logiku 'LOW'), i dalje je 'zero' paran broj koji izlaz pretvara u 'HIGH'.
Ako je broj primijenjenih logičkih '1s' ODD, izlaz se pretvara u 'LOW' (ili '0' ili 'false' ili 'negative signal').

To je suprotno logičkom ulazu 'Ekskluzivno ILI' gdje se njegov izlaz pretvara u 'VISOK' kada su ulazi ODD broj logičkih '1s'.
Bilješka:

Pojam 'visok', '1', 'pozitivan signal', 'istinit' u osnovi je isti (pozitivan signal je pozitivni signal baterije ili napajanja).

Pojam 'LOW', '0', 'negativni signal', 'false' u osnovi su isti (negativni signal je negativni signal baterije ili napajanja).

Ilustracija logičke kapije 'Ekskluzivni NOR':

Ekskluzivna NOR vrata

Ekskluzivni krug vrata 'Ekskluzivni NOR':

EXNOR ekvivalentni krug

Iznad je ekvivalentni sklop za logiku Ex-NOR, koji je u osnovi kombinacija logike 'Exclusive OR' i logičke 'NOT' gate.
Ovdje su 'A' i 'B' dva ulaza, a 'Y' je izlaz.
Logički izraz za logiku Ex-NOR gate: Y = (AB) ̅ + AB.
Ako je „A“ „1“, a „B“ „1“, izlaz je ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = „1“ ili „HIGH“
Ako je 'A' 0, a 'B' 1, izlaz je ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' ili 'LOW'
Ako je „A“ „1“, a „B“ „0“, izlaz je ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = „0“ ili „LOW“
Ako je 'A' 0, a 'B' 0, izlaz je ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' ili 'HIGH'
Gore navedeni uvjeti pojednostavljeni su u tablici istine.

Tablica istine (dva ulaza):

A (ulaz) B (ULAZ) Y (izlaz)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

3 ulazna ekskluzivna NOR vrata:

Ilustracija 3 ulazna Ex-NOR vrata:

3 ulazna Ex-NOR vrata

Tablica istine za 3 ulazna logika EX-OR vrata:

A (ULAZ) B (ULAZ) C (ULAZ) Y (IZLAZ)
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 ulazna Ex-NOR ulaza logička jednadžba postaje: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Logička vrata 'Ex-NOR' nisu temeljna logička vrata, već kombinacija različitih logičkih vrata. Ex-NOR vrata mogu se realizirati pomoću logičkih vrata 'ILI', logičkih vrata 'AND' i logičkih vrata 'NAND' na sljedeći način:

Ekvivalentni krug za vrata 'Ekskluzivni NOR':

Gornji dizajn ima glavni nedostatak, potrebna su nam 3 različita logička vrata da bismo napravili jedna Ex-NOR vrata. Ali ovaj problem možemo prevladati primjenom Ex-NOR vrata s samo logičkim 'NAND' vratima, što je također ekonomično proizvesti.

Ekskluzivna NOR vrata koja koriste NAND vrata:

EXNOR pomoću NAND Gatea

Ekskluzivni NOR priključci koriste se za obavljanje složenih računalnih zadataka kao što su aritmetičke operacije, binarni zbrajači, binarno oduzimanje, provjere pariteta i koriste se kao digitalni komparatori.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

IC 74266 Pinouts

Ako želite kupiti logička Ex-NOR vrata s tržišta, dobit ćete gornju DIP konfiguraciju.
Ima 14 pinova, pin 7 i pin 14 su GND, odnosno Vcc. Radi na 5V.

Kašnjenje širenja:

Kašnjenje širenja je vrijeme potrebno da se izlaz promijeni iz LOW u HIGH i obrnuto nakon unosa.

Kašnjenje širenja od NISKOG do VISOKOG iznosi 23 nanosekunde.

Kašnjenje širenja od HIGH do LOW je 23 nanosekunde.

Uobičajeni IC-ovi vrata EX-NOR:
74LS266 Četverostruki ulaz
CD4077 Četverostruki ulaz

Kako NAND Gate radi

U objašnjenju u nastavku istražit ćemo digitalna logička NAND vrata. Pogledat ćemo osnovnu definiciju, simbol, tablicu istine, više ulazna NAND vrata, konstruirat ćemo tranzistorska 2 ulazna NAND vrata, razna logička vrata koja koriste samo NAND vrata i na kraju ćemo napraviti pregled NAND vrata IC 7400.

Što su logička vrata 'NAND'?

To su elektronička vrata čiji izlaz pretvara 'LOW' ili '0' ili 'false' ili odaje 'negativni signal' kada su svi ulazi NAND ulaza 'visoki' ili '1' ili 'true' ili ' pozitivan signal ”.

Na primjer: Recimo NAND vrata s 'n' brojem ulaza, ako su svi ulazi 'visoki', izlaz postaje 'LOW'. Čak i ako je jedan ulaz 'LOW' ili '0' ili 'false' ili 'negative signal', izlaz se pretvara u 'HIGH' ili '1' ili 'true' ili daje 'pozitivan signal'.

Bilješka:

Pojam 'visok', '1', 'pozitivan signal', 'istinit' u osnovi je isti (pozitivan signal je pozitivni signal baterije ili napajanja).
Pojam 'LOW', '0', 'negativni signal', 'false' u osnovi su isti (negativni signal je negativni signal baterije ili napajanja).

Ilustracija simbola logičkih NAND vrata:

Simbol vrata NAND

Ovdje su 'A' i 'B' dva ulaza, a 'Y' je izlaz.

Ovaj simbol je 'I' vrata s inverzijom 'o'.

Logički krug ekvivalentnog ulaza 'NAND':

Logička NAND vrata kombinacija su logičkih vrata 'AND' i logičkih vrata 'NOT'.

Logički izraz za logička NAND vrata: Izlaz 'Y' komplementarno je množenje dva ulaza 'A' i 'B'. Y = ((A.B) ̅)

Logičko množenje označeno je točkom (.), A komplementarno (inverzija) prikazano je crticom (-) iznad slova.

Ako je „A“ „1“, a „B“ „1“, izlaz je ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = „0“ ili „LOW“
Ako je „A“ „0“, a „B“ „1“, izlaz je ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = „1“ ili „HIGH“
Ako je „A“ „1“, a „B“ „0“, izlaz je ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = „1“ ili „HIGH“
Ako je „A“ „0“, a „B“ „0“, izlaz je ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = „1“ ili „HIGH“

Gore navedeni uvjeti pojednostavljeni su u tablici istine.

Tablica istine (dva ulaza):

A (ulaz) B (ULAZ) Y (izlaz)
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

3-ulazni ulaz 'NAND':

Ilustracija 3 ulazna NAND vrata:

Logička NAND vrata mogu imati 'n' broj ulaza, što znači da može imati više od dva ulaza

(Logička NAND vrata imat će najmanje dva ulaza i uvijek jedan izlaz).
Za NAND vrata s 3 ulaza logička jednadžba okreće se ovako: ((A.B.C) ̅) = Y, slično za 4 ulaza i više.

Tablica istineza 3 ulazna logička NAND vrata:

A (ULAZ) B (ULAZ) C (ULAZ) Y (IZLAZ)
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

Više ulaznih logičkih NAND ulaza:

Komercijalno dostupna vrata Logic NAND dostupna su samo na 2, 3 i 4 ulaza. Ako imamo više od 4 ulaza, moramo kaskadirati vrata.
Na primjer, možemo imati četiri ulazna logička NAND vrata kaskadno 5 dva ulazna NAND vrata na sljedeći način:

logička NAND vrata kaskadno 5 dva ulazna NAND ulaza

Sada logička jednadžba za gornji krug postaje Y = ((A.B.C.D) ̅)

Ipak, sva spomenuta logička pravila vrijede za gornji sklop.

Ako ćete koristiti samo 3 ulaza s gore navedena 4 ulaza NAND vrata, možemo spojiti pull-up otpornik na bilo koji jedan pin i sada on postaje 3 ulazna NAND vrata.

Dva ulazna logička NAND ulaza zasnovana na tranzistoru:

Sada znamo kako funkcioniraju logička NAND vrata, konstruirajmo 2 ulazna NAND vrata pomoću dva

NPN tranzistori. Logičke IC-e konstruirane su na gotovo isti način.
Shema dva tranzistorska NAND vrata:

2 tranzistorska NAND vrata

Na izlaz 'Y' možete spojiti LED ako je izlaz visok, LED će svijetliti (LED + Ve terminal na 'Y' s 330 ohmskim otpornikom i negativnim na GND).

Kada primijenimo visoki signal na bazu dva tranzistora, oba tranzistora se UKLJUČUJU, signal uzemljenja bit će dostupan na kolektoru T1, tako da se izlaz pretvara u 'LOW'.

Ako je bilo koji od tranzistora ISKLJUČEN, tj. Primjenom signala „LOW“ na bazu, na kolektoru T1 neće biti dostupan signal uzemljenja, ali zbog otpornika na 1K pozitivni signal će biti dostupan na izlazu, a izlaz se okreće 'VISOKO'.

Sada znate kako sami konstruirati logička NAND vrata.

Razna logička vrata koja koriste NAND vrata:

Vrata NAND također su poznata i kao 'univerzalna logička vrata' jer s ovim jednim vratima možemo napraviti bilo koju logičku logiku. To je prednost za izradu IC-a s različitim logičkim funkcijama, a izrada pojedinih vrata je ekonomična.

Razna logička vrata koja koriste NAND vrata

U gornjim shemama prikazane su samo 3 vrste vrata, ali možemo napraviti bilo koju logičku logiku.

Četverostruka NAND vrata IC 7400:

Izlazi IC 7400

Ako želite kupiti logička NAND vrata s tržišta, dobit ćete gornju DIP konfiguraciju.
Ima 14 pinova, pin 7 i pin 14 su GND, odnosno Vcc. Radi na 5V.

Kašnjenje širenja:

Kašnjenje širenja je vrijeme potrebno da se izlaz promijeni iz LOW u HIGH i obrnuto nakon unosa.

Kašnjenje širenja od NISKOG do VISOKOG iznosi 22 nanosekunde.
Kašnjenje širenja od HIGH do LOW je 15 nanosekundi.
Dostupno je nekoliko drugih NAND vrata IC:

  • 74LS00 Četverostruki ulaz
  • 74LS10 Trostruki 3 ulaza
  • 74LS20 Dvostruki 4 ulaza
  • 74LS30 Pojedinačni 8 ulaza
  • CD4011 četverostruki ulaz
  • CD4023 Trostruki 3-ulaz
  • CD4012 Dvostruki 4 ulaza

Kako NOR Gate djeluje

Ovdje ćemo istražiti digitalna logička NOR vrata. Pogledat ćemo osnovnu definiciju, simbol, tablicu istine, više ulazna NOR vrata, konstruirat ćemo 2 ulazna NOR vrata zasnovana na tranzistoru, razna logička vrata koristeći samo NOR vrata i na kraju ćemo uzeti pregled NOR ulaza IC 7402.

Što su logička „NOR“ vrata?

To je elektronički ulaz čiji izlaz pretvara u „VISOKO“ ili „1“ ili „istinito“ ili daje „pozitivan signal“ kada su svi ulazi NOR ulaza „LOW“ ili „0“ ili „false“ ili „ negativni signal ”.

Na primjer: Recimo NOR vrata s 'n' brojem ulaza, ako su svi ulazi 'LOW', izlaz postaje 'HIGH'. Čak i ako je jedan ulaz 'HIGH' ili '1' ili 'true' ili 'pozitivan signal', izlaz se pretvara u 'LOW' ili '0' ili 'false' ili daje 'negativni signal'.

Bilješka:

Pojam 'visok', '1', 'pozitivan signal', 'istinit' u osnovi je isti (pozitivan signal je pozitivni signal baterije ili napajanja).
Pojam 'LOW', '0', 'negativni signal', 'false' u osnovi su isti (negativni signal je negativni signal baterije ili napajanja).

Ilustracija simbola logičkih NOR vrata:

logika NI vrata

Ovdje su 'A' i 'B' dva ulaza, a 'Y' je izlaz.

Ovaj simbol je 'ILI' vrata s inverzijom 'o'.

Logički 'NOR' ulazni ekvivalentni krug:

Logički

Logički NOR ulaz je kombinacija logičkog „ILI“ ulaza i logičkog „NE“ ulaza.

Logički izraz za logička NI vrata: Izlaz 'Y' komplementarno je dodavanje dva ulaza 'A' i 'B'. Y = ((A + B) ̅)

Booleov dodatak označen je s (+), a komplementarni (inverzija) prikazan je trakom (-) preko slova.

Ako je „A“ „1“, a „B“ „1“, izlaz je ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = „0“ ili „LOW“
Ako je „A“ „0“, a „B“ „1“, izlaz je ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = „0“ ili „LOW“
Ako je „A“ „1“, a „B“ „0“, izlaz je ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = „0“ ili „LOW“
Ako je „A“ „0“, a „B“ „0“, izlaz je ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = „1“ ili „HIGH“

Gore navedeni uvjeti pojednostavljeni su u tablici istine.

Tablica istine (dva ulaza):

A (ulaz) B (ULAZ) Y (izlaz)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

3-ulazna vrata „NOR“:

Ilustracija 3 ulazna NOR vrata:

3 ulaza NI

Logička NOR vrata mogu imati 'n' broj ulaza, što znači da mogu imati više od dva ulaza (Logička NOR vrata imat će najmanje dva ulaza i uvijek jedan izlaz).

Za NOR ulaza s 3 ulaza logička jednadžba okreće se ovako: ((A + B + C) ̅) = Y, slično za 4 ulaza i više.

Tablica istine za 3 ulazna logička NI vrata:

A (ULAZ) B (ULAZ) C (ULAZ) Y (IZLAZ)
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

Više ulaznih logičkih NOR vrata:

Komercijalno dostupna vrata Logic NOR dostupna su samo na 2, 3 i 4 ulaza. Ako imamo više od 4 ulaza, moramo kaskadirati vrata.
Na primjer, možemo imati četiri ulazna NOR ulaza kaskadno 5 dva ulazna NOR vrata, kako slijedi:

Više ulaznih logičkih NOR vrata:

Sada logička jednadžba za gornji krug postaje Y = ((A + B + C + D) ̅)

Ipak, sva spomenuta logička pravila vrijede za gornji sklop.

Ako ćete koristiti samo 3 ulaza s gore navedena 4 ulaza NOR vrata, možemo spojiti padajući otpor na bilo koji pin, a sada on postaje 3 ulaza NOR.

Dva ulazna logička NOR-a zasnovana na tranzistoru:

Sada znamo kako funkcioniraju logička NOR vrata, konstruirajmo 2 ulazna NOR vrata pomoću dva NPN tranzistora. Logičke IC-e konstruirane su na gotovo isti način.
Shema dvaju tranzistorskih NOR vrata:

Shema dva tranzistorska NOR vrata

Na izlaz 'Y' možete spojiti LED ako je izlaz visok, LED će svijetliti (LED + Ve terminal na 'Y' s 330 ohmskim otpornikom i negativnim na GND).

Kada primijenimo signal 'HIGH' na bazu dva tranzistora, oba tranzistora se UKLJUČUJU i signal uzemljenja bit će dostupan na kolektoru T1 i T2, tako da se izlaz pretvara u 'LOW'.

Ako primijenimo 'HIGH' na bilo koji tranzistor, negativni signal i dalje će biti dostupan na izlazu, čineći izlaz 'LOW'.

Ako primijenimo signal 'LOW' na bazu dva tranzistora, oba se ISKLJUČUJU, ali zbog pull-up otpora izlaz se okreće 'HIGH'.
Sada znate kako sami konstruirati NI vrata.

Razna logička vrata koja koriste NOR vrata:

NAPOMENA: NAND i NOR su dva vrata koja se inače nazivaju univerzalnim vratima.

NOR vrata su također 'univerzalna logička vrata' jer s ovim jedinstvenim vratima možemo napraviti bilo koju logičku logiku. To je prednost za izradu IC-a s različitim logičkim funkcijama, a izrada pojedinih vrata je ekonomična, to je isto i za NAND vrata.

U gornjim shemama prikazane su samo 3 vrste vrata, ali možemo napraviti bilo koju logičku logiku.
Četverostruka NOR vrata IC 7402:

7402-četverostruka NOR ulaza s 2 ulaza


Ako želite kupiti logička NOR vrata s tržišta, dobit ćete gornju DIP konfiguraciju.
Ima 14 pinova, pin 7 i pin 14 su GND, odnosno Vcc. Radi na 5V.

Kašnjenje širenja:

Kašnjenje širenja je vrijeme potrebno da se izlaz promijeni iz LOW u HIGH i obrnuto nakon unosa.

Kašnjenje širenja od NISKOG do VISOKOG iznosi 22 nanosekunde.
Kašnjenje širenja od HIGH do LOW je 15 nanosekundi.
Dostupno je nekoliko drugih NOR vrata IC:

  • 74LS02 Četverostruki ulaz
  • 74LS27 Trostruki 3-ulazni
  • 74LS260 Dvostruki 4 ulaza
  • CD4001 četverostruki ulaz
  • CD4025 Trostruki 3 ulaza
  • CD4002 Dvostruki 4 ulaza

Logika NE Vrata

U ovom postu ćemo istražiti logička vrata 'NE'. Učit ćemo o njegovoj osnovnoj definiciji, simbolu, tablici istine, NAND i NOR ekvivalentima vrata, Schmittovim pretvaračima, Schmittovim oscilatorima vrata, NE ulazima koji koriste tranzistor i na kraju ćemo pogledati logički pretvarač NOT gate IC 7404.

Prije nego što započnemo s detaljima logičkih NOT vrata koja se nazivaju i digitalnim pretvaračem, ne smijemo se miješati s 'pretvaračima napajanja' koji se koriste u solarnim ili rezervnim izvorima napajanja kod kuće ili u uredu.

Što je Logic 'NOT' Gate?

To je jedan ulazni i jedan izlazni logički ulaz čiji je izlaz dopuna ulazu.

Gornja definicija kaže da će, ako je ulaz „HIGH“ ili „1“ ili „true“ ili „pozitivan signal“, izlaz biti „LOW“ ili „0“ ili „false“ ili „negativan signal“.

Ako je ulaz „LOW“ ili „0“ ili „false“ ili „negativan signal“, izlaz će biti obrnut u „HIGH“ ili „1“ ili „true“ ili „positive signal“

Bilješka:

Pojam 'visok', '1', 'pozitivan signal', 'istinit' u osnovi je isti (pozitivan signal je pozitivni signal baterije ili napajanja).
Pojam 'LOW', '0', 'negativni signal', 'false' u osnovi su isti (negativni signal je negativni signal baterije ili napajanja).

Ilustracija logike NOT Gate:

NE Vrata

Pretpostavimo da je 'A' ulaz, a 'Y' izlaz, logička jednadžba za logička NE vrata je: Ā = Y.

Jednadžba navodi da je izlaz inverzija ulaza.

Tablica istine za logička NE vrata:

DO (ULAZNI) Y (IZLAZ)
0 1
1 0

Nevratnici će uvijek imati jedan ulaz (i uvijek jedan izlaz), kategoriziran je kao uređaj za donošenje odluka. Simbol 'o' na vrhu trokuta predstavlja dopunu ili inverziju.

Ovaj simbol 'o' nije samo ograničen na logička vrata 'NE', već ga mogu koristiti bilo koja logička vrata ili bilo koji digitalni sklop. Ako je 'o' na ulazu, to znači da je ulaz aktivno-nizak.
Aktivno-nisko: Izlaz postaje aktivan (aktivirajući tranzistor, LED ili relej itd.) Kada je dan ulaz 'LOW'.

NAND i NOR vrata jednakovrijedna:

NE ekvivalenti vrata koristeći NAND i NOR vrata

Vrata 'NOT' mogu se konstruirati pomoću logičkih 'NAND' i logičkih 'NOR' vrata spajanjem svih ulaznih pinova, to se odnosi na izlaze s 3, 4 i više ulaznih pinova.

Tranzistorska logička vrata 'NE':

tranzistor NIJE ekvivalent vratima

Logika 'NE' može se konstruirati pomoću NPN tranzistora i 1K otpornika. Ako primijenimo signal 'HIGH' na bazu tranzistora, uzemljenje se spaja na kolektor tranzistora, pa se izlaz okreće 'NISKO'.

Ako primijenimo signal 'LOW' na bazu tranzistora, tranzistor ostaje ISKLJUČEN i neće biti spojen na masu, ali izlaz će povući 'HIGH' povlačenjem otpornika spojenog na Vcc. Tako možemo dobiti logički 'NE' ulaz pomoću tranzistora.

Schmittovi pretvarači:

Istražit ćemo ovaj koncept s automatskim punjačem akumulatora kako bismo objasnili upotrebu i rad Schmittovih pretvarača. Uzmimo primjer postupka punjenja li-ionskih baterija.

Li-ionska baterija od 3,7 V puni se kada baterija dosegne 3 V do 3,2 V. Napon akumulatora postupno raste tijekom punjenja, a bateriju treba prekinuti na 4,2 V. Nakon punjenja napon otvorenog kruga akumulatora pada oko 4,0 V .

Osjetnik napona mjeri graničnu granicu i aktivira relej da zaustavi punjenje. Ali kad napon padne ispod 4,2 V, punjač otkrije da nije napunjen i započinje punjenje do 4,2 V i prekida, opet napon akumulatora pada na 4,0 V i započinje ponovno punjenje i to ludilo ponavlja se iznova.

To će brzo ubiti bateriju, da bismo prevladali ovaj problem potreban nam je niži prag ili 'LTV', tako da se baterija ne puni dok baterija ne padne na 3 V do 3,2 V. Gornji napon praga ili 'UTV' je 4.2V u ovom primjeru.

Schmittov pretvarač napravljen je tako da prebacuje svoje izlazno stanje kada napon pređe gornji napon praga i ostaje isti dok ulaz ne dosegne napon donjeg praga.

Slično tome, kada ulaz prijeđe napon donjeg praga, izlaz ostaje isti dok ulaz ne dosegne napon gornjeg praga.

To neće promijeniti svoje stanje između LTV-a i UTV-a.

Zbog toga će ON / OFF biti mnogo uglađenije i uklonit će se neželjene oscilacije, a također će i krug biti otporniji na električnu buku.

Schmittov oscilator NOT Gate:

Schmitt NE oscilator vrata

Gornji krug je oscilator koji proizvodi kvadratni val pri 33% radnog ciklusa. U početku je kondenzator prazan i signal uzemljenja bit će dostupan na ulazu u vrata NOT.

Izlaz se okreće pozitivno i puni kondenzator preko otpornika 'R', kondenzator se puni do napona gornjeg praga pretvarača i mijenja stanje, izlaz pretvara negativni signal i kondenzator se počinje prazniti preko otpornika 'R' dok napon kondenzatora ne dostigne donja razina praga i mijenja stanje, izlaz postaje pozitivan i puni kondenzator.

Ovaj se ciklus ponavlja sve dok se krugu daje napajanje.

Učestalost gornjeg oscilatora može se izračunati: F = 680 / RC

Pretvarač kvadratnih valova

Gdje je F frekvencija.
R je otpor u ohima.
C je kapacitet u faradu.
Pretvarač kvadratnih valova:

Gornji sklop pretvorit će signal sinusnog vala u kvadratni val, zapravo može pretvoriti bilo koji analogni val u kvadratni val.

Dva otpora R1 i R2 rade kao razdjelnik napona, to se koristi za dobivanje točke pomicanja i kondenzator blokira bilo koji istosmjerni signal.

Ako ulazni signal prijeđe gornju razinu ili ispod donje razine, izlaz se okreće

NISKO ili VISOKO prema signalu, ovo stvara kvadratni val.

IC 7404 pretvarač NOT gate:

IC 7404 NE vrata

IC 7404 jedan je od najčešće korištenih logičkih IC ulaza. Ima 14 pinova, pin # 7 je uzemljen, a pin # 14 Vcc. Radni napon je od 4,5V do 5V.

Kašnjenje širenja:

Kašnjenje širenja je vrijeme koje vrata trebaju za obradu izlaza nakon unosa.
U logici 'NOT' vratima treba oko 22 nano sekunde da promijene svoje stanje iz HIGH u LOW i obrnuto.

Postoji nekoliko drugih logika 'NIS vrata IC:

• 74LS04 Hex invertirajuća NE vrata

• 74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate

• 74LS1004 šesterostrani upravljački programi

• CD4009 Hex invertirajuća vrata NE

• CD4069 Šesterokutni invertirajući NOT ulaz

Kako ILI vrata djeluju

Sada istražimo digitalnu logiku ILI vrata. Razmotrit ćemo osnovnu definiciju, simbol, tablicu istine, više ulaza ILI vrata, konstruirat ćemo tranzistor 2 ulaza ILI vrata i na kraju ćemo pregledati ILI vrata IC 7432.

Što su logička vrata 'ILI'?

To su elektronička vrata čiji izlaz pretvara 'LOW' ili '0' ili 'false' ili daje 'negativan signal' kada su svi ulazi OR ulaza 'LOW' ili '0' ili 'false' ili ' negativni signal ”.

Na primjer: Recite OR vrata s ‘n’ brojem ulaza, ako su svi ulazi „LOW“, izlaz postaje „LOW“. Čak i ako je jedan ulaz „HIGH“ ili „1“ ili „true“ ili „positive signal“, izlaz pretvara „HIGH“ ili „1“ ili „true“ ili daje „pozitivan signal“.

Bilješka:

Pojam 'visok', '1', 'pozitivan signal', 'istinit' u osnovi je isti (pozitivan signal je pozitivni signal baterije ili napajanja).
Pojam 'LOW', '0', 'negativni signal', 'false' u osnovi su isti (negativni signal je negativni signal baterije ili napajanja).

Ilustracija simbola logike ILI vrata:

2 ulaza ILI vrata

Ovdje su 'A' i 'B' dva ulaza, a 'Y' je izlaz.

Logički izraz za logiku ILI vrata: Izlaz 'Y' dodatak je dva ulaza 'A' i 'B', (A + B) = Y.

Logički dodatak označen je sa (+)

Ako je 'A' 1, a 'B' 1, izlaz je (A + B) = 1 + 1 = '1' ili 'visoki'
Ako je 'A' 0, a 'B' 1, izlaz je (A + B) = 0 + 1 = '1' ili 'visoki'
Ako je „A“ „1“, a „B“ „0“, izlaz je (A + B) = 1 + 0 = „1“ ili „visoki“
Ako je 'A' 0, a 'B' 0, izlaz je (A + B) = 0 + 0 = '0' ili 'Nizak'

Gore navedeni uvjeti pojednostavljeni su u tablici istine.

Tablica istine (dva ulaza):

A (ulaz) B (ULAZ) Y (izlaz)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

3-ulazni ulaz 'ILI':

Ilustracija 3 ulaza ILI vrata:

3 ulaza ILI vrata

Logička ILI vrata mogu imati 'n' broj ulaza, što znači da može imati više od dva ulaza (Logička ILI vrata imat će najmanje dva ulaza i uvijek jedan izlaz).

Za logiku s 3 ulaza ILI vrata logička se jednadžba okreće ovako: (A + B + C) = Y, slično za 4 ulaza i više.

Tablica istine za 3 ulazna logika ILI vrata:

A (ULAZ) B (ULAZ) C (ULAZ) Y (IZLAZ)
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

Više ulaznih logika ILI vrata:

Komercijalno dostupna Logic ILI vrata dostupna su samo na 2, 3 i 4 ulaza. Ako imamo više od 4 ulaza, moramo kaskadirati vrata.

Možemo imati šest ulaznih logičkih ILI ulaznih vrata kaskadirajući 2 ulazna ILI vrata na sljedeći način:

Više ulazna logika ILI vrata

Sada logička jednadžba za gornji krug postaje Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Ipak, sva spomenuta logička pravila vrijede za gornji sklop.

Ako ćete koristiti samo 5 ulaza s gore navedenih 6 ulaza ILI vrata, možemo spojiti padajući otpor na bilo koji jedan pin i sada on postaje 5 ulaz ILI ulaz.

Tranzistorska dva ulazna logička ILI vrata:

Sada znamo kako funkcioniraju logička ILI vrata, konstruirajmo 2 ulazna ILI vrata pomoću dva NPN tranzistora. Logičke IC-e konstruirane su na gotovo isti način.

Shema dva tranzistora ILI vrata:

Shema dva tranzistora ILI vrata

Na izlaz 'Y' možete spojiti LED ako je izlaz visok LED će svijetliti (LED + Ve terminal na 'Y' s 330 ohmskim otpornikom i negativnim na GND).

Kada primijenimo LOW signal na bazu dva tranzistora, oba tranzistora se ISKLJUČUJU, signal uzemljenja bit će dostupan na emiteru T2 / T1 putem 1k padajućeg otpornika, tako da se izlaz NIŽE.

Ako je bilo koji od tranzistora UKLJUČEN, pozitivni napon bit će dostupan na odašiljaču T2 / T1, tako da izlaz postaje VISOK.

Sada znate kako konstruirati logiku ILI svoja vrata.

Četverostruka ILI vrata IC 7432:

Četverostruka ILI kapija IC 7432

Ako želite kupiti logiku ILI vrata s tržišta, dobit ćete gornju konfiguraciju.

Ima 14 pinova, pin 7 i pin 14 su GND, odnosno Vcc. Radi na 5V.

Kašnjenje širenja:

Kašnjenje širenja je vrijeme potrebno da se izlaz promijeni iz LOW u HIGH i obrnuto.
Kašnjenje širenja od NISKOG do VISOKOG iznosi 7,4 nanosekunde na 25 Celzijevih stupnjeva.
Kašnjenje širenja od VISOKOG do NISKOG iznosi 7,7 nanosekundi na 25 Celzijevih stupnjeva.

• 74LS32 četverostruki ulaz
• CD4071 četverostruki ulaz
• CD4075 Trostruki 3 ulaza
• CD4072 Dvostruki 4 ulaza

Ekskluzivna logika - ILI vrata

U ovom ćemo postu istražiti logička XOR ili Exclusive-OR vrata. Pogledat ćemo osnovnu definiciju, simbol, tablicu istine, XOR ekvivalentni krug, XOR realizaciju pomoću logičkih NAND vrata i na kraju, pregledat ćemo ulazni ulaz EX-OR IC-7486 na ulaz quad 2.

U prethodnim postovima saznali smo o tri temeljna logička ulaza 'I', 'ILI' i 'NE'. Također smo saznali da, koristeći ova tri temeljna vrata, možemo konstruirati dva nova logička vrata „NAND“ i „NOR“.

Postoje još dva logička ulaza, iako ta dva nisu osnovna vrata, ali oni su konstruirani kombinacijom ostalih logičkih vrata i njegova je logička jednadžba toliko vitalna i vrlo korisna da se smatra zasebnim logičkim vratima.

Ova su dva logička ulaza vrata 'Ekskluzivno ILI' i 'Ekskluzivno NOR'. U ovom postu istražit ćemo samo logiku Exclusive OR gate.

Što su vrata 'Ekskluzivno ILI'?

To je elektronički ulaz čiji izlaz postaje 'visok' ili '1' ili 'istinit' ili odaje 'pozitivan signal' kada se dva logička ulaza međusobno razlikuju (to vrijedi samo za dva 2 ulaza -ILI vrata).

Na primjer: Recite ekskluzivni ILI ulaz s 'dva' ulaza, ako je jedan od ulaznih pina A 'HIGH', a ulazni pin B 'LOW', tada se izlaz pretvara u 'HIGH' ili '1' ili 'true' ili “Pozitivan signal”.

Ako su oba ulaza iste logičke razine, tj. Oba pina 'HIGH' ili oba pina 'LOW', izlaz postaje 'LOW' ili '0' ili 'false' ili 'negativni signal'.

Bilješka:

Pojam 'visok', '1', 'pozitivan signal', 'istinit' u osnovi je isti (pozitivan signal je pozitivni signal baterije ili napajanja).

Pojam 'LOW', '0', 'negativni signal', 'false' u osnovi su isti (negativni signal je negativni signal baterije ili napajanja).

Ilustracija Logic Exclusive ILI vrata:

Ekskluzivna ILI kapija

Ovdje su 'A' i 'B' dva ulaza, a 'Y' je izlaz.

Logički izraz za logiku Ex-OR gate: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Ako je „A“ „1“, a „B“ „1“, izlaz je (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = „1“ ili „LOW“
Ako je „A“ 0, a „B“ 1, izlaz je (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = „1“ ili „HIGH“
Ako je „A“ „1“, a „B“ „0“, izlaz je (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = „1“ ili „HIGH“
Ako je „A“ 0, a „B“ 0, izlaz je (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = „0“ ili „Nisko“
Gore navedeni uvjeti pojednostavljeni su u tablici istine.

Tablica istine (dva ulaza):

A (ulaz) B (ULAZ) Y (izlaz)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

U gornja dva ulazna logička ulaza Ex-OR, ako su dva ulaza različita, tj. '1' i '0', izlaz postaje 'VISOK'. Ali s 3 ili više ulaznih logika Ex-OR ili općenito, izlaz Ex-OR pretvara se u 'HIGH' samo kada se na ulaz primijeni ODD broj logike 'HIGH'.

Na primjer: Ako imamo 3 ulaza Ex-OR vrata, ako primijenimo logiku 'HIGH' na samo jedan ulaz (neparan broj logike '1'), izlaz pretvara u 'HIGH'. Ako primijenimo logiku 'HIGH' na dva ulaza (ovo je paran broj logike '1'), izlaz se pretvara u 'LOW' i tako dalje.

3 Ulazna ekskluzivna ILI vrata:

Prikaz 3 ulaza EX-OR vrata:

3 ulaza Ex OR Gate

Tablica istine za 3 ulazna logika EX-OR vrata:

A (ULAZ) B (ULAZ) C (ULAZ) Y (IZLAZ)
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 ulazna Ex-OR vrata logička jednadžba postaje: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Kao što smo prije opisali, logička vrata 'Ex-OR' nisu temeljna logička vrata, već kombinacija različitih logičkih vrata. Ex-OR vrata mogu se realizirati pomoću logičkih vrata 'OR', logičkih vrata 'AND' i logičkih vrata 'NAND' na sljedeći način:

Ekvivalentni krug za vrata 'Ekskluzivno ILI':

Ekvivalentni krug za vrata


Gornji dizajn ima glavni nedostatak, potrebna su nam 3 različita logička ulaza da bismo napravili jedna vrata Ex-OR. Ali ovaj problem možemo prevladati primjenom Ex-OR vrata s samo logičkim NAND vratima, što je također ekonomično proizvesti.

Ekskluzivna ILI vrata koja koriste NAND vrata:

Ekskluzivna ILI vrata koja koriste NAND vrata

Ekskluzivni ILI priključci koriste se za obavljanje kompliciranih računalnih zadataka kao što su aritmetičke operacije, puni zbrajači, poluzbrojnici, oni također mogu pružiti funkcionalnost izvršavanja.

Ekskluzivna logika ILI ulaz IC 7486:

IC 7486 pinouts

Ako želite kupiti logička Ex-OR vrata s tržišta, dobit ćete gornju DIP konfiguraciju.
Ima 14 pinova, pin 7 i pin 14 su GND, odnosno Vcc. Radi na 5V.

Kašnjenje širenja:

Kašnjenje širenja je vrijeme potrebno da se izlaz promijeni iz LOW u HIGH i obrnuto nakon unosa.
Kašnjenje širenja od NISKOG do VISOKOG iznosi 23 nanosekunde.
Kašnjenje širenja od HIGH do LOW je 17 nanosekundi.

Uobičajeno dostupni IC-ovi vrata EX-OR:

  • 74LS86 Četverostruki ulaz
  • CD4030 četverostruki ulaz

Nadam se da bi vam gornje detaljno objašnjenje moglo pomoći da shvatite što su logička vrata i kako funkcioniraju logička vrata, ako i dalje imate pitanja? Iznesite u odjeljku za komentare, možda ćete dobiti brzi odgovor.




Prethodno: Sklop kruga ispitivača propuštanja kondenzatora - brzo pronađite propusne kondenzatore Dalje: Digitalni međuspremnik - radni, definicija, tablica istine, dvostruka inverzija, ventilacija