Како функционишу логичке капије

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





У овом посту ћемо свеобухватно разумети шта су логичка врата и њихов рад. Размотрићемо основну дефиницију, симбол, табелу истина, више улазних капија, такође ћемо конструисати еквиваленте капија заснованих на транзисторима и на крају ћемо дати преглед различитих релевантних ЦМОС ИЦ-а.

Шта су Логиц Гатес

Логичка капија у електронском колу може се изразити као физичка јединица представљена кроз логичку функцију.



Другим речима, логичка капија је дизајнирана да извршава логичку функцију користећи један или више бинарних улаза и да генерише један бинарни излаз.

Електронска логичка врата су у основи конфигурисана и примењена помоћу полупроводничких блокова или елемената попут диода или транзистора који раде попут прекидача ОН / ОФФ са добро дефинисаним преклопним обрасцем. Логичке капије олакшавају каскадирање капија тако да лако омогућавају састављање логичких функција, што омогућава стварање физичких модела све логичке логике. Ово даље омогућава уписивање алгоритама и математике помоћу логичке логике.



Логички кругови могу да користе полупроводничке елементе у опсегу мултиплексера, регистара, аритметичких логичких јединица (АЛУ) и рачунарске меморије, па чак и микропроцесоре, укључујући чак стотине милиона логичких капија. У данашњој примени наћи ћете углавном транзисторе са ефектом поља (ФЕТ) који се користе за производњу логичких капија, а добар пример су транзистори са пољским ефектима метал-оксид-полуводичи или МОСФЕТ-ови.

Почнимо с упутством са логиком И капијама.

Шта је логичка „И“ капија?

То је електронска капија чији излаз прелази у „високу“ или „1“ или „истиниту“ или даје „позитиван сигнал“ када су сви улази АНД капија „високи“ или „1“ или „истинити“ или „ позитиван сигнал “.
На пример: Реците у АНД капију са „н“ бројем улаза, ако су сви улази „високи“, излаз постаје „висок“. Чак и ако је један улаз „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или „негативни сигнал“, излаз претвара „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или даје „негативни сигнал“.

Белешка:
Израз „висок“, „1“, „позитиван сигнал“, „истинит“ у суштини је исти (позитиван сигнал је позитиван сигнал батерије или напајања).
Термин „ЛОВ“, „0“, „негативни сигнал“, „фалсе“ је у основи исти (негативни сигнал је негативни сигнал батерије или напајања).

Илустрација симбола логике И капије:

И Капија

Овде су „А“ и „Б“ два улаза, а „И“ је излаз.
Булов израз за логику И капију: Излаз „И“ је множење два улаза „А“ и „Б“. (А.Б) = И.
Булово множење означено је тачком (.)
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „1“, излаз је (А.Б) = 1 к 1 = „1“ или „висок“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „1“, излаз је (А.Б) = 0 к 1 = „0“ или „Низак“
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „0“, излаз је (А.Б) = 1 к 0 = „0“ или „Низак“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „0“, излаз је (А.Б) = 0 к 0 = „0“ или „Низак“

Горе наведени услови су поједностављени у табели истине.

Табела истине (два улаза):

А (улаз) Б (УЛАЗ) И (излаз)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

3-улазни улаз „И“:

3 улаза И капија

Илустрација 3 улаза И капије:

Логиц АНД гате могу да имају ‘н’ број улаза, што значи да може да има више од два улаза (Логиц АНД гате ће имати најмање два улаза и увек један излаз).

За улаз од 3 улаза И, логичка једначина се окреће овако: (А.Б.Ц) = И, слично за 4 улаза и више.

Табела истине за 3 улазна логика И капија:

А (УЛАЗ) Б (УЛАЗ) Ц (УЛАЗ) И (ИЗЛАЗ)
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

Вишеструка улазна логика и капије:

Комерцијално доступни Логиц АНД капије доступне су само на 2, 3 и 4 улаза. Ако имамо више од 4 улаза, морамо каскадирати капије.

Можемо имати шест улазних логичких И капија каскадирањем 2 улазна и капија на следећи начин:

6 улазних логичких врата


Сада Булова једначина за горњи круг постаје И = (А.Б). (Ц.Д). (Е.Ф)

Ипак, сва поменута логичка правила важе за горњи круг.

Ако ћете користити само 5 улаза са горе наведених 6 улаза И капија, можемо повезати пулл-уп отпорник на било који један пин и сада он постаје 5 улазни улаз.

Два улазна логичка и капија заснована на транзистору:

Сада знамо како функционише логика И капија, хајде да конструишемо 2 улаза И капија помоћу два НПН транзистора. Логичке ИЦ-е су конструисане на готово исти начин.

Шема два транзистора И капије:

Два транзистора И капија

На излаз „И“ можете повезати ЛЕД ако је излаз висок ЛЕД ће свијетлити (ЛЕД + Ве терминал на „И“ са 330 омским отпорником и негативним на ГНД).

Када примењујемо високи сигнал на базу два транзистора, оба транзистора се УКЉУЧУЈУ, + 5В сигнал ће бити доступан на емитеру Т2, тако да излаз постаје висок.

Ако је било који од транзистора ИСКЉУЧЕН, на одашиљачу Т2 неће бити доступан позитиван напон, али због 1К отпорног отпора негативни напон ће бити доступан на излазу, па се излаз назива ниским.

Сада знате како да конструишете сопствену логику И капију.

Куад АНД гате ИЦ 7408:

Куад АНД Гате ИЦ

Ако желите да купите логику И капију са тржишта, добићете горњу конфигурацију.
Има 14 пинова, пин # 7 и пин # 14 су ГНД, односно Вцц. Ради на 5В.

Кашњење:

Кашњење ширења је време потребно да се излаз промени са ЛОВ на ХИГХ и обрнуто.
Кашњење ширења од НИСКОГ до ВИСОКОГ износи 27 наносекунди.
Кашњење ширења од ХИГХ до ЛОВ је 19 наносекунди.
Остале уобичајено доступне „И“ капије ИЦ:

• 74ЛС08 Куад 2-инпут
• 74ЛС11 Троструки 3 улаза
• 74ЛС21 Двоструки 4 улаза
• ЦД4081 Куад 2-инпут
• ЦД4073 Троструки 3 улаза
• ЦД4082 двоструки 4 улаза

За више информација увек можете упутити технички лист за горе наведене ИЦ.

Како логичка функција „ексклузивног НОР-а“ функционише

У овом посту ћемо истражити логичку „Ек-НОР“ капију или Екцлусиве-НОР капију. Погледаћемо основну дефиницију, симбол, табелу истина, еквивалентно коло Ек-НОР, реализацију Ек-НОР користећи логика НАНД капије и на крају, узећемо преглед на куад 2 улазу Ек-ОР гате ИЦ 74266.

Шта је „Ексклузивна НОР“ капија?

То је електронска капија чији излаз постаје „висок“ или „1“ или „истинит“ или даје „позитиван сигнал“ када су улази паран број логичких „1“ (или „тачно“ или „високо“ или „тачно“ позитиван сигнал “).

На пример: Рецимо ексклузивни НОР улаз са „н“ бројем улаза, ако су улази логички „ХИГХ“ са 2 или 4 или 6 улаза (паран број улаза „1с“), излаз постаје „ХИГХ“.

Чак и ако на улазне пинове не применимо логику „високо“ (тј. Нулти број логике „ХИГХ“ и сву логику „ЛОВ“), и даље је „нула“ паран број који излаз претвара у „ХИГХ“.
Ако је број примијењених логичких „1с“ непаран, излаз се претвара у „ЛОВ“ (или „0“ или „фалсе“ или „негативе сигнал“).

То је супротно логичкој „ексклузивној ИЛИ“ капији где њен излаз претвара „ХИГХ“ када су улази ОДД број логичке „1с“.
Белешка:

Израз „висок“, „1“, „позитиван сигнал“, „истинит“ у суштини је исти (позитиван сигнал је позитиван сигнал батерије или напајања).

Термин „ЛОВ“, „0“, „негативни сигнал“, „фалсе“ је у основи исти (негативни сигнал је негативни сигнал батерије или напајања).

Илустрација логике „Ексклузивна НОР“ капија:

Ексклузивна НОР капија

Ексклузивни круг „Ексклузивни НОР“:

ЕКСНОР еквивалентно коло

Горе наведено је еквивалентно коло за логику Ек-НОР, што је у основи комбинација логике „Ексклузивно ИЛИ“ и логичке „НЕ“ капије.
Овде су „А“ и „Б“ два улаза, а „И“ је излаз.
Булов израз за логику Ек-НОР гате: И = (АБ) + АБ.
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „1“, излаз је ((АБ) + АБ) = 0 + 1 = „1“ или „ХИГХ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „1“, излаз је ((АБ) + АБ) = 0 + 0 = „0“ или „ЛОВ“
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „0“, излаз је ((АБ) + АБ) = 0 + 0 = „0“ или „ЛОВ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „0“, излаз је ((АБ) + АБ) = 1 + 1 = „1“ или „ХИГХ“
Горе наведени услови су поједностављени у табели истине.

Табела истине (два улаза):

А (улаз) Б (УЛАЗ) И (излаз)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

3 улазна ексклузивна НОР улаза:

Илустрација 3 улазна Ек-НОР врата:

3 улазна Ек-НОР капија

Табела истине за 3 улазна логика ЕКС-ОР гате:

А (УЛАЗ) Б (УЛАЗ) Ц (УЛАЗ) И (ИЗЛАЗ)
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

За 3 улазна Ек-НОР капија логичка једначина постаје: А (БЦ) + АБЦ + АБ Ц + А БЦ.
Логичка „Ек-НОР“ капија није основна логичка капија, већ је комбинација различитих логичких капија. Ек-НОР капија се може реализовати помоћу логичких „ОР“ капија, логичке „АНД“ капије и логичке „НАНД“ капије на следећи начин:

Еквивалентно коло за капију „Ексклузивни НОР“:

Горњи дизајн има велики недостатак, потребна су нам 3 различита логичка улаза да бисмо направили једну Ек-НОР капију. Али овај проблем можемо превазићи применом Ек-НОР капије са само логичким „НАНД“ капијама, што је такође економично израдити.

Ексклузивна НОР капија која користи НАНД капију:

ЕКСНОР користећи НАНД Гате

Ексклузивни НОР прикључци користе се за обављање компликованих рачунских задатака као што су аритметичке операције, бинарни сабирачи, бинарно одузимање, провере паритета и користе се као дигитални компаратори.

Логиц Екцлусиве-НОР Гате ИЦ 74266:

ИЦ 74266 Пиноутс

Ако желите да купите логичку Ек-НОР капију са тржишта, добићете горњу ДИП конфигурацију.
Има 14 пинова, пин # 7 и пин # 14 су ГНД, односно Вцц. Ради на 5В.

Кашњење:

Кашњење ширења је време потребно да се излаз промени из ЛОВ у ХИГХ и обрнуто након давања уноса.

Кашњење ширења од НИСКОГ до ВИСОКОГ износи 23 наносекунде.

Кашњење ширења од ХИГХ до ЛОВ је 23 наносекунде.

Уобичајено доступни ИЦ-ови „ЕКС-НОР“:
74ЛС266 Куад 2-инпут
ЦД4077 Куад 2-инпут

Како функционише НАНД Гате

У следећем објашњењу истражићемо о дигиталној логичкој НАНД капији. Бацићемо поглед на основну дефиницију, симбол, табелу истине, више улазна НАНД капија, конструисаћемо 2 улазна НАНД капија заснована на транзистору, разне логичке капије користећи само НАНД капију и на крају ћемо узети преглед на НАНД капији ИЦ 7400.

Шта је логичка „НАНД“ капија?

То је електронска капија чији излаз претвара „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или даје „негативан сигнал“ када су сви улази НАНД капија „високи“ или „1“ или „тачни“ или „ позитиван сигнал “.

На пример: Рецимо НАНД капија са „н“ бројем улаза, ако су сви улази „високи“, излаз постаје „ЛОВ“. Чак и ако је један улаз „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или „негативан сигнал“, излаз се претвара у „ХИГХ“ или „1“ или „труе“ или даје „позитиван сигнал“.

Белешка:

Израз „висок“, „1“, „позитиван сигнал“, „истинит“ у суштини је исти (позитиван сигнал је позитиван сигнал батерије или напајања).
Термин „ЛОВ“, „0“, „негативни сигнал“, „фалсе“ је у основи исти (негативни сигнал је негативни сигнал батерије или напајања).

Илустрација симбола логичке НАНД капије:

НАНД Симбол капије

Овде су „А“ и „Б“ два улаза, а „И“ је излаз.

Овај симбол је „И“ капија са инверзијом „о“.

Логички круг „НАНД“ капија еквивалентан:

Логичка НАНД капија је комбинација логичке „АНД“ капије и логичке „НОТ“ капије.

Булов израз за логичку НАНД капију: Излаз „И“ комплементарно је множење два улаза „А“ и „Б“. И = ((А.Б))

Булово множење означено је тачком (.), А комплементарно (инверзија) представљено је траком (-) преко слова.

Ако је „А“ „1“, а „Б“ „1“, излаз је ((А.Б)) = (1 к 1) = „0“ или „ЛОВ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „1“, излаз је ((А.Б)) = (0 к 1) = „1“ или „ХИГХ“
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „0“, излаз је ((А.Б)) = (1 к 0) = „1“ или „ХИГХ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „0“, излаз је ((А.Б)) = (0 к 0) = „1“ или „ХИГХ“

Горе наведени услови су поједностављени у табели истине.

Табела истине (два улаза):

А (улаз) Б (УЛАЗ) И (излаз)
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

Капија са 3 улаза „НАНД“:

Илустрација 3 улазна НАНД улаза:

Логичка НАНД капија може да има „н“ број улаза, што значи да може да има више од два улаза

(Логички НАНД капије ће имати најмање два улаза и увек један излаз).
За НАНД улаз са 3 улаза логичка једначина се окреће овако: ((А.Б.Ц)) = И, слично за 4 улаза и више.

Табела истинеза 3 улазна логичка НАНД врата:

А (УЛАЗ) Б (УЛАЗ) Ц (УЛАЗ) И (ИЗЛАЗ)
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

Више улазних логичких НАНД улаза:

Комерцијално доступни Логиц НАНД гејтови су доступни само на 2, 3 и 4 улаза. Ако имамо више од 4 улаза, морамо каскадирати капије.
На пример, можемо имати четири улазна логичка НАНД капија каскадно 5 два улазна НАНД капија на следећи начин:

логичка НАНД капија каскадно 5 две улазне НАНД капије

Сада Булова једначина за горњи круг постаје И = ((А.Б.Ц.Д))

Ипак, сва поменута логичка правила важе за горњи круг.

Ако ћете користити само 3 улаза са горе наведена 4 улаза НАНД капија, можемо повезати пулл-уп отпорник на било који један пин и сада он постаје 3 улазна НАНД капија.

Две улазне логичке НАНД капије засноване на транзистору:

Сада знамо како функционише логичка НАНД капија, хајде да конструишемо 2 улазна НАНД капија користећи два

НПН транзистори. Логичке ИЦ-е су конструисане на готово исти начин.
Шема два транзисторска НАНД улаза:

2 транзисторска НАНД врата

На излаз „И“ можете повезати ЛЕД ако је излаз висок, ЛЕД ће свијетлити (ЛЕД + Ве терминал на „И“ са 330 омским отпорником и негативан на ГНД).

Када применимо високи сигнал на базу два транзистора, оба транзистора се УКЉУЧУЈУ, сигнал уземљења ће бити доступан на колектору Т1, тако да се излаз претвара у „ЛОВ“.

Ако је било који од транзистора ИСКЉУЧЕН, тј. Применом сигнала „ЛОВ“ на базу, на колектору Т1 неће бити доступан сигнал уземљења, али због повлачења отпорника од 1К позитивни сигнал ће бити доступан на излазу, а излаз се окреће „ВИСОКО“.

Сада знате како сами конструисати логичку НАНД капију.

Разни логички капије помоћу НАНД гејта:

НАНД капија је такође позната и као „универзална логичка капија“ јер са овом јединственом капијом можемо направити било коју логичку логику. Ово је предност за израду ИЦ са различитим логичким функцијама, а израда једне капије је економична.

Разни логички капије помоћу НАНД капије

У горњим шемама су приказана само 3 типа капија, али можемо направити било коју логичку логику.

Четворострука НАНД капија ИЦ 7400:

Излази ИЦ 7400

Ако желите да купите логичку НАНД капију са тржишта, добићете горњу ДИП конфигурацију.
Има 14 пинова, пин # 7 и пин # 14 су ГНД, односно Вцц. Ради на 5В.

Кашњење:

Кашњење ширења је време потребно да се излаз промени из ЛОВ у ХИГХ и обрнуто након давања уноса.

Кашњење ширења од НИСКОГ до ВИСОКОГ износи 22 наносекунде.
Кашњење ширења од ХИГХ до ЛОВ је 15 наносекунди.
Доступно је неколико других НАНД капија:

  • 74ЛС00 Куад 2-инпут
  • 74ЛС10 Троструки 3 улаза
  • 74ЛС20 Двоструки 4 улаза
  • 74ЛС30 Појединачни 8 улаза
  • ЦД4011 Куад 2-инпут
  • ЦД4023 Троструки 3 улаза
  • ЦД4012 Двоструки 4 улаза

Како НОР Гате ради

Овде ћемо истражити дигиталну логику НОР гате. Бацићемо поглед на основну дефиницију, симбол, табелу истине, више улаза НОР капија, конструисаћемо транзистор 2 улаза НОР капија, разне логичке капије користећи само НОР капију и на крају ћемо узети преглед НОР капија ИЦ 7402.

Шта је логичка „НОР“ капија?

То је електронска капија чији излаз претвара „ВИСОКО“ или „1“ или „истинито“ или даје „позитиван сигнал“ када су сви улази НОР улаза „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или „ негативни сигнал ”.

На пример: Реците НОР капија са „н“ бројем улаза, ако су сви улази „ЛОВ“, излаз постаје „ХИГХ“. Чак и ако је један улаз „ХИГХ“ или „1“ или „труе“ или „поситиве сигнал“, излаз се претвара у „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или даје „негативни сигнал“.

Белешка:

Израз „висок“, „1“, „позитиван сигнал“, „истинит“ у суштини је исти (позитиван сигнал је позитиван сигнал батерије или напајања).
Термин „ЛОВ“, „0“, „негативни сигнал“, „фалсе“ је у основи исти (негативни сигнал је негативни сигнал батерије или напајања).

Илустрација симбола логичке НОР капије:

логика НИ капија

Овде су „А“ и „Б“ два улаза, а „И“ је излаз.

Овај симбол је „ИЛИ“ капија са инверзијом „о“.

Логички „НОР“ излазни круг еквивалента:

Логички „НОР“ излазни круг еквивалента:

Логичка НОР капија је комбинација логичке „ИЛИ“ капије и логичке „НЕ“ капије.

Булов израз за логичку НОР капију: Излаз „И“ комплементарно је додавање два улаза „А“ и „Б“. И = ((А + Б))

Булов додатак означен је са (+), а комплементарни (инверзија) представљен је траком (-) преко слова.

Ако је „А“ „1“, а „Б“ „1“, излаз је ((А + Б)) = (1+ 1) = „0“ или „ЛОВ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „1“, излаз је ((А + Б)) = (0+ 1) = „0“ или „ЛОВ“
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „0“, излаз је ((А + Б)) = (1+ 0) = „0“ или „ЛОВ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „0“, излаз је ((А + Б)) = (0+ 0) = „1“ или „ХИГХ“

Горе наведени услови су поједностављени у табели истине.

Табела истине (два улаза):

А (улаз) Б (УЛАЗ) И (излаз)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

3-улазна „НОР“ капија:

Илустрација 3 улазна НОР врата:

3 улаза НИ

Логичка НОР капија може да има „н“ број улаза, што значи да може да има више од два улаза (Логичка НОР капија имаће најмање два улаза и увек један излаз).

За НОР улаз са 3 улаза логичка једначина се окреће овако: ((А + Б + Ц)) = И, слично за 4 улаза и више.

Табела истине за 3 улазна логичка НИ врата:

А (УЛАЗ) Б (УЛАЗ) Ц (УЛАЗ) И (ИЗЛАЗ)
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

Више улазних логичких НОР врата:

Комерцијално доступне Логиц НОР капије су доступне само на 2, 3 и 4 улаза. Ако имамо више од 4 улаза, морамо каскадирати капије.
На пример, можемо имати четири улазна НОР улаза каскадно 5 два улазна НОР улаза на следећи начин:

Више улазних логичких НОР врата:

Сада Булова једначина за горњи круг постаје И = ((А + Б + Ц + Д))

Ипак, сва поменута логичка правила важе за горњи круг.

Ако ћете користити само 3 улаза са горе наведена 4 улаза НОР капија, можемо повезати падајући отпорник на било који од пинова и он сада постаје 3 улазна НОР капија.

Два улазна логичка НОР улаза заснована на транзистору:

Сада знамо како функционише логичка НОР капија, хајде да конструишемо 2 улазна НОР капија помоћу два НПН транзистора. Логичке ИЦ-е су конструисане на готово исти начин.
Шема два транзисторска НОР улаза:

Шема два транзисторска НОР улаза

На излаз „И“ можете повезати ЛЕД ако је излаз висок, ЛЕД ће свијетлити (ЛЕД + Ве терминал на „И“ са 330 омским отпорником и негативан на ГНД).

Када применимо сигнал „ХИГХ“ на базу два транзистора, оба транзистора се УКЉУЧУЈУ и сигнал уземљења ће бити доступан на колектору Т1 и Т2, тако да излаз постаје „ЛОВ“.

Ако применимо „ХИГХ“ на било који од транзистора, негативни сигнал ће и даље бити доступан на излазу, чинећи излаз „ЛОВ“.

Ако примијенимо сигнал „ЛОВ“ на базу два транзистора, оба се ИСКЉУЧУЈУ, али због повлачења отпорника излаз се окреће „ХИГХ“.
Сада знате како сами да конструишете логичку НИТИ капију.

Разне логичке капије које користе НОР капију:

НАПОМЕНА: НАНД и НОР су две капије, иначе познате као универзалне капије.

НОР капија је такође „универзална логичка капија“ јер са овом јединственом мрежом можемо направити било коју логичку логику. Ово је предност за израду ИЦ са различитим логичким функцијама, а израда једне капије је економична, ово је исто и за НАНД капију.

У горњим шемама су приказана само 3 типа капија, али можемо направити било коју логичку логику.
Четворострука НОР капија ИЦ 7402:

7402-четверострука НОР врата са 2 улаза


Ако желите да купите логичку НОР капију са тржишта, добићете горњу ДИП конфигурацију.
Има 14 пинова, пин # 7 и пин # 14 су ГНД, односно Вцц. Ради на 5В.

Кашњење:

Кашњење ширења је време потребно да се излаз промени из ЛОВ у ХИГХ и обрнуто након давања уноса.

Кашњење ширења од НИСКОГ до ВИСОКОГ износи 22 наносекунде.
Кашњење ширења од ХИГХ до ЛОВ је 15 наносекунди.
Доступно је неколико других НОР капија:

  • 74ЛС02 Куад 2-инпут
  • 74ЛС27 Троструки 3-улазни
  • 74ЛС260 Двоструки 4 улаза
  • ЦД4001 Куад 2-инпут
  • ЦД4025 Троструки 3 улаза
  • ЦД4002 Двоструки 4 улаза

Логиц НОТ Гате

У овом посту ћемо истражити логику „НЕ“. Сазнаћемо о његовој основној дефиницији, симболу, табели истине, еквивалентима НАНД и НОР капија, Сцхмиттовим претварачима, Сцхмиттовим НЕ осцилатором врата, НЕ капијом која користи транзистор и на крају ћемо погледати логички претварач НОТ гате ИЦ 7404.

Пре него што почнемо да истражујемо детаље логичке НЕ капије која се назива и дигиталним претварачем, не смемо се заменити са „претварачима напајања“ који се користе у соларним или резервним изворима напајања код куће или у канцеларији.

Шта је логичка „НЕ“ капија?

То је један улаз и један излаз логичка капија чији је излаз допуна улазу.

Горња дефиниција каже да ће, ако је улаз „ХИГХ“ или „1“ или „труе“ или „позитиван сигнал“, излаз бити „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или „негативан сигнал“.

Ако је улаз „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или „негативан сигнал“, излаз ће бити обрнут у „ХИГХ“ или „1“ или „труе“ или „поситиве сигнал“

Белешка:

Израз „висок“, „1“, „позитиван сигнал“, „истинит“ у суштини је исти (позитиван сигнал је позитиван сигнал батерије или напајања).
Термин „ЛОВ“, „0“, „негативни сигнал“, „фалсе“ је у основи исти (негативни сигнал је негативни сигнал батерије или напајања).

Илустрација Логиц НОТ Гате:

НОТ Гате

Претпоставимо да је „А“ улаз, а „И“ излаз, логичка једначина за логичку НЕ капију је: А = И.

Једначина наводи да је излаз инверзија улаза.

Табела истине за логичку НЕ капију:

ДО (УЛАЗНИ) И. (ИЗЛАЗ)
0 1
1 0

Невратници ће увек имати један улаз (и увек ће имати један излаз) и категоризован је као уређај за доношење одлука. Симбол „о“ на врху троугла представља допуну или инверзију.

Овај симбол „о“ није само ограничен на логичку „НЕ“ капију, већ га могу користити било која логичка врата или било који дигитални склоп. Ако је „о“ на улазу, то значи да је улаз активно-низак.
Активно-ниско: Излаз постаје активан (активирајући транзистор, ЛЕД или релеј итд.) Када је дат „ЛОВ“ улаз.

НАНД и НОР Гатес еквивалент:

НЕ еквиваленти капија који користе НАНД и НОР капије

Капија „НОТ“ може се конструисати помоћу логичких „НАНД“ и логичких „НОР“ капија спајањем свих улазних пинова, ово се односи на капије са 3, 4 и више улазних пинова.

Транзисторска логичка капија „НЕ“:

транзистор НИЈЕ еквивалентан капији

Логика „НЕ“ се може конструисати помоћу НПН транзистора и 1К отпорника. Ако на базу транзистора применимо сигнал „ХИГХ“, уземљење се повезује са колектором транзистора, па се излаз окреће „ЛОВ“.

Ако на базу транзистора применимо сигнал „ЛОВ“, транзистор остаје ИСКЉУЧЕН и неће бити повезан са земљом, али ће излазни отпор повући излаз „ВИСОКО“ повезивањем на Вцц. Тако можемо добити логичку „НЕ“ капију помоћу транзистора.

Сцхмитт инвертери:

Истражићемо овај концепт помоћу аутоматског пуњача за батерије како бисмо објаснили употребу и функционисање Сцхмиттових претварача. Узмимо пример поступка пуњења ли-јонске батерије.

Ли-јонска батерија од 3,7 В пуни се када батерија досегне од 3 В до 3,2 В. Напон батерије расте током пуњења и батерију треба прекинути на 4,2 В. Након пуњења, напон отвореног круга батерије опада око 4,0 В .

Сензор напона мери граничну вредност и активира релеј да заустави пуњење. Али када напон падне испод 4,2 В, пуњач детектира да није напуњен и започиње пуњење до 4,2 В и прекида, опет напон батерије пада на 4,0 В и започиње пуњење поново и ово лудило се понавља изнова.

Ово ће брзо убити батерију, да бисмо превазишли овај проблем потребан нам је нижи ниво прага или „ЛТВ“, тако да батерија неће почети да се пуни док батерија не падне на 3 В до 3,2 В. Горњи праг напона или „УТВ“ је 4.2В у овом примеру.

Сцхмиттов претварач је направљен за пребацивање свог излазног стања када напон пређе горњи праг напона и остаје исти док улаз не достигне напон доњег прага.

Слично томе, када улаз пређе напон доњег прага, излаз остаје исти док улаз не достигне напон горњег прага.

То неће променити своје стање између ЛТВ и УТВ.

Због тога ће ОН / ОФФ бити много углађеније и уклонити нежељене осцилације, а такође ће и коло бити отпорније на електричну буку.

Сцхмитт НОТ Гате Осцилатор:

Сцхмитт НОТ Гате Осциллатор

Горњи круг је осцилатор који производи квадратни талас при 33% радног циклуса. У почетку је кондензатор у празном стању и сигнал уземљења биће доступан на улазу у НЕ капију.

Излаз се окреће позитивно и пуни кондензатор преко отпорника „Р“, кондензатор се пуни до напона горњег прага претварача и мења стање, излаз претвара негативни сигнал и кондензатор почиње да се празни преко отпорника „Р“ док напон кондензатора не достигне доњи ниво прага и мења стање, излаз постаје позитиван и пуни кондензатор.

Овај циклус се понавља све док се кругу даје напајање.

Учесталост горњег осцилатора може се израчунати: Ф = 680 / РЦ

Претварач квадратних таласа

Где је Ф фреквенција.
Р је отпор у охима.
Ц је капацитет у фараду.
Претварач квадратних таласа:

Горњи круг ће претворити сигнал синусног таласа у квадратни талас, заправо може претворити било који аналогни талас у квадратни талас.

Два отпорника Р1 и Р2 раде као делилац напона, ово се користи за добијање тачке одступања и кондензатор блокира било који једносмерни сигнал.

Ако улазни сигнал пређе ниво горњег прага или испод нивоа доњег прага, излаз се окреће

НИЗКО или ВИСОКО према сигналу, ово ствара квадратни талас.

ИЦ 7404 претварач НОТ гате:

ИЦ 7404 НЕ капија

ИЦ 7404 је један од најчешће коришћених логичких ИЦ капија. Има 14 пинова, пин # 7 је уземљен, а пин # 14 је Вцц. Радни напон је од 4,5В до 5В.

Кашњење:

Кашњење ширења је време потребно капији да обради излаз након давања уноса.
У логици „НЕ“ капи треба око 22 нано секунде да промени своје стање из ВИСОКОГ у НИСКО и обрнуто.

Постоји неколико других логика „НЕ капије ИЦ:

• 74ЛС04 Хек инвертирајућа врата

• 74ЛС14 Хек Сцхмитт Инвертинг НОТ Гате

• 74ЛС1004 Хек инвертујући управљачки програми

• ЦД4009 Хек инвертирајућа врата

• ЦД4069 Хек инвертирајућа НОТ капија

Како ИЛИ капија функционише

Хајде сада да истражимо дигиталну логику ИЛИ капије. Размотрићемо основну дефиницију, симбол, табелу истине, више улаза ИЛИ капија, конструисаћемо транзистор 2 улаза ИЛИ капију и на крају ћемо прегледати ИЛИ капију ИЦ 7432.

Шта је логичка „ИЛИ“ капија?

То је електронска капија чији излаз претвара „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или даје „негативан сигнал“ када су сви улази ОР улаза „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или „ негативни сигнал ”.

На пример: Реците ОР капија са „н“ бројем улаза, ако су сви улази „ЛОВ“, излаз постаје „ЛОВ“. Чак и ако је један улаз „ХИГХ“ или „1“ или „труе“ или „поситиве сигнал“, излаз претвара „ХИГХ“ или „1“ или „труе“ или даје „позитиван сигнал“.

Белешка:

Израз „висок“, „1“, „позитиван сигнал“, „истинит“ у суштини је исти (позитиван сигнал је позитиван сигнал батерије или напајања).
Термин „ЛОВ“, „0“, „негативни сигнал“, „фалсе“ је у основи исти (негативни сигнал је негативни сигнал батерије или напајања).

Илустрација симбола логике ИЛИ капије:

2 улаза ИЛИ капија

Овде су „А“ и „Б“ два улаза, а „И“ је излаз.

Булов израз за логику ИЛИ капију: Излаз 'И' је сабирање два улаза 'А' и 'Б', (А + Б) = И.

Булов додатак означен је са (+)

Ако је „А“ „1“, а „Б“ „1“, излаз је (А + Б) = 1 + 1 = „1“ или „висок“
Ако је „А“ 0, а „Б“ 1, излаз је (А + Б) = 0 + 1 = „1“ или „висок“
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „0“, излаз је (А + Б) = 1 + 0 = „1“ или „висок“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „0“, излаз је (А + Б) = 0 + 0 = „0“ или „Низак“

Горе наведени услови су поједностављени у табели истине.

Табела истине (два улаза):

А (улаз) Б (УЛАЗ) И (излаз)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

3-улазни улаз „ИЛИ“:

Илустрација 3 улаза ИЛИ капије:

3 улаза ИЛИ капија

Логичка ИЛИ капија може да има „н“ број улаза, што значи да може да има више од два улаза (Логичка ИЛИ капија имаће најмање два улаза и увек један излаз).

За логику са 3 улаза ИЛИ капија логичка једначина се окреће овако: (А + Б + Ц) = И, слично за 4 улаза и више.

Табела истине за 3 улазна логика ИЛИ капија:

А (УЛАЗ) Б (УЛАЗ) Ц (УЛАЗ) И (ИЗЛАЗ)
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

Више улазних логика ИЛИ капије:

Комерцијално доступни Логиц ИЛИ капије доступни су само на 2, 3 и 4 улаза. Ако имамо више од 4 улаза, морамо каскадирати капије.

Можемо имати шест улазних логичких ИЛИ капија каскадирањем 2 улазна ИЛИ капије на следећи начин:

Вишеструка улазна логика ИЛИ капије

Сада Булова једначина за горњи круг постаје И = (А + Б) + (Ц + Д) + (Е + Ф)

Ипак, сва поменута логичка правила важе за горњи круг.

Ако ћете користити само 5 улаза са горе наведених 6 улаза ИЛИ капија, можемо повезати падајући отпорник на било који један пин и сада он постаје 5 улаз ИЛИ капија.

Две улазне логичке ИЛИ капије засноване на транзистору:

Сада знамо како функционише логичка ИЛИ капија, хајде да конструишемо 2 улазна ИЛИ капија помоћу два НПН транзистора. Логичке ИЦ-е су конструисане на готово исти начин.

Шема два транзистора ИЛИ врата:

Шема два транзистора ИЛИ врата

На излаз „И“ можете повезати ЛЕД ако је излаз висок ЛЕД ће свијетлити (ЛЕД + Ве терминал на „И“ са 330 омским отпорником и негативним на ГНД).

Када применимо ЛОВ сигнал на базу два транзистора, оба транзистора се ИСКЉУЧУЈУ, сигнал уземљења ће бити доступан на емитеру Т2 / Т1 преко 1к падајућег отпорника, тако да се излаз НИСО.

Ако је било који од транзистора УКЉУЧЕН, позитивни напон ће бити доступан на емитеру Т2 / Т1, тако да излаз постаје ВИСОК.

Сада знате како да конструишете логику ИЛИ властиту капију.

Четворострука ИЛИ капија ИЦ 7432:

Четвороугаона ИЛИ капија ИЦ 7432

Ако желите да купите логичку ИЛИ капију са тржишта, добићете горњу конфигурацију.

Има 14 пинова, пин # 7 и пин # 14 су ГНД, односно Вцц. Ради на 5В.

Кашњење:

Кашњење ширења је време потребно да се излаз промени са ЛОВ на ХИГХ и обрнуто.
Кашњење ширења од НИСКОГ до ВИСОКОГ износи 7,4 наносекунде на 25 степени Целзијуса.
Кашњење ширења од ВИСОКОГ до НИСКОГ износи 7,7 наносекунди на 25 степени Целзијуса.

• 74ЛС32 Куад 2-инпут
• ЦД4071 Куад 2-инпут
• ЦД4075 Троструки 3 улаза
• ЦД4072 двоструки 4 улаза

Ексклузивна логика - ИЛИ капија

У овом посту ћемо истражити логички КСОР или Екцлусиве-ОР гате. Размотрићемо основну дефиницију, симбол, табелу истина, КСОР еквивалентно коло, КСОР реализацију помоћу логичких НАНД капија и на крају ћемо прегледати улаз 2-ог улаза Ек-ОР капија ИЦ 7486.

У претходним постовима сазнали смо о три основна логичка улаза „И“, „ИЛИ“ и „НЕ“. Такође смо сазнали да, користећи ове три основне капије, можемо конструисати две нове логичке капије „НАНД“ и „НОР“.

Постоје још две логичке капије, мада ове две нису основне капије, али она је конструисана комбинацијом осталих логичких капија и њена логичка једначина је толико витална и врло корисна да се сматра засебним логичким капијама.

Ова два логичка улаза су „Ексклузивно ИЛИ“ и „Ексклузивно НОР“. У овом посту ћемо истражити само логику Екцлусиве ОР гате.

Шта је капија „Ексклузивно ИЛИ“?

То је електронска капија чији излаз постаје „висок“ или „1“ или „истинит“ или одаје „позитиван сигнал“ када се два логичка улаза међусобно разликују (ово је применљиво само за два 2 улаза Ек -ИИ капија).

На пример: Реците ексклузивни ИЛИ улаз са „два“ улаза, ако је један од улазних пинова А „ХИГХ“, а улазни пин Б „ЛОВ“, онда излаз постаје „ХИГХ“ или „1“ или „труе“ или „Позитиван сигнал“.

Ако су оба улаза истог логичког нивоа, тј. Оба пина „ХИГХ“ или оба пина „ЛОВ“, излаз се претвара у „ЛОВ“ или „0“ или „фалсе“ или „негативни сигнал“.

Белешка:

Израз „висок“, „1“, „позитиван сигнал“, „истинит“ у суштини је исти (позитиван сигнал је позитиван сигнал батерије или напајања).

Термин „ЛОВ“, „0“, „негативни сигнал“, „фалсе“ је у основи исти (негативни сигнал је негативни сигнал батерије или напајања).

Илустрација логичке ексклузивне ИЛИ капије:

Ексклузивна ИЛИ капија

Овде су „А“ и „Б“ два улаза, а „И“ је излаз.

Булов израз за логику Ек-ОР гате: И = (А.) Б + А.Б

Ако је „А“ „1“, а „Б“ „1“, излаз је (А .Б + А.Б) = 0 к 1 + 1 к 0 = „1“ или „ЛОВ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „1“, излаз је (А .Б + А.Б) = 1 к 1 + 0 к 0 = „1“ или „ХИГХ“
Ако је „А“ „1“, а „Б“ „0“, излаз је (А .Б + А.Б) = 0 к 0 + 1 к 1 = „1“ или „ХИГХ“
Ако је „А“ „0“, а „Б“ „0“, излаз је (А .Б + А.Б) = 1 к 0 + 0 к 1 = „0“ или „Лов“
Горе наведени услови су поједностављени у табели истине.

Табела истине (два улаза):

А (улаз) Б (УЛАЗ) И (излаз)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

У горња два улазна логичка улаза Ек-ОР, ако су два улаза различита, тј. „1“ и „0“, излаз се претвара у „ХИГХ“. Али са 3 или више улазних логика Ек-ОР или уопште, излаз Ек-ОР претвара „ХИГХ“ само када се на капију примени ОДД број логике „ХИГХ“.

На пример: Ако имамо 3 улаза Ек-ОР гате, ако применимо логику „ХИГХ“ на само један улаз (непаран број логике „1“), излаз се претвара у „ХИГХ“. Ако применимо логику „ХИГХ“ на два улаза (ово је паран број логике „1“), излаз се претвара у „ЛОВ“ и тако даље.

3 Улазна ексклузивна ИЛИ капија:

Илустрација 3 улаза ЕКС-ОР гате:

3 улаза Ек ОР Гате

Табела истине за 3 улазна логика ЕКС-ОР гате:

А (УЛАЗ) Б (УЛАЗ) Ц (УЛАЗ) И (ИЗЛАЗ)
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

За 3 улазна Ек-ОР врата логичка једначина постаје: А (БЦ) + А БЦ + (АБ) Ц + АБЦ

Као што смо раније описали, логичка „Ек-ОР“ капија није основна логичка капија већ комбинација различитих логичких капија. Ек-ОР капија се може реализовати помоћу логичке „ОР“ капије, логичке „АНД“ капије и логичке „НАНД“ капије на следећи начин:

Еквивалентно коло за капију „Ексклузивно ИЛИ“:

Еквивалентни круг за капију „Ексклузивно ИЛИ“


Горњи дизајн има велики недостатак, потребна су нам 3 различита логичка улаза да бисмо направили један Ек-ОР улаз. Али овај проблем можемо превазићи применом Ек-ОР гејта са само логичким НАНД капијама, што је такође економично произвести.

Ексклузивна ИЛИ капија која користи НАНД капију:

Ексклузивна ИЛИ капија која користи НАНД капију

Ексклузивни ИЛИ капије користе се за обављање компликованих рачунарских задатака као што су аритметичке операције, пуни сабирачи, полусабирачи, такође могу пружити функцију извршавања.

Логиц Екцлусиве ОР Гате ИЦ 7486:

ИЦ 7486 пиноутс

Ако желите да купите логичку Ек-ОР капију са тржишта, добићете горњу ДИП конфигурацију.
Има 14 пинова, пин # 7 и пин # 14 су ГНД, односно Вцц. Ради на 5В.

Кашњење:

Кашњење ширења је време потребно да се излаз промени из ЛОВ у ХИГХ и обрнуто након давања уноса.
Кашњење ширења од НИСКОГ до ВИСОКОГ износи 23 наносекунде.
Кашњење ширења од ХИГХ до ЛОВ је 17 наносекунди.

Уобичајено доступне ИЦ „ИС-ОР“ капије:

  • 74ЛС86 Куад 2-инпут
  • ЦД4030 Куад 2-инпут

Надам се да би вам горње детаљно објашњење могло помоћи да схватите шта су логичка врата и како функционишу логичка врата, ако и даље имате питања? Изнесите у одељку за коментаре, можда ћете добити брзи одговор.




Претходно: Круг испитивача цурења кондензатора - брзо пронађите пропусне кондензаторе Следеће: Дигитални бафер - рад, дефиниција, табела истине, двострука инверзија, одвођење вентилатора