Hogyan működnek a logikai kapuk

Ebben a bejegyzésben átfogóan meg fogjuk érteni a logikai kapuk jelentését és működését. Megnézzük az alapdefiníciót, a szimbólumot, az igazságtáblázatot, a Multi bemeneti kapukat, megépítjük a tranzisztor alapú kapuegyenértékeket is, végül áttekintést készítünk a különböző releváns CMOS IC-kről.

Mik azok a logikai kapuk

Az elektronikus áramkör logikai kapuja kifejezhető fizikai egységként, amelyet egy logikai függvény képvisel.

Más szavakkal, egy logikai kaput egy vagy több bináris bemenet felhasználásával végrehajtott logikai függvény végrehajtására és egyetlen bináris kimenet generálására terveztek.

Az elektronikus logikai kapukat alapvetően konfigurálják és megvalósítják olyan félvezető blokkok vagy elemek felhasználásával, mint a diódák vagy tranzisztorok, amelyek úgy működnek, mint egy jól meghatározott kapcsolási mintázatú ON / OFF kapcsolók. A logikai kapuk megkönnyítik a kapuk lépcsőzetes kialakítását, így könnyen lehetővé teszik a logikai függvények összetételét, lehetővé téve az összes logikai logika fizikai modelljének létrehozását. Ez további algoritmusokat és matematikát tesz lehetővé logikai logikával írhatóvá.

A logikai áramkörök félvezető elemeket alkalmazhatnak a multiplexerek, a regiszterek, az aritmetikai logikai egységek (ALU) és a számítógépes memória, sőt a mikroprocesszorok tartományában, amelyek akár 100 millió millió logikai kaput is magukban foglalnak. A mai megvalósításban főleg terepi hatású tranzisztorokat (FET) talál, amelyeket logikai kapuk gyártására használnak, jó példa erre a fém – oxid – félvezető terepi tranzisztorok vagy a MOSFET.

Kezdjük az oktatást logikával ÉS kapukkal.

Mi az a logikai „ÉS” kapu?

Ez egy elektronikus kapu, amelynek kimenete „magas” vagy „1” vagy „igaz”, vagy „pozitív jelet” ad ki, ha az AND kapuk összes bemenete „magas” vagy „1” vagy „igaz” vagy „igaz”. pozitív jel ”.
Például: Mondjon egy „n” bemenetű AND kaput, ha az összes bemenet „magas”, akkor a kimenet „magasra” vált. Még akkor is, ha az egyik bemenet „LOW” vagy „0” vagy „hamis” vagy „negatív jel”, a kimenet „LOW” vagy „0” vagy „false” értékre vált, vagy „negatív jelet” ad.

Jegyzet:
A „magas”, „1”, „pozitív jel”, „igaz” kifejezés lényegében megegyezik (a pozitív jel az akkumulátor vagy az áramforrás pozitív jele).
A „LOW”, „0”, „negatív jel”, „hamis” kifejezés lényegében megegyezik (a negatív jel az akkumulátor vagy a tápegység negatív jele).

Logic AND gate szimbólum illusztrációja:

Itt az „A” és a „B” a két bemenet, az „Y” pedig a kimenet.
A logikai AND gate logikai kifejezése: Az „Y” kimenet a két „A” és „B” bemenet szorzata. (A.B) = Y
A logikai szorzatot pont (.) Jelöli
Ha ’A’ ’1 és’ B ’1, akkor a kimenet (A.B) = 1 x 1 =„ 1 ”vagy„ magas ”
Ha ’A’ ’0 és’ B ’1, akkor a kimenet (A.B) = 0 x 1 =„ 0 ”vagy„ Alacsony ”
Ha ’A’ ’1 és’ B ’0, akkor a kimenet (A.B) = 1 x 0 =„ 0 ”vagy„ Alacsony ”
Ha „A” „0” és „B” „0”, akkor a kimenet (A.B) = 0 x 0 = „0” vagy „Alacsony”

A fenti feltételeket az igazságtábla egyszerűsíti.

Igazság táblázat (két bemenet):

3 bemenetű „ÉS” kapu:

3 bemenet ÉS kapu illusztrációja:

A logikai ÉS kapuknak „n” bemenetük lehet, ami azt jelenti, hogy kettőnél több bemenet lehet (a logikai ÉS kapuknak legalább két bemenete és mindig egy kimenete lesz).

3 bemeneti ÉS kapu esetén a logikai egyenlet a következőképpen fordul: (A.B.C) = Y, hasonlóan 4 és ennél magasabb bemenetnél.

Igazságtábla 3 bemeneti logikához ÉS kapuhoz:

Több bemeneti logika ÉS kapuk:

A kereskedelemben kapható Logic AND kapuk csak 2, 3 és 4 bemenetben érhetők el. Ha 4-nél több bemenetünk van, akkor lépcsőznünk kell a kapukat.

Hat bemeneti logikai ÉS kapu áll rendelkezésünkre a két bemeneti ÉS kapu kaszkádozásával az alábbiak szerint:

Most a fenti áramkör logikai egyenlete Y = (A.B). (C.D). (E.F) lesz.

Ennek ellenére az összes említett logikai szabály vonatkozik a fenti áramkörre.

Ha a fenti 6 bemenet ÉS kapu közül csak 5 bemenetet fog használni, akkor bármelyik tüskéhez csatlakoztathatunk egy felhúzós ellenállást, és most 5 bemeneti ÉS kapuvá válik.

Tranzisztor alapú két bemeneti logikai ÉS kapu:

Most már tudjuk, hogyan működik egy logikai ÉS kapu, építsünk egy 2 bemeneti ÉS kaput két NPN tranzisztor segítségével. A logikai IC-k majdnem ugyanúgy épülnek fel.

Két tranzisztor ÉS kapu vázlat:

Az „Y” kimenethez csatlakoztathat egy LED-et, ha a kimenet magas, a LED világítani fog (a LED + Ve csatlakozó az „Y” -nél 330 ohmos ellenállással és negatív GND-vel).

Ha magas jelet adunk a két tranzisztor aljára, mindkét tranzisztor BE kapcsol, akkor a + 5 V jel elérhető lesz a T2 emitterén, így a kimenet magasra fordul.

Ha valamelyik tranzisztor KI van kapcsolva, akkor a T2 emitterén nem lesz pozitív feszültség, de az 1K lehúzási ellenállás miatt a negatív feszültség elérhető lesz a kimeneten, így a kimenetet alacsonynak nevezik.

Most már tudja, hogyan kell felépíteni a saját logikáját és kapuját.

Négyes kapu IC 7408:

Ha logikát és kaput szeretne vásárolni a piacról, akkor a fenti konfigurációba kerül.
14 tűvel rendelkezik, a # 7 és a # 14 tű a GND és a Vcc. 5V feszültséggel működik.

Szaporítási késés:

A terjedési késleltetés az az idő, amely alatt a kimenet LOW-ról HIGH-ra változik, és fordítva.
A LOW-ról HIGH-ra terjedési késés 27 nanoszekundum.
A terjedési késés HIGH-ról LOW-ra 19 nanoszekundum.
Egyéb általánosan elérhető „ÉS” kapu IC-k:

• 74LS08 Quad 2 bemenet
• 74LS11 Háromszoros bemenet
• 74LS21 kettős 4 bemenet
• CD4081 Quad 2 bemenet
• CD4073 Háromszoros bemenet
• CD4082 kettős 4 bemenet

A fenti IC-kért bármikor tájékozódhat további információkért.

Hogyan logikus „Exkluzív NOR” kapufunkció

Ebben a bejegyzésben az „Ex-NOR” vagy az Exclusive-NOR kapu logikáját vizsgáljuk. Megnézzük az alapdefiníciót, szimbólumot, igazságtáblát, Ex-NOR ekvivalens áramkört, Ex-NOR megvalósítást logika NAND kapuk és végül áttekintjük a Quad 2 bemenet Ex-OR IC 74266 kaput.

Mi az „Exclusive NOR” kapu?

Ez egy elektronikus kapu, amelynek kimenete „magasra” vagy „1” vagy „igaz” értékre vált, vagy „pozitív jelet” ad ki, ha a bemenetek páros logikai számú „1” (vagy „igaz”, „magas” vagy „logikai”) pozitív jel ”).

Például: Mondjon egy exkluzív NOR kaput ’n’ bemenetek számával, ha a bemenetek logikai „HIGH”, 2 vagy 4 vagy 6 bemenettel (páros számú bemenet „1s”) a kimenet „HIGH” -ra vált.

Még akkor is, ha a bemeneti tüskékre nem alkalmazunk „magas” logikát (azaz a „HIGH” logika és az összes „LOW” logika nulla száma), akkor is a „nulla” páros szám, a kimenet „HIGH” -ra változik.
Ha az alkalmazott logikák száma „1” ODD, akkor a kimenet „LOW” (vagy „0” vagy „hamis” vagy „negatív jel”) értékre vált.

Ez ellentétes a logikai „Exkluzív VAGY” kapuval, ahol a kimenete „HIGH” -ra vált, ha a bemenetek ODD-számú „1s” logikával rendelkeznek.
Jegyzet:

A „magas”, „1”, „pozitív jel”, „igaz” kifejezés lényegében megegyezik (a pozitív jel az akkumulátor vagy az áramforrás pozitív jele).

A „LOW”, „0”, „negatív jel”, „hamis” kifejezés lényegében megegyezik (a negatív jel az akkumulátor vagy a tápegység negatív jele).

A logikai „Exclusive NOR” kapu illusztrációja:

„Exkluzív NOR” kapu egyenértékű áramkör:

A fenti az Ex-NOR logika egyenértékű áramköre, amely alapvetően a logikai „Exclusive OR” kapu és a „NOT” kapu kombinációja.
Itt az „A” és a „B” a két bemenet, az „Y” pedig a kimenet.
Az logikai kifejezés logikai Ex-NOR kapuja: Y = (AB) ̅ + AB.
Ha ’A’ ’1 és’ B ’1, akkor a kimenet ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 =„ 1 ”vagy„ HIGH ”
Ha ’A’ ’0’ és ’B’ ’1’, akkor a kimenet ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = „0” vagy „LOW”
Ha ’A’ ’1 és’ B ’0, akkor a kimenet ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 =„ 0 ”vagy„ LOW ”
Ha „A” „0” és „B” „0”, akkor a kimenet ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = „1” vagy „HIGH”
A fenti feltételeket az igazságtábla egyszerűsíti.

Igazság táblázat (két bemenet):

3 bemenet kizárólagos NOR kapu:

3 bemenet Ex-NOR kapu illusztrációja:

Igazságtábla 3 bemeneti logikai EX-OR kapuhoz:

A 3 bemenet Ex-NOR kapu esetén a Boole-egyenlet a következõvé válik: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Az „Ex-NOR” logikai kapu nem alapvető logikai kapu, hanem különböző logikai kapuk kombinációja. Az Ex-NOR kapu az „OR” logikai kapuk, az „AND” logikai kapuk és a „NAND” logikai kapuk használatával valósítható meg az alábbiak szerint:

Az „Exclusive NOR” kapu egyenértékű áramköre:

A fenti kialakításnak nagy hátránya van, 3 különböző logikai kapura van szükségünk egy Ex-NOR kapu elkészítéséhez. De ezt a problémát legyőzhetjük, ha az Ex-NOR kaput csak logikai „NAND” kapukkal valósítjuk meg, ezt szintén gazdaságos előállítani.

Exkluzív NOR kapu a NAND kapuval:

Az exkluzív NOR kapukat olyan bonyolult számítási feladatok elvégzésére használják, mint a számtani műveletek, a bináris összeadók, a bináris kivonások, a paritásellenőrzők, és ezeket digitális összehasonlítóként használják.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Ha logikai Ex-NOR kaput szeretne vásárolni a piacról, akkor a fenti DIP konfigurációban fog részt venni.
14 tűvel rendelkezik, a # 7 és a # 14 tű a GND és a Vcc. 5V feszültséggel működik.

Szaporítási késés:

A terjedési késleltetés az az idő, amely alatt a kimenet a bemenet megadása után LOW-ról HIGH-ra változik, és fordítva.

A LOW-ról HIGH-ra terjedési késés 23 nanoszekundum.

A terjedési késés HIGH-ról LOW-ra 23 nanoszekundum.

Általánosan elérhető „EX-NOR” kapu IC-k:
74LS266 Quad 2 bemenet
CD4077 Quad 2 bemenet

Hogyan működik a NAND Gate

Az alábbi magyarázatban a digitális logika NAND kapujával foglalkozunk. Megnézzük az alapdefiníciót, szimbólumot, igazságtáblát, több bemenetű NAND kaput, megépítjük a tranzisztor alapú 2 bemeneti NAND kaput, különféle logikai kapukat, csak NAND kaput használva, és végül áttekintjük a NAND kaput IC 7400.

Mi az a logikai „NAND” kapu?

Ez egy elektronikus kapu, amelynek kimenete „LOW” vagy „0” vagy „false” értéket kap, vagy „negatív jelet” ad ki, ha a NAND kapuk összes bemenete „magas” vagy „1” vagy „igaz” vagy „igaz”. pozitív jel ”.

Például: Mondjon egy NAND kaput ’n’ bemenetek számával, ha az összes bemenet „magas”, akkor a kimenet „LOW” -ra változik. Még akkor is, ha egy bemenet „LOW” vagy „0” vagy „hamis” vagy „negatív jel”, a kimenet „HIGH” vagy „1” vagy „true”, vagy „pozitív jelet” ad.

Jegyzet:

A „magas”, „1”, „pozitív jel”, „igaz” kifejezés lényegében megegyezik (a pozitív jel az akkumulátor vagy az áramforrás pozitív jele).
A „LOW”, „0”, „negatív jel”, „hamis” kifejezés lényegében megegyezik (a negatív jel az akkumulátor vagy a tápegység negatív jele).

A Logic NAND kapu szimbólumának illusztrációja:

Itt az „A” és a „B” a két bemenet, az „Y” pedig a kimenet.

Ez a szimbólum „ÉS” kapu inverzióval „o”.

Logikai „NAND” kapu egyenértékű áramkör:

A logikai NAND kapu az „ÉS” logikai és a „NEM” logikai kombináció.

A logikai NAND kapu logikai kifejezése: Az „Y” kimenet a két „A” és „B” bemenet komplex szorzata. Y = ((A.B) ̅)

A logikai szorzatot pont (.), A komplementert (inverzió) pedig egy betű fölött egy sáv (-) jelöli.

Ha ’A’ ’1 és’ B ’1, akkor a kimenet ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ =„ 0 ”vagy„ LOW ”
Ha ’A’ ’0’ és ’B’ ’1, akkor a kimenet ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ =„ 1 ”vagy„ HIGH ”
Ha ’A’ ’1 és’ B ’0, akkor a kimenet ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ =„ 1 ”vagy„ HIGH ”
Ha ’A’ ’0 és’ B ’0, akkor a kimenet ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ =„ 1 ”vagy„ HIGH ”

A fenti feltételeket az igazságtábla egyszerűsíti.

Igazság táblázat (két bemenet):

3 bemenetű „NAND” kapu:

3 bemeneti NAND kapu illusztrációja:

A logikai NAND kapuknak „n” számú bemenetük lehet, ami azt jelenti, hogy kettőnél több bemenet lehet

(A Logic NAND kapuknak legalább két bemenete és mindig egy kimenete lesz).
3 bemeneti NAND kapu esetén a logikai egyenlet a következőképpen fordul: ((A.B.C) ̅) = Y, hasonlóan 4 és ennél magasabb bemenethez.

Igazság táblázat3 bemeneti logikai NAND kapu esetén:

Több bemenetű logikai NAND kapuk:

A kereskedelemben kapható Logic NAND kapuk csak 2, 3 és 4 bemenetben érhetők el. Ha 4-nél több bemenetünk van, akkor lépcsőznünk kell a kapukat.
Például négy bemeneti logikai NAND kapunk lehet, ha 5 bemeneti NAND kaput kaszkádozunk az alábbiak szerint:

Most a fenti áramkör logikai egyenlete Y = ((A.B.C.D) ̅) lesz

Ennek ellenére az összes említett logikai szabály vonatkozik a fenti áramkörre.

Ha csak 3 bemenetet fog használni a fenti 4 bemenet NAND kapujából, akkor bármelyik tűhöz csatlakoztathatunk egy felhúzós ellenállást, és most 3 bemeneti NAND kapuvá válik.

Tranzisztor alapú két bemeneti logikai NAND kapu:

Most már tudjuk, hogyan működik egy logikai NAND kapu, állítsunk össze egy 2 bemeneti NAND kaput kettő felhasználásával

NPN tranzisztorok. A logikai IC-k majdnem ugyanúgy épülnek fel.
Két tranzisztoros NAND kapus vázlat:

Az „Y” kimenethez csatlakoztathat egy LED-et, ha a kimenet magas, a LED világítani fog (a LED + Ve csatlakozó az „Y” -nél 330 ohmos ellenállással és negatív GND-vel).

Amikor magas jelet adunk a két tranzisztor aljára, mindkét tranzisztor BE kapcsol, a földjel a T1 kollektoránál elérhető lesz, így a kimenet „LOW” -ra vált.

Ha valamelyik tranzisztor KI van kapcsolva, azaz „LOW” jelet alkalmaz az alapra, akkor a T1 kollektoránál nem lesz földjel, de az 1K felhúzási ellenállás miatt a pozitív jel elérhető lesz a kimeneten, és a kimenet fordul 'MAGAS'.

Most már tudod, hogyan kell elkészíteni a saját logikai NAND kaput.

Különböző logikai kapuk a NAND kapu használatával:

A NAND kapu más néven „univerzális logikai kapu”, mert ezzel az egyetlen kapuval bármilyen logikai logikát készíthetünk. Ez előnyt jelent a különböző logikai funkciójú IC-k gyártása szempontjából, és egyetlen kapu gyártása gazdaságos.

A fenti vázlatokban csak 3 típusú kaput mutatunk be, de bármilyen logikai logikát készíthetünk.

Négy NAND kapu IC 7400:

Ha logikai NAND kaput szeretne vásárolni a piacról, akkor a fenti DIP konfigurációban fog részt venni.
14 tűvel rendelkezik, a # 7 és a # 14 tű a GND és a Vcc. 5V feszültséggel működik.

Szaporítási késés:

A terjedési késleltetés az az idő, amely alatt a kimenet bemenet megadása után LOW-ról HIGH-ra változik, és fordítva.

A LOW-tól HIGH-ig terjedési késés 22 nanoszekundum.
A terjedési késés HIGH-ról LOW-ra 15 nanoszekundum.
Számos más NAND kapu IC áll rendelkezésre:

• 74LS00 Quad 2 bemenet
• 74LS10 Háromszoros bemenet
• 74LS20 kettős 4 bemenet
• 74LS30 Egyetlen 8 bemenet
• CD4011 Quad 2 bemenet
• CD4023 Háromszoros bemenet
• CD4012 Kettős 4 bemenet

Hogyan működik a NOR Gate

Itt fogjuk feltárni a digitális logika NOR kaput. Megnézzük az alapdefiníciót, szimbólumot, igazságtáblát, több bemenetű NOR kaput, megépítjük a tranzisztor alapú 2 bemeneti NOR kaput, különféle logikai kapukat, kizárólag NOR kaput használva, végül áttekintést készítünk a NOR kapuról IC 7402.

Mi a logikai „NOR” kapu?

Ez egy elektronikus kapu, amelynek kimenete „HIGH” vagy „1” vagy „true” értékre vált vagy „pozitív jelet” ad ki, ha a NOR kapuk összes bemenete „LOW” vagy „0” vagy „false” vagy „hamis” vagy „hamis”. negatív jel ”.

Például: Mondjon egy NOR kaput ’n’ bemenettel, ha az összes bemenet „LOW”, akkor a kimenet „HIGH” -ra vált. Még akkor is, ha az egyik bemenet „HIGH” vagy „1” vagy „true” vagy „pozitív jel”, a kimenet „LOW” vagy „0” vagy „false” értékre vált, vagy negatív jelet ad.

Jegyzet:

A „magas”, „1”, „pozitív jel”, „igaz” kifejezés lényegében megegyezik (a pozitív jel az akkumulátor vagy az áramforrás pozitív jele).
A „LOW”, „0”, „negatív jel”, „hamis” kifejezés lényegében megegyezik (a negatív jel az akkumulátor vagy a tápegység negatív jele).

A Logic NOR kapu szimbólum illusztrációja:

Itt az „A” és a „B” a két bemenet, az „Y” pedig a kimenet.

Ez a szimbólum „VAGY” kapu inverzióval „o”.

Logikai „NOR” kapu egyenértékű áramkör:

A logikai NOR kapu a logikai „VAGY” kapu és a „NEM” logikai kombináció.

A logikai NOR kapu logikai kifejezése: Az „Y” kimenet kiegészíti a két „A” és „B” bemenetet. Y = ((A + B) ̅)

A logikai összeadást (+) jelöli, a kiegészítőt (inverzió) pedig egy betű fölött egy sáv (-) jelöli.

Ha ’A’ ’1’ és ’B’ ’1, akkor a kimenet ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ =„ 0 ”vagy„ LOW ”
Ha ’A’ ’0’ és ’B’ ’1’, akkor a kimenet ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = „0” vagy „LOW”
Ha ’A’ ’1 és’ B ’0, akkor a kimenet ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ =„ 0 ”vagy„ LOW ”
Ha ’A’ ’0 és’ B ’0, akkor a kimenet ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ =„ 1 ”vagy„ HIGH ”

A fenti feltételeket az igazságtábla egyszerűsíti.

Igazság táblázat (két bemenet):

3 bemenetű „NOR” kapu:

3 bemeneti NOR kapu illusztrációja:

A Logic NOR kapuknak „n” számú bemenetük lehet, ami azt jelenti, hogy kettőnél több bemenet lehet (a Logic NOR kapuknak legalább két bemenete és mindig egy kimenete lesz).

3 bemeneti NOR kapu esetén a logikai egyenlet a következőképpen fordul: ((A + B + C) ̅) = Y, hasonlóan 4 és ennél magasabb bemenethez.

Igazságtábla 3 bemeneti logikai NOR kapuhoz:

Több bemenetű logikai NOR kapuk:

A kereskedelemben kapható Logic NOR kapuk csak 2, 3 és 4 bemenetben érhetők el. Ha 4-nél több bemenetünk van, akkor lépcsőznünk kell a kapukat.
Például négy bemeneti logikai NOR kaput használhatunk, ha 5 két bemeneti NOR kaput kaszkádozunk az alábbiak szerint:

Most a fenti áramkör logikai egyenlete Y = ((A + B + C + D) ̅) lesz

Ennek ellenére az összes említett logikai szabály vonatkozik a fenti áramkörre.

Ha a fenti 4 bemenet NOR kapujából csak 3 bemenetet fog használni, akkor egy lehúzható ellenállást csatlakoztathatunk a tűk bármelyikéhez, és most 3 bemeneti NOR kapuvá válik.

Tranzisztor alapú két bemeneti Logic NOR kapu:

Most már tudjuk, hogyan működik a logikai NOR kapu, építsünk két bemeneti NOR kaput két NPN tranzisztor segítségével. A logikai IC-k majdnem ugyanúgy épülnek fel.
Két tranzisztoros NOR kapu vázlat:

Az „Y” kimeneten csatlakoztathat egy LED-et, ha a kimenet magas, a LED világítani fog (a LED + Ve csatlakozó az „Y” -nél 330 ohmos ellenállással és negatív GND-vel).

Amikor a „HIGH” jelet alkalmazzuk a két tranzisztor alapjára, akkor mindkét tranzisztor bekapcsol, és a földjel elérhető lesz a T1 és a T2 kollektoránál, így a kimenet „LOW” -ra vált.

Ha bármelyik tranzisztorra „HIGH” -t alkalmazunk, akkor is a negatív jel elérhető lesz a kimeneten, így a kimenet „LOW” lesz.

Ha „LOW” jelet alkalmazunk két tranzisztor alapjára, akkor mindkettő kikapcsol, de a felhúzási ellenállás miatt a kimenet „HIGH” -ra vált.
Most már tudja, hogyan kell felépíteni a saját logikai NOR kaput.

Különböző logikai kapuk a NOR kapu használatával:

MEGJEGYZÉS: A NAND és a NOR két kapu, más néven univerzális kapuk.

A NOR kapu egyben „univerzális logikai kapu”, mert ezzel az egyetlen kapuval bármilyen logikai logikát elkészíthetünk. Ez előnyt jelent a különböző logikai funkciókkal rendelkező IC-k gyártása szempontjából, és egyetlen kapu gyártása gazdaságos, ez megegyezik a NAND kapuval is.

A fenti vázlatokban csak 3 típusú kaput mutatnak be, de bármilyen logikai logikát készíthetünk.
Quad NOR kapu IC 7402:

Ha logikai NOR kaput szeretne vásárolni a piacról, akkor a fenti DIP konfigurációba kerül.
14 tűvel rendelkezik, a # 7 és a # 14 tű a GND és a Vcc. 5V feszültséggel működik.

Szaporítási késés:

A terjedési késleltetés az az idő, amely alatt a kimenet bemenet megadása után LOW-ról HIGH-ra változik, és fordítva.

A LOW-tól HIGH-ig terjedési késés 22 nanoszekundum.
A terjedési késés HIGH-ról LOW-ra 15 nanoszekundum.
Számos más NOR kapu IC áll rendelkezésre:

• 74LS02 Quad 2 bemenet
• 74LS27 Háromszoros bemenet
• 74LS260 Kettős 4 bemenet
• CD4001 Quad 2 bemenet
• CD4025 Háromszoros bemenet
• CD4002 Kettős 4 bemenet

Logika NEM kapu

Ebben a bejegyzésben a 'NOT' kapu logikáját vizsgáljuk. Megismerjük az alapvető definícióját, szimbólumát, igazságtáblázatát, NAND és NOR kapuegyenértékeit, Schmitt invertereit, Schmitt NOT kapu oszcillátorait, NOT tranzisztort használó kapuit, és végül megnézzük a logikai NOT kapu inverter IC 7404-et.

Mielőtt elkezdenénk megvizsgálni a logikai NEM kapu részleteit, amelyet digitális inverternek is neveznek, nem szabad összetéveszteni az otthoni vagy irodai szolár vagy tartalék tápegységekben használt „inverterekkel”.

Mi az a logikai „NEM” kapu?

Ez egyetlen bemenet és egyetlen kimenet logikai kapu, amelynek kimenete kiegészíti a bemenetet.

A fenti meghatározás azt állítja, hogy ha a bemenet „HIGH” vagy „1” vagy „true” vagy „pozitív jel”, akkor a kimenet „LOW” vagy „0” vagy „hamis” vagy „negatív jel” lesz.

Ha a bemenet „LOW” vagy „0” vagy „hamis” vagy „negatív jel”, akkor a kimenet „HIGH” vagy „1” vagy „true” vagy „pozitív jel” értékre változik.

Jegyzet:

A „magas”, „1”, „pozitív jel”, „igaz” kifejezés lényegében megegyezik (a pozitív jel az akkumulátor vagy az áramforrás pozitív jele).
A „LOW”, „0”, „negatív jel”, „hamis” kifejezés lényegében megegyezik (a negatív jel az akkumulátor vagy a tápegység negatív jele).

A Logic NOT Gate illusztrációja:

Tegyük fel, hogy „A” a bemenet, az „Y” pedig a kimenet, a logikai NOT kapu logikai egyenlete: Ā = Y.

Az egyenlet szerint a kimenet a bemenet inverziója.

Igazságtábla a logika NOT gate-hez:

A nem kapuknak mindig egyetlen bemenete lesz (és mindig csak egy kimenete van), ez döntéshozó eszközökként van besorolva. Az „o” szimbólum a háromszög csúcsán kiegészítést vagy inverziót jelent.

Ez az „o” szimbólum nemcsak a logikai „NOT” kapura korlátozódik, hanem bármely logikai kapu vagy bármely digitális áramkör által használható. Ha az „o” van a bemenetnél, ez azt jelenti, hogy a bemenet aktív-alacsony.
Aktív-alacsony: A kimenet aktívvá válik (tranzisztor, LED vagy relé aktiválása stb.), Amikor „LOW” bemenet van megadva.

NAND és NOR Gates egyenértékű:

A „NOT” kaput a „NAND” logikai és a „NOR” logikai kapuk felhasználásával lehet megalkotni az összes bemeneti tű összekapcsolásával, ez vonatkozik a 3, 4 és magasabb bemeneti csapokkal rendelkező kapukra.

Tranzisztor alapú logikai „NOT” kapu:

A „NOT” logikát NPN tranzisztor és 1K ellenállás készítheti el. Ha „HIGH” jelet adunk a tranzisztor aljára, akkor a föld csatlakozik a tranzisztor kollektorához, így a kimenet „LOW” -ra vált.

Ha a „LOW” jelet alkalmazzuk a tranzisztor alapjára, akkor a tranzisztor OFF állapotban marad, és nem csatlakozik a földhöz, de a kimenetet a „HIGH” értékre húzza a Vcc-hez csatlakoztatható ellenállás. Így logikai „NEM” kaput készíthetünk tranzisztor segítségével.

Schmitt inverterek:

Felfedezzük ezt a koncepciót egy automatikus akkumulátortöltővel, hogy elmagyarázzuk a Schmitt inverterek használatát és működését. Vegyük a li-ion akkumulátor töltési eljárásának példáját.

A 3,7 V-os lítium-akkumulátort akkor töltik fel, amikor az akkumulátor 3 V-ról 3,2 V-ra eléri az akkumulátor feszültségét, miközben töltés közben fokozatosan növekszik, és az akkumulátort le kell kapcsolni 4,2 V-on. Töltés után az akkumulátor nyitott áramkörének feszültsége 4,0 V körül csökken. .

A feszültségérzékelő megméri a határértéket, és a relét a töltés leállítására indítja. De amikor a feszültség 4,2 V alá csökken, a töltő feltöltöttséget észlel, és 4,2 V-ig megszakításig megkezdi a töltést, az akkumulátor feszültsége ismét 4,0 V-ra esik, és újra megkezdi a töltést, és ez az őrület újra és újra körbejár.

Ez gyorsan megöli az akkumulátort. A probléma kiküszöböléséhez alacsonyabb küszöbszintre vagy „LTV” -re van szükségünk, hogy az akkumulátor ne induljon el, amíg az akkumulátor 3 V-ról 3,2 V-ra esik. A felső küszöbfeszültség vagy az „UTV” 4.2V ebben a példában.

A Schmitt inverter arra szolgál, hogy átkapcsolja a kimeneti állapotát, amikor a feszültség átlépi a felső küszöbfeszültséget, és addig marad, amíg a bemenet el nem éri az alsó küszöbfeszültséget.

Hasonlóképpen, ha a bemenet átlépi az alsó küszöbfeszültséget, a kimenet ugyanaz marad, amíg a bemenet el nem éri a felső küszöbfeszültséget.

Nem változtatja meg az állapotát az LTV és az UTV között.

Emiatt az ON / OFF sokkal egyenletesebb lesz, és a nem kívánt rezgés megszűnik, és az áramkör jobban ellenáll az elektromos zajnak.

Schmitt NEM kapu oszcillátor:

A fenti áramkör olyan oszcillátor, amely 33% -os terhelési ciklus mellett négyzethullámot produkál. Kezdetben a kondenzátor lemerült állapotban van, és a földjel a NOT kapu bemeneténél elérhető lesz.

A kimenet pozitívra vált és feltölti a kondenzátort az „R” ellenálláson keresztül, a kondenzátor az inverter felső küszöbfeszültségéig töltődik és megváltoztatja az állapotot, a kimenet negatív jelet vált, és a kondenzátor az „R” ellenálláson keresztül kisütni kezd, amíg a kondenzátor feszültsége el nem éri az alsó küszöbszint és megváltoztatja az állapotot, a kimenet pozitívra vált és feltölti a kondenzátort.

Ez a ciklus megismétlődik, amíg az áramellátás megkapja az áramkört.

A fenti oszcillátor frekvenciája kiszámítható: F = 680 / RC

Hol F az frekvencia.
R az ellenállás ohmban.
C a kapacitás faradban.
Szögletes hullám átalakító:

A fenti áramkör a szinusz hullámot négyzethullá alakítja, valójában bármely analóg hullámot négyzethullá alakíthatja.

A két R1 és R2 ellenállás feszültségosztóként működik, ezt használják az előfeszítési pont megszerzésére, és a kondenzátor blokkolja az egyenáramú jeleket.

Ha a bemeneti jel meghaladja a felső küszöbszintet vagy az alsó küszöbszint alatt, a kimenet megfordul

LOW vagy HIGH a jel szerint négyzethullámot eredményez.

IC 7404 NEM kapu inverter:

Az IC 7404 az egyik leggyakrabban használt logikai NEM kapu IC. 14 csapos van, a # 7-es csap van darálva, a # 14-es pedig a Vcc. Az üzemi feszültség 4,5 V és 5 V között van.

Szaporítási késés:

A terjedési késleltetés az az idő, amelyet a kapu a bemenet megadása után a kimenet feldolgozásához igénybe vesz.
A logika szerint a „NOT” kapu körülbelül 22 nano másodpercet vesz igénybe, hogy állapotát HIGH-ról LOW-ra változtassa, és fordítva.

Számos más logika létezik: „NEM kapu IC-k:

• 74LS04 Hex invertálás NEM kapu

• 74LS14 Hex Schmitt NEM kapu invertálása

• 74LS1004 Hex invertáló illesztőprogramok

• CD4009 Hex invertálás NEM kapu

• CD4069 Hex invertálás NEM kapu

A VAGY kapu működése

Most vizsgáljuk meg a digitális logikát vagy a kapukat. Megnézzük az alapdefiníciót, a szimbólumot, az igazságtáblázatot, a több bemenet VAGY kaput, megépítjük a tranzisztor alapú 2 bemeneti VAGY kaput, és végül áttekintjük az OR 7432 VAGY kaput.

Mi az a logikai „VAGY” kapu?

Ez egy elektronikus kapu, amelynek kimenete „LOW” vagy „0” vagy „false” értéket ad, vagy „negatív jelet” ad ki, ha a VAGY kapuk összes bemenete „LOW” vagy „0” vagy „false” vagy „hamis” negatív jel ”.

Például: Mondjon VAGY kaput ’n’ bemenetek számával, ha az összes bemenet „LOW”, akkor a kimenet „LOW” -ra változik. Még akkor is, ha egy bemenet „HIGH” vagy „1” vagy „true” vagy „pozitív jel”, a kimenet „HIGH” vagy „1” vagy „true” értékre vált, vagy „pozitív jelet” ad ki.

Jegyzet:

A „magas”, „1”, „pozitív jel”, „igaz” kifejezés lényegében megegyezik (a pozitív jel az akkumulátor vagy az áramforrás pozitív jele).
A „LOW”, „0”, „negatív jel”, „hamis” kifejezés lényegében megegyezik (a negatív jel az akkumulátor vagy a tápegység negatív jele).

A logika VAGY kapu szimbólum illusztrációja:

Itt az „A” és a „B” a két bemenet, az „Y” pedig a kimenet.

A logikai VAGY kapu logikai kifejezése: Az „Y” kimenet a két „A” és „B” bemenet összeadása, (A + B) = Y.

A logikai kiegészítést (+) jelöli

Ha „A” „1” és „B” „1”, akkor a kimenet (A + B) = 1 + 1 = „1” vagy „magas”
Ha „A” „0” és „B” „1”, akkor a kimenet (A + B) = 0 + 1 = „1” vagy „magas”
Ha ’A’ ’1 és’ B ’0, akkor a kimenet (A + B) = 1 + 0 =„ 1 ”vagy„ magas ”
Ha ’A’ ’0 és’ B ’0, akkor a kimenet (A + B) = 0 + 0 =„ 0 ”vagy„ Alacsony ”

A fenti feltételeket az igazságtábla egyszerűsíti.

Igazság táblázat (két bemenet):

3 bemenetű „VAGY” kapu:

3 bemenet VAGY kapu illusztrációja:

A logikai VAGY kapuk „n” számú bemenetet tartalmazhatnak, ami azt jelenti, hogy kettőnél több bemenet lehet (a Logic VAGY kapuknak legalább két bemenete és mindig egy kimenete lesz).

3 bemeneti logika VAGY kapu esetén a Boole-egyenlet így alakul: (A + B + C) = Y, hasonlóan 4 és ennél magasabb bemenethez.

Igazságtábla 3 bemeneti logikához VAGY kapuhoz:

Több bemeneti logika vagy kapu:

A kereskedelemben kapható Logic OR kapuk csak 2, 3 és 4 bemenetben érhetők el. Ha 4-nél több bemenetünk van, akkor lépcsőznünk kell a kapukat.

Hat bemeneti logikai VAGY kapunk lehet, ha a 2 bemeneti VAGY kaput kaszkádba helyezzük az alábbiak szerint:

Most a fenti áramkör logikai egyenlete Y = (A + B) + (C + D) + (E + F) lesz

Ennek ellenére az összes említett logikai szabály vonatkozik a fenti áramkörre.

Ha csak 5 bemenetet fog használni a fenti 6 bemenetből VAGY kapuból, akkor bármelyik tüskéhez csatlakoztathatunk egy lehúzható ellenállást, és most 5 bemeneti VAGY kapu lesz.

Tranzisztor alapú két bemeneti logikai VAGY kapu:

Most már tudjuk, hogyan működik egy logikai VAGY kapu, építsünk egy 2 bemeneti VAGY kaput két NPN tranzisztor segítségével. A logikai IC-k majdnem ugyanúgy épülnek fel.

Két tranzisztor VAGY kapu vázlat:

Az „Y” kimenethez csatlakoztathat egy LED-et, ha a kimenet magas, a LED világítani fog (a LED + Ve csatlakozó az „Y” -nél 330 ohmos ellenállással és negatív GND-vel).

Amikor LOW jelet adunk a két tranzisztor alapjára, mindkét tranzisztor KIKAPCSOLódik, a földjel a T2 / T1 emitterénél elérhető lesz 1k lehúzható ellenálláson keresztül, így a kimenet LOW-ra fordul.

Ha a tranzisztorok bármelyike ​​BE van kapcsolva, akkor pozitív feszültség lesz elérhető a T2 / T1 emitteren, így a kimenet HIGH-ra fordul.

Most már tudja, hogyan lehet saját logikát vagy kaput felépíteni.

Quad OR kapu IC 7432:

Ha logikai VAGY kaput szeretne vásárolni a piacról, akkor a fenti konfigurációba kerül.

14 tűvel rendelkezik, a # 7 és a # 14 tű a GND és a Vcc. 5V feszültséggel működik.

Szaporítási késés:

A terjedési késleltetés az az idő, amely alatt a kimenet LOW-ról HIGH-ra változik, és fordítva.
A LOW-ról HIGH-ra terjedési késés 7,4 nanoszekundum 25 Celsius fokon.
A terjedési késés HIGH-ról LOW-ra 7,7 nanoszekundum 25 Celsius fokon.

• 74LS32 Quad 2 bemenet
• CD4071 Quad 2 bemenet
• CD4075 Háromszoros bemenet
• CD4072 kettős 4 bemenet

Kizárólagos logika –OR kapu

Ebben a bejegyzésben a logikai XOR kaput vagy az Exclusive-OR kaput vizsgáljuk meg. Megnézzük az alapdefiníciót, a szimbólumot, az igazságtáblázatot, az XOR ekvivalens áramkört, az XOR megvalósítását a logikai NAND kapuk segítségével, végül áttekintjük a quad 2 bemenet Ex-OR 7486 kapuját.

Az előző bejegyzésekben három alapvető logikai kaput ismertünk meg: „ÉS”, „VAGY” és „NEM”. Megtudtuk azt is, hogy ennek a három alapvető kapunak a segítségével felépíthetünk két új logikai kaput: „NAND” és „NOR”.

Van még két logikai kapu, bár ez a kettő nem alapkapu, de a többi logikai kapu kombinációjával épül fel, és Boole-egyenlete annyira létfontosságú és nagyon hasznos, hogy külön logikai kapuknak tekintik.

Ez a két logikai kapu az „Exclusive OR” kapu és az „Exclusive NOR”. Ebben a bejegyzésben csak a logika exkluzív VAGY kapujával foglalkozunk.

Mi az „Exkluzív VAGY” kapu?

Ez egy elektronikus kapu, amelynek kimenete „magasra” vagy „1” -re vagy „igaz” -ra vált, vagy „pozitív jelet” ad ki, ha a két logikai bemenet egymástól eltér (ez csak két 2 Ex bemenetre vonatkozik) -OR kapu).

Például: Mondjon exkluzív VAGY kaput „két” bemenettel, ha az egyik A bemeneti tű „HIGH”, a „B” bemenet pedig „LOW”, akkor a kimenet „HIGH” vagy „1” vagy „true”, vagy „Pozitív jel”.

Ha mindkét bemenet logikai szintje megegyezik, azaz mindkét „HIGH” vagy „LOW” érintkező a kimenet „LOW” vagy „0” vagy „hamis” vagy „negatív jel” fordul.

Jegyzet:

A „magas”, „1”, „pozitív jel”, „igaz” kifejezés lényegében megegyezik (a pozitív jel az akkumulátor vagy az áramforrás pozitív jele).

A „LOW”, „0”, „negatív jel”, „hamis” kifejezés lényegében megegyezik (a negatív jel az akkumulátor vagy a tápegység negatív jele).

A Logic Exclusive VAGY kapu illusztrációja:

Itt az „A” és a „B” a két bemenet, az „Y” pedig a kimenet.

Az logikai Ex-OR kapu logikai kifejezése: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Ha ’A’ ’1’ és ’B’ ‘1’, akkor a kimenet (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = ’1’ vagy ’LOW’
Ha ’A’ ’0’ és ’B’ ’1’, akkor a kimenet (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = ’1’ vagy ’HIGH’
Ha ’A’ ’1 és’ B ’0, akkor a kimenet (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 =„ 1 ”vagy„ HIGH ”
Ha ’A’ ’0 és’ B ’0, akkor a kimenet (A is.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 =„ 0 ”vagy„ Alacsony ”
A fenti feltételeket az igazságtábla egyszerűsíti.

Igazság táblázat (két bemenet):

A fenti két bemeneti logika Ex-OR kapu esetén, ha a két bemenet különbözik, azaz „1” és „0”, akkor a kimenet „HIGH” -ra vált. De 3 vagy több Ex-OR bemeneti logikával, vagy általában az Ex-OR kimenete csak akkor változik „HIGH” -ként, ha a kapura a „HIGH” logika ODD-számát alkalmazzák.

Például: Ha van 3 bemeneti Ex-OR kapunk, ha csak egy bemenetre alkalmazzuk a „HIGH” logikát (páratlan számú logika „1”), akkor a kimenet „HIGH” -ra változik. Ha két bemenetre „HIGH” logikát alkalmazunk (ez az „1” logika páros száma), akkor a kimenet „LOW” -ra vált és így tovább.

3 bemenet kizárólagos VAGY kapu:

3 bemeneti EX-OR kapu illusztrációja:

Igazságtábla 3 bemeneti logikai EX-OR kapuhoz:

A 3 bemenet Ex-OR kapu esetén a Boole-egyenlet a következõvé válik: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Amint azt korábban leírtuk, az „Ex-OR” logikai kapu nem alapvető logikai kapu, hanem különböző logikai kapuk kombinációja. Az Ex-OR kapu az „OR” logika, az „AND” logikai kapu és a „NAND” logikai kapu segítségével valósítható meg az alábbiak szerint:

Ekvivalens áramkör az „Exclusive OR” kapuhoz:

A fenti kialakításnak nagy hátránya van, 3 különböző logikai kapura van szükségünk egy Ex-OR kapu elkészítéséhez. De leküzdhetjük ezt a problémát az Ex-OR kapu megvalósításával, csak logikai NAND kapukkal, ezt szintén gazdaságos előállítani.

Exkluzív VAGY NAND kaput használó kapu:

Az exkluzív VAGY kapukat olyan bonyolult számítási feladatok elvégzésére használják, mint a számtani műveletek, a teljes összeadók, a fél összeadók, és végrehajtási funkcionalitást is képes nyújtani.

Logikai exkluzív VAGY kapu IC 7486:

Ha logikai Ex-OR kaput szeretne vásárolni a piacról, akkor a fenti DIP konfigurációban fog részt venni.
14 tűvel rendelkezik, a # 7 és a # 14 tű a GND és a Vcc. 5V feszültséggel működik.

Szaporítási késés:

A terjedési késleltetés az az idő, amely alatt a kimenet a bemenet megadása után LOW-ról HIGH-ra változik, és fordítva.
A LOW-ról HIGH-ra terjedési késés 23 nanoszekundum.
A terjedési késés HIGH-ról LOW-ra 17 nanoszekundum.

Általánosan elérhető „EX-OR” kapu IC-k:

• 74LS86 Quad 2 bemenet
• CD4030 Quad 2 bemenet

Remélem, hogy a fenti részletes magyarázat segített abban, hogy megértse, mi a logikai kapu és hogyan működik a logikai kapu, ha még mindig van kérdése? Kérjük, fejtse ki a megjegyzés rovatban, így gyors választ kaphat.