Kuinka logiikkaportit toimivat

Tässä viestissä aiomme ymmärtää kattavasti logiikkaportit ja sen toiminnan. Tarkastelemme perusmäärittelyä, symbolia, totuustaulukkoa, monisyöttöportteja, rakennamme myös transistoripohjaisia ​​porttiekvivalentteja ja lopuksi otamme yleiskuvan useista asiaankuuluvista CMOS-IC: istä.

Mitä ovat logiikkaportit

Elektronisen piirin looginen portti voidaan ilmaista fyysisenä yksikkönä, jota edustaa Boolen-funktio.

Toisin sanoen, looginen portti on suunniteltu suorittamaan looginen toiminto käyttämällä yhtä tai useampaa binäärituloa ja tuottamaan yksi binäärilähtö.

Elektronisen logiikan portit konfiguroidaan ja toteutetaan periaatteessa käyttämällä puolijohdelohkoja tai -elementtejä, kuten diodit tai transistorit, jotka toimivat kuten ON / OFF-kytkimet, joilla on hyvin määritelty kytkentäkuvio. Loogiset portit helpottavat porttien kaskadia siten, että se mahdollistaa helposti Boolen funktioiden koostamisen, mikä mahdollistaa fyysisten mallien luomisen kaikesta Boolen logiikasta. Tämä mahdollistaa lisäksi algoritmit ja matematiikan, jotka voidaan kirjoittaa Boolen logiikkaa käyttäen.

Logiikkapiirit voivat käyttää puolijohde-elementtejä multipleksereiden, rekistereiden, aritmeettisten logiikkayksiköiden (ALU) ja tietokoneen muistin ja jopa mikroprosessorien alueella, joihin liittyy jopa 100 miljoonaa miljoonaa logiikkaporttia. Tämän päivän toteutuksessa on enimmäkseen kenttävaikutteisia transistoreita (FET), joita käytetään logiikkaporttien valmistamiseen, hyvä esimerkki tästä on metallioksidi-puolijohde-kenttätransistorit tai MOSFET.

Aloitetaan opetusohjelma logiikalla JA portilla.

Mikä on logiikan 'JA' portti?

Se on elektroninen portti, jonka lähtö muuttuu 'korkeaksi' tai '1' tai 'tosi' tai antaa 'positiivisen signaalin', kun kaikki AND-porttien tulot ovat 'korkeat' tai '1' tai 'totta' tai ' positiivinen signaali ”.
Esimerkiksi: Sano AND-portissa, jossa on n lukumäärä tuloja, jos kaikki tulot ovat 'korkeita', lähtö muuttuu 'korkeiksi'. Vaikka yksi tulo olisi ”LOW” tai “0” tai “false” tai “negatiivinen signaali”, lähtö kääntyy “LOW” tai “0” tai “false” tai antaa ”negatiivisen signaalin”.

Huomautus:
Termit 'korkea', '1', 'positiivinen signaali', 'tosi' ovat olennaisesti samat (positiivinen signaali on pariston tai virtalähteen positiivinen signaali).
Termit 'LOW', '0', 'negatiivinen signaali', 'väärä' ovat olennaisesti samat (negatiivinen signaali on akun tai virtalähteen negatiivinen signaali).

Kuva logiikka- ja porttisymbolista:

Tässä 'A' ja 'B' ovat kaksi tuloa ja 'Y' on lähtö.
Boolen lauseke logiikalle JA portille: Lähtö 'Y' on kahden tulon 'A' ja 'B' kertolasku. (A.B) = Y.
Boolen kertolasku on merkitty pisteellä (.)
Jos 'A' on '1' ja 'B' on '1', lähtö on (A.B) = 1 x 1 = '1' tai 'korkea'
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '1', lähtö on (A.B) = 0 x 1 = '0' tai 'matala'
Jos 'A' on '1' ja 'B' on '0', lähtö on (A.B) = 1 x 0 = '0' tai 'matala'
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '0', lähtö on (A.B) = 0 x 0 = '0' tai 'matala'

Edellä mainitut ehdot yksinkertaistetaan totuustaulukossa.

Totuustaulukko (kaksi tuloa):

3-tuloinen AND-portti:

Kuva 3 tulosta JA portista:

Logiikka- ja portteilla voi olla n lukumäärä tuloja, mikä tarkoittaa, että niillä voi olla enemmän kuin kaksi tuloa (Logic AND -portilla on vähintään kaksi tuloa ja aina yksi lähtö).

3-tulon JA-portin kohdalla Boolen yhtälö muuttuu seuraavasti: (A.B.C) = Y, samalla tavalla 4: n ja sitä korkeamman tulon kohdalla.

Totutaulukko 3 tulologiikalle JA portille:

Usean tulon logiikka ja portit:

Kaupallisesti saatavissa olevat logiikka- ja portit ovat saatavana vain 2, 3 ja 4 tulona. Jos meillä on enemmän kuin 4 tuloa, meidän on kaskadoitava portit.

Meillä voi olla kuusi tulologiikkaa JA porttia kaskadoimalla 2 sisääntuloa JA porttia seuraavasti:

Nyt yllä olevan piirin Boolen yhtälöstä tulee Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Silti kaikki mainitut loogiset säännöt koskevat yllä mainittua piiriä.

Jos aiot käyttää vain 5 tuloa edellä olevista 6 tulosta JA portista, voimme liittää vetovastuksen mihin tahansa napaan ja nyt siitä tulee 5 tuloa JA porttia.

Transistoripohjainen kahden tulon logiikka JA portti:

Nyt tiedämme, kuinka logiikka JA portti toimii, rakennetaan 2 tulon JA portti kahdella NPN-transistorilla. Logiikka-IC: t rakennetaan melkein samalla tavalla.

Kaksi transistoria JA porttikaavio:

Lähdössä 'Y' voit liittää LED: n, jos lähtö on korkea, LED palaa (LED + Ve -liitin 'Y': ssä 330 ohmin vastuksella ja negatiivinen GND: lle).

Kun käytämme korkeaa signaalia kahden transistorin pohjaan, molemmat transistorit kytkeytyvät PÄÄLLE, + 5 V: n signaali on käytettävissä T2: n lähettimessä, jolloin lähtö kääntyy korkealle.

Jos jokin transistoreista on POIS PÄÄLTÄ, positiivista jännitettä ei ole saatavana T2: n emitterissä, mutta 1K: n alasvetovastuksen takia negatiivinen jännite on käytettävissä lähdössä, joten lähtöä kutsutaan matalaksi.

Nyt osaat rakentaa oman logiikan ja portin.

Neli- ja portti-IC 7408:

Jos haluat ostaa logiikkaa JA porttia markkinoilta, pääset yllä olevaan kokoonpanoon.
Siinä on 14 nastaa, tappi # 7 ja tappi # 14 ovat vastaavasti GND ja Vcc. Sitä käytetään 5 V: n jännitteellä.

Etenemisviive:

Leviämisviive on aika, jonka lähtösignaali muuttuu LOW-arvosta HIGH-tilaan ja päinvastoin.
Etenemisviive LOW-arvosta HIGH-arvoon on 27 nanosekuntia.
Etenemisviive HIGH: sta LOW: iin on 19 nanosekuntia.
Muut yleisesti saatavat 'AND' -portti-IC: t:

• 74LS08 Quad 2 -tulo
• 74LS11 Kolminkertainen 3-tulo
• 74LS21 Dual 4-tulo
• CD4081 Quad 2 -tulo
• CD4073 Kolminkertainen 3-tulo
• CD4082 Dual 4-tulo

Voit aina katsoa yllä olevien IC: iden tietolomakkeesta lisätietoja.

Kuinka logiikkaa 'Exclusive NOR' Gate-toiminto

Tässä viestissä aiomme tutkia 'Ex-NOR' -portin tai Exclusive-NOR-portin logiikkaa. Tarkastelemme perusmäärittelyä, symbolia, totuustaulukkoa, Ex-NOR-vastaavaa piiriä, Ex-NOR-toteutusta logiikka NAND-portit ja lopuksi otamme yleiskuvan quad 2 -tulosta Ex-OR-portti IC 74266.

Mikä on 'Exclusive NOR' -portti?

Se on elektroninen portti, jonka lähtö muuttuu 'korkeaksi' tai '1' tai 'tosi' tai antaa 'positiivisen signaalin', kun tulot ovat parillisia logiikkalukuja '1s' (tai 'true', 'high' tai ' positiivinen signaali ”).

Esimerkiksi: Sano Exclusive NOR -portti, jossa on n lukumäärä tuloja, jos tulot ovat loogisia ”HIGH” ja 2 tai 4 tai 6 tuloa (parillinen määrä tuloja “1s”), lähtö kääntyy “HIGH”.

Vaikka emme käytä logiikkaa 'korkea' tulonastoihin (ts. Nolla logiikan lukua 'HIGH' ja kaikki logiikat 'LOW'), silti 'nolla' on parillinen luku, jonka lähtö kääntyy 'HIGH'.
Jos käytetyn logiikan “1s” lukumäärä on ODD, lähtö kääntyy “LOW” (tai “0” tai “false” tai “negatiivinen signaali”).

Tämä on päinvastainen logiikan 'Exclusive OR' portille, jossa sen lähtö muuttuu 'HIGH', kun tulot ovat ODD-logiikkamäärä '1s'.
Huomautus:

Termit 'korkea', '1', 'positiivinen signaali', 'tosi' ovat olennaisesti samat (positiivinen signaali on pariston tai virtalähteen positiivinen signaali).

Termit 'LOW', '0', 'negatiivinen signaali', 'väärä' ovat olennaisesti samat (negatiivinen signaali on akun tai virtalähteen negatiivinen signaali).

Kuva logiikan 'Exclusive NOR' portista:

”Exclusive NOR” -portin vastaava piiri:

Yllä oleva on vastaava piiri logiikalle Ex-NOR, joka on pohjimmiltaan logiikan 'Exclusive OR' portin ja logiikan 'NOT' portin yhdistelmä.
Tässä 'A' ja 'B' ovat kaksi tuloa ja 'Y' on lähtö.
Loogisen Ex-NOR-portin looginen lauseke: Y = (AB) ̅ + AB.
Jos 'A' on '1' ja 'B' on '1', lähtö on ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = '1' tai 'HIGH'
Jos ”A” on ”0” ja ”B” on ”1”, lähtö on ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = ”0” tai “LOW”
Jos ”A” on ”1” ja ”B” on ”0”, lähtö on ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = ”0” tai “LOW”
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '0', lähtö on ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' tai 'HIGH'
Edellä mainitut ehdot yksinkertaistetaan totuustaulukossa.

Totuustaulukko (kaksi tuloa):

3 sisääntuloa yksinoikeudella NOR-portti:

Kuva 3 sisääntulosta Ex-NOR-portista:

Totutaulukko 3 sisääntulologiikalle EX-OR-portti:

Kolmen tulon Ex-NOR-portille Boolen yhtälö tulee: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Logiikka ”Ex-NOR” -portti ei ole perustavanlaatuinen logiikkaportti, vaan erilaisten logiikkaporttien yhdistelmä. Ex-NOR-portti voidaan toteuttaa käyttämällä logiikkaa 'OR' portteja, logiikkaa 'AND' porttia ja logiikkaa 'NAND' porttia seuraavasti:

Vastaava piiri 'Exclusive NOR' -portille:

Yllä olevalla suunnittelulla on suuri haittapuoli, tarvitsemme 3 erilaista logiikkaporttia yhden Ex-NOR-portin tekemiseen. Mutta voimme voittaa tämän ongelman toteuttamalla Ex-NOR-portin, jossa on vain loogiset 'NAND' -portit, tämä on myös taloudellista valmistaa.

Eksklusiivinen NOR-portti, joka käyttää NAND-porttia:

Eksklusiivisia NOR-portteja käytetään monimutkaisten laskentatehtävien suorittamiseen, kuten aritmeettiset operaatiot, binaariset summaimet, binäärinen vähennyslasku, pariteettitarkistimet, ja niitä käytetään digitaalisin vertailijoina.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Jos haluat ostaa loogista Ex-NOR-porttia markkinoilta, pääset yllä olevaan DIP-kokoonpanoon.
Siinä on 14 nastaa, tappi # 7 ja tappi # 14 ovat vastaavasti GND ja Vcc. Sitä käytetään 5 V: n jännitteellä.

Etenemisviive:

Leviämisviive on aika, jonka lähtösignaali muuttuu LOW-arvosta HIGH-tilaan ja päinvastoin syötön jälkeen.

Etenemisviive LOW-arvosta HIGH-arvoon on 23 nanosekuntia.

Etenemisviive HIGH: sta LOW: iin on 23 nanosekuntia.

Yleisesti saatavilla olevat EX-NOR-portti-IC: t:
74LS266 Quad 2-tulo
CD4077 Quad 2-tulo

Kuinka NAND Gate toimii

Seuraavassa selityksessä aiomme tutkia digitaalisen logiikan NAND-porttia. Tarkastelemme perusmäärittelyä, symbolia, totuustaulukkoa, monisyöttöistä NAND-porttia, rakennamme transistoripohjaisia ​​2-tuloisia NAND-portteja, erilaisia ​​logiikkaportteja vain NAND-porttia käyttäen ja lopuksi otamme yleiskuvan NAND-portista IC 7400.

Mikä on logiikan NAND-portti?

Se on elektroninen portti, jonka lähtö kääntyy 'LOW' tai '0' tai 'false' tai antaa 'negatiivisen signaalin', kun kaikki NAND-porttien tulot ovat 'korkeat' tai '1' tai 'totta' tai ' positiivinen signaali ”.

Esimerkiksi: Sano NAND-portti, jossa on n lukumäärä tuloja, jos kaikki tulot ovat 'korkeat', lähtö kääntyy 'LOW'. Vaikka yksi tulo olisi ”LOW” tai “0” tai “false” tai “negatiivinen signaali”, lähtö kääntyy “HIGH” tai “1” tai “true” tai antaa ”positiivisen signaalin”.

Huomautus:

Termit 'korkea', '1', 'positiivinen signaali', 'tosi' ovat olennaisesti samat (positiivinen signaali on pariston tai virtalähteen positiivinen signaali).
Termit 'LOW', '0', 'negatiivinen signaali', 'väärä' ovat olennaisesti samat (negatiivinen signaali on akun tai virtalähteen negatiivinen signaali).

Kuva Logic NAND -porttisymbolista:

Tässä 'A' ja 'B' ovat kaksi tuloa ja 'Y' on lähtö.

Tämä symboli on ”AND” -portti käänteisellä “o”.

Logiikan 'NAND' -portin vastaava piiri:

Looginen NAND-portti on loogisen ”JA” -portin ja ”EI” -portin yhdistelmä.

Loogisen NAND-portin looginen lauseke: Lähtö 'Y' on kahden tulon 'A' ja 'B' täydentävä kertolasku. Y = ((A.B) ̅)

Boolen kertolasku on merkitty pisteellä (.) Ja komplementaarinen (inversio) on palkki (-) kirjaimen päällä.

Jos 'A' on '1' ja 'B' on '1', tulos on ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = '0' tai 'LOW'
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '1', lähtö on ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = '1' tai 'HIGH'
Jos 'A' on '1' ja 'B' on '0', lähtö on ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = '1' tai 'HIGH'
Jos ”A” on ”0” ja ”B” on “0”, tulos on ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = ”1” tai “HIGH”

Edellä mainitut ehdot yksinkertaistetaan totuustaulukossa.

Totuustaulukko (kaksi tuloa):

3-tuloinen NAND-portti:

Kuva 3: sta NAND-portista:

Loogisilla NAND-porteilla voi olla n lukumäärä tuloja, mikä tarkoittaa, että niillä voi olla enemmän kuin kaksi tuloa

(Logic NAND -portilla on vähintään kaksi tuloa ja aina yksi lähtö).
3-tuloisella NAND-portilla Boolen yhtälö muuttuu näin: ((A.B.C) ̅) = Y, samalla tavoin 4-tulolle ja sitä korkeammalle.

Totuus taulukko3 sisääntulologiikan NAND-portille:

Multi Input Logic NAND -portit:

Kaupallisesti saatavia Logic NAND -portteja on saatavana vain 2, 3 ja 4 tulona. Jos meillä on enemmän kuin 4 tuloa, meidän on kaskadoitava portit.
Meillä voi olla esimerkiksi neljä sisääntulologiikan NAND-porttia kaskadoimalla 5 kaksi NAND-sisääntuloporttia seuraavasti:

Nyt yllä olevan piirin Boolen yhtälöstä tulee Y = ((A.B.C.D) ̅)

Silti kaikki mainitut loogiset säännöt koskevat yllä mainittua piiriä.

Jos aiot käyttää vain 3 tuloa yllä olevista 4 sisääntulon NAND-portista, voimme liittää vetovastuksen mihin tahansa napaan ja nyt siitä tulee 3 tulon NAND-portti.

Transistoripohjainen kahden tulon logiikan NAND-portti:

Nyt tiedämme, kuinka looginen NAND-portti toimii, rakennetaan 2-tuloinen NAND-portti kahdella

NPN-transistorit. Logiikka-IC: t rakennetaan melkein samalla tavalla.
Kahden transistorin NAND-porttikaavio:

Lähdössä 'Y' voit liittää LED: n, jos lähtö on korkea, LED palaa (LED + Ve -liitin 'Y': ssä 330 ohmin vastuksella ja negatiivinen GND: lle).

Kun annamme korkean signaalin kahden transistorin pohjaan, molemmat transistorit kytkeytyvät PÄÄLLE, maasignaali on käytettävissä T1: n kollektorissa, joten lähtö kääntyy 'LOW'.

Jos jokin transistoreista on POIS PÄÄLTÄ eli soveltaa “LOW” -signaalia tukiasemaan, maasignaalia ei ole saatavana T1: n kollektorissa, mutta 1K: n vetovastuksen takia positiivinen signaali on käytettävissä lähdössä ja lähtö kääntyy 'KORKEA'.

Nyt osaat rakentaa oman logiikkasi NAND-portin.

Erilaiset logiikkaportit NAND-porttia käyttämällä:

NAND-portti tunnetaan myös nimellä 'universaali logiikkaportti', koska voimme tehdä minkä tahansa Boolen-logiikan tällä yhdellä portilla. Tämä on etu erilaisten loogisten toimintojen omaavien IC: iden valmistuksessa ja yhden portin valmistaminen on taloudellista.

Yllä olevissa kaavioissa näytetään vain 3 porttityyppiä, mutta voimme tehdä minkä tahansa Boolen logiikan.

Quad NAND -portti IC 7400:

Jos haluat ostaa loogisen NAND-portin markkinoilta, pääset yllä olevaan DIP-kokoonpanoon.
Siinä on 14 nastaa, tappi # 7 ja tappi # 14 ovat vastaavasti GND ja Vcc. Sitä käytetään 5 V: n jännitteellä.

Etenemisviive:

Leviämisviive on aika, jonka lähtösignaali vaihtuu LOW-arvosta HIGH-tilaan ja päinvastoin syötön antamisen jälkeen.

Etenemisviive LOW-arvosta HIGH-arvoon on 22 nanosekuntia.
Etenemisviive HIGH: sta LOW: iin on 15 nanosekuntia.
Saatavilla on useita muita NAND-portti-IC: itä:

• 74LS00 Quad 2-tulo
• 74LS10 Kolminkertainen 3-tulo
• 74LS20 Dual 4-tulo
• 74LS30 Yksi 8-tuloinen
• CD4011 Quad 2-tulo
• CD4023 Kolminkertainen 3-tulo
• CD4012 Kaksi 4-tuloista

Kuinka NOR Gate toimii

Täällä aiomme tutkia digitaalisen logiikan NOR-porttia. Tarkastelemme perusmäärittelyä, symbolia, totuustaulukkoa, monituloista NOR-porttia, rakennamme transistoripohjaisia ​​2-sisääntuloja NOR-portteja, erilaisia ​​logiikkaportteja vain NOR-porttia käyttäen ja lopuksi otamme yleiskuvan NOR-portista IC 7402.

Mikä on logiikan NOR-portti?

Se on elektroninen portti, jonka ulostulo kääntyy 'HIGH' tai '1' tai 'true' tai antaa 'positiivisen signaalin', kun kaikki NOR-porttien tulot ovat 'LOW' tai '0' tai 'false' tai 'false' negatiivinen signaali ”.

Esimerkiksi: Sano NOR-portti, jossa on n lukumäärä tuloja, jos kaikki tulot ovat ”LOW”, lähtö kääntyy “HIGH”. Vaikka yksi tulo olisi ”HIGH” tai “1” tai “true” tai “positiivinen signaali”, lähtö kääntyy arvoksi “LOW” tai “0” tai “false” tai antaa ”negatiivisen signaalin”.

Huomautus:

Termit 'korkea', '1', 'positiivinen signaali', 'tosi' ovat olennaisesti samat (positiivinen signaali on pariston tai virtalähteen positiivinen signaali).
Termit 'LOW', '0', 'negatiivinen signaali', 'väärä' ovat olennaisesti samat (negatiivinen signaali on akun tai virtalähteen negatiivinen signaali).

Kuva Logic NOR -porttisymbolista:

Tässä 'A' ja 'B' ovat kaksi tuloa ja 'Y' on lähtö.

Tämä symboli on “OR” -portti, jonka kääntöpuoli on “o”.

Logiikan NOR-portin vastaava piiri:

Looginen NOR-portti on loogisen ”OR” -portin ja ”EI” -portin yhdistelmä.

Loogisen NOR-portin looginen lauseke: Lähtö 'Y' täydentää kahta tuloa 'A' ja 'B'. Y = ((A + B) ̅)

Boolen lisäys on merkitty (+) ja komplementaarinen (inversio) on palkki (-) kirjaimen päällä.

Jos ”A” on ”1” ja ”B” on ”1”, lähtö on ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = ”0” tai “LOW”
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '1', lähtö on ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = '0' tai 'LOW'
Jos 'A' on '1' ja 'B' on '0', lähtö on ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = '0' tai 'LOW'
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '0', lähtö on ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = '1' tai 'HIGH'

Edellä mainitut ehdot yksinkertaistetaan totuustaulukossa.

Totuustaulukko (kaksi tuloa):

3-tuloinen NOR-portti:

Kuva 3: sta NOR-portista:

Logic NOR -portteilla voi olla n lukumäärä tuloja, mikä tarkoittaa, että niillä voi olla enemmän kuin kaksi tuloa (Logic NOR -portteilla on vähintään kaksi tuloa ja aina yksi lähtö).

3-tuloisen NOR-portin tapauksessa Boolen yhtälö muuttuu seuraavasti: ((A + B + C) ̅) = Y, samalla tavalla 4: n ja sitä korkeamman tulon kohdalla.

Totutaulukko 3 sisääntulologiikan NOR-portille:

Monitulologiikka NOR-portit:

Kaupallisesti saatavia Logic NOR -portteja on saatavana vain 2, 3 ja 4 tulona. Jos meillä on enemmän kuin 4 tuloa, meidän on kaskadoitava portit.
Esimerkiksi meillä voi olla neljä sisääntulologiikan NOR-porttia kaskadoimalla 5 kaksi tulo-NOR-porttia seuraavasti:

Nyt yllä olevan piirin Boolen yhtälöstä tulee Y = ((A + B + C + D) ̅)

Silti kaikki mainitut loogiset säännöt koskevat yllä mainittua piiriä.

Jos aiot käyttää vain 3 tuloa yllä olevasta 4 tulosta NOR-portista, voimme liittää alasvetovastuksen mihin tahansa nastasta ja nyt siitä tulee 3 tuloa NOR-portti.

Transistoripohjainen kahden tulon logiikka NOR-portti:

Nyt tiedämme, kuinka looginen NOR-portti toimii, rakennetaan 2-sisääntulo NOR-portti kahdella NPN-transistorilla. Logiikka-IC: t rakennetaan melkein samalla tavalla.
Kahden transistorin NOR-portin kaavio:

Lähdössä 'Y' voit liittää LED: n, jos lähtö on korkea, LED palaa (LED + Ve -liitin 'Y': ssä 330 ohmin vastuksella ja negatiivinen GND: lle).

Kun käytämme 'HIGH' -signaalia kahden transistorin pohjaan, molemmat transistorit kytkeytyvät PÄÄLLE ja maasignaali on käytettävissä T1: n ja T2: n kollektorissa, jolloin lähtö kääntyy 'LOW'.

Jos 'HIGH' -asetusta käytetään johonkin transistorista, negatiivinen signaali on edelleen käytettävissä lähdössä, jolloin lähtö menee 'LOW'.

Jos käytämme “LOW” -signaalia kahden transistorin pohjaan, molemmat sammuvat POIS, mutta ylösvetovastuksen takia lähtö kääntyy “HIGH”.
Nyt osaat rakentaa oman logiikan NOR-portin.

Eri logiikkaportit NOR-porttia käyttämällä:

HUOMAUTUS: NAND ja NOR ovat kaksi porttia, joita muuten kutsutaan universaaleiksi porteiksi.

NOR-portti on myös 'universaali logiikkaportti', koska voimme tehdä mitä tahansa Boolen logiikkaa tällä yhdellä portilla. Tämä on etu erilaisten loogisten toimintojen omaavien IC: iden valmistuksessa ja yhden portin valmistaminen on taloudellista, tämä on sama myös NAND-portille.

Yllä olevissa kaavioissa on esitetty vain 3 porttityyppiä, mutta voimme tehdä minkä tahansa Boolen logiikan.
Quad NOR -portti IC 7402:

Jos haluat ostaa loogisen NOR-portin markkinoilta, pääset yllä olevaan DIP-kokoonpanoon.
Siinä on 14 nastaa, tappi # 7 ja tappi # 14 ovat vastaavasti GND ja Vcc. Sitä käytetään 5 V: n jännitteellä.

Etenemisviive:

Leviämisviive on aika, jonka lähtösignaali vaihtuu LOW-arvosta HIGH-tilaan ja päinvastoin syötön antamisen jälkeen.

Etenemisviive LOW-arvosta HIGH-arvoon on 22 nanosekuntia.
Etenemisviive HIGH: sta LOW: iin on 15 nanosekuntia.
Saatavilla on useita muita NOR-portti-IC: itä:

• 74LS02 Quad 2-tulo
• 74LS27 Kolminkertainen 3-tulo
• 74LS260 Dual 4-tulo
• CD4001 Quad 2-tulo
• CD4025 Kolminkertainen 3-tulo
• CD4002 Kaksi 4-tuloista

Logiikka EI porttia

Tässä viestissä aiomme tutkia logiikan 'EI' porttia. Opimme sen perusmäärittelystä, symbolista, totuustaulukosta, NAND- ja NOR-porttivastaavista, Schmitt-taajuusmuuttajista, Schmitt EI -porttioskillaattoreista, EI portista transistoreilla ja lopuksi tarkastelemme logiikkaa EI porttimuunninta IC 7404.

Ennen kuin ryhdymme tarkastelemaan logiikan EI porttia, jota kutsutaan myös digitaaliseksi invertteriksi, yksityiskohtia ei pidä sekoittaa 'teho-inverttereihin', joita käytetään aurinko- tai varavoimalähteissä kotona tai toimistossa.

Mikä on logiikan 'EI' portti?

Se on yksi tulo ja yksi lähtö logiikkaportti, jonka lähtö täydentää tuloa.

Yllä olevassa määritelmässä sanotaan, että jos tulo on 'HIGH' tai '1' tai 'true' tai 'positiivinen signaali', lähtö on 'LOW' tai '0' tai 'false' tai 'negatiivinen signaali'.

Jos tulo on ”MATALA” tai “0” tai ”väärä” tai “negatiivinen signaali”, lähtö muunnetaan arvoksi ”HIGH” tai “1” tai “true” tai “positiivinen signaali”.

Huomautus:

Termit 'korkea', '1', 'positiivinen signaali', 'tosi' ovat olennaisesti samat (positiivinen signaali on pariston tai virtalähteen positiivinen signaali).
Termit 'LOW', '0', 'negatiivinen signaali', 'väärä' ovat olennaisesti samat (negatiivinen signaali on akun tai virtalähteen negatiivinen signaali).

Kuva logiikasta EI porttia:

Oletetaan, että 'A' on tulo ja 'Y' on lähtö, logiikan EI-portin looginen yhtälö on: Ā = Y.

Yhtälö toteaa, että lähtö on tulon inversio.

Totuustaulukko logiikalle EI porttia:

Ei portilla on aina yksi tulo (ja aina yksi lähtö), se luokitellaan päätöksentekolaitteiksi. O-symboli kolmion kärjessä edustaa täydentämistä tai kääntämistä.

Tämä o-symboli ei rajoitu pelkästään loogiseen EI-porttiin, vaan sitä voi käyttää myös mikä tahansa logiikkaportti tai mikä tahansa digitaalinen piiri. Jos “o” on tulossa, tämä tarkoittaa, että tulo on aktiivinen - matala.
Active-Low: Lähtö muuttuu aktiiviseksi (aktivoi transistorin, LED: n tai releen jne.), Kun ”LOW” -tulo on annettu.

NAND- ja NOR-portit vastaavat:

”NOT” -portti voidaan rakentaa käyttämällä loogisia ”NAND” ja loogisia ”NOR” -portteja yhdistämällä kaikki tuloliittimet, tämä koskee portteja, joissa on 3, 4 ja korkeammat tuloliittimet.

Transistoripohjainen logiikan 'EI' portti:

Logiikan 'EI' voi rakentaa NPN-transistori ja 1K-vastus. Jos levitämme 'HIGH' -signaalia transistorin pohjaan, maa kytkeytyy transistorin kollektoriin, jolloin lähtö kääntyy 'LOW'.

Jos levitämme “LOW” -signaalin transistorin kantaan, transistori pysyy POIS PÄÄLTÄ eikä se ole yhteydessä maahan, mutta ulostulo vetää ”HIGH” vetovastuksella, joka kytketään Vcc: hen. Siten voimme tehdä logiikan 'EI' portin käyttämällä transistoria.

Schmitt-vaihtosuuntaajat:

Tutkimme tätä konseptia automaattisella akkulaturilla, jotta voimme selittää Schmitt-taajuusmuuttajien käyttöä ja toimintaa. Otetaan esimerkki litiumioniakun latausmenettelystä.

3,7 V: n litiumioniakku latautuu, kun akun isku on 3 V - 3,2 V, akun jännite nousee vähitellen latauksen aikana ja akku on katkaistava 4,2 V: n latauksen jälkeen. Latauksen jälkeen akun avoimen piirin jännite laskee noin 4,0 V: n .

Jänniteanturi mittaa raja-arvon ja laukaisee releen lopettamaan latauksen. Mutta kun jännite laskee alle 4,2 V: n, laturi havaitsee latautumattoman ja aloittaa latauksen 4,2 V: n ja katkaisun ajan, akun jännite laskee jälleen 4,0 V: iin ja aloittaa latauksen uudelleen ja tämä hulluus kiertää uudestaan ​​ja uudestaan.

Tämä tappaa akun nopeasti. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tarvitsemme alemman kynnysarvon tai LTV: n, jotta akku ei lataudu vasta, kun akku laskee 3 V: sta 3,2 V: iin. Ylärajajännite tai 'UTV' on 4,2 V tässä esimerkissä.

Schmitt-taajuusmuuttaja on tarkoitettu vaihtamaan lähtötilaa, kun jännite ylittää ylemmän kynnysjännitteen, ja se pysyy samana, kunnes tulo saavuttaa alemman kynnysjännitteen.

Vastaavasti, kun tulo ylittää alemman kynnysjännitteen, lähtö pysyy samana, kunnes tulo saavuttaa ylemmän kynnysjännitteen.

Se ei muuta tilaa LTV: n ja UTV: n välillä.

Tämän vuoksi ON / OFF on paljon pehmeämpi ja ei-toivottu värähtely poistetaan ja myös piiri kestää paremmin sähköistä melua.

Schmitt EI porttioskillaattoria:

Yllä oleva piiri on oskillaattori, joka tuottaa neliöaallon 33%: n käyttöjaksolla. Aluksi kondensaattori on purkautuneessa tilassa ja maasignaali on käytettävissä EI-portin tulossa.

Lähtö muuttuu positiiviseksi ja lataa kondensaattorin vastuksen “R” kautta, kondensaattori latautuu taajuusmuuttajan ylempään kynnysjännitteeseen asti ja muuttaa tilaa, lähtö kääntää negatiivisen signaalin ja kondensaattori alkaa purkautua vastuksen ”R” kautta, kunnes kondensaattorin jännite saavuttaa alempi kynnystaso ja muuttaa tilaa, lähtö muuttuu positiiviseksi ja lataa kondensaattorin.

Tämä sykli toistuu niin kauan kuin virtalähde annetaan piirille.

Edellä olevan oskillaattorin taajuus voidaan laskea: F = 680 / RC

Missä F on taajuus.
R on vastus ohmina.
C on kapasitanssi faradissa.
Neliöaaltomuunnin:

Yllä oleva piiri muuntaa siniaaltosignaalin neliöaalloksi, itse asiassa se voi muuntaa minkä tahansa analogisen aallon neliöaalloksi.

Kaksi vastusta R1 ja R2 toimivat jännitteenjakajana, tätä käytetään esijännitepisteen saamiseksi ja kondensaattori estää kaikki DC-signaalit.

Jos tulosignaali ylittää ylärajan tai alemman raja-arvon, lähtö kääntyy

LOW tai HIGH signaalin mukaan, tämä tuottaa neliöaallon.

IC 7404 EI porttimuunnin:

IC 7404 on yksi yleisimmin käytetty logiikka EI portti-IC. Siinä on 14 nastaa, tappi # 7 on jauhettu ja tappi # 14 on Vcc. Käyttöjännite on 4,5 V - 5 V.

Etenemisviive:

Etenemisviive on aika, jonka portti vie lähdön käsittelemiseksi syötteen antamisen jälkeen.
Logiikassa 'EI' -portti vie noin 22 nanosekuntia vaihtaakseen tilansa HIGH-tilasta LOW-tilaan ja päinvastoin.

On olemassa useita muita logiikoita 'EI portti-IC: itä:

• 74LS04 Hex-käänteinen EI porttia

• 74LS14 Hex Schmitt Käänteinen EI porttia

• 74LS1004 Hex-käänteisohjaimet

• CD4009 Hex-kääntäminen EI porttia

• CD4069 Hex-käänteinen EI porttia

Kuinka TAI portti toimii

Nyt tutkitaan digitaalista logiikkaa TAI portteja. Tarkastelemme perusmäärittelyä, symbolia, totuustaulukkoa, monituloa TAI porttia, rakennamme transistoripohjaista 2 tuloa TAI porttia ja lopuksi otamme yleiskuvan TAI-portin IC 7432: sta.

Mikä on logiikan TAI portti?

Se on elektroninen portti, jonka lähtö kääntyy 'LOW' tai '0' tai 'false' tai antaa 'negatiivisen signaalin', kun kaikki OR-porttien tulot ovat 'LOW' tai '0' tai 'false' tai 'false' negatiivinen signaali ”.

Esimerkiksi: Sano TAI-portti, jossa on n lukumäärä tuloja, jos kaikki tulot ovat ”LOW”, lähtö muuttuu “LOW”. Vaikka yksi tulo olisi ”HIGH” tai “1” tai “true” tai “positiivinen signaali”, lähtö kääntyy “HIGH” tai “1” tai “true” tai antaa ”positiivisen signaalin”.

Huomautus:

Termit 'korkea', '1', 'positiivinen signaali', 'tosi' ovat olennaisesti samat (positiivinen signaali on pariston tai virtalähteen positiivinen signaali).
Termit 'LOW', '0', 'negatiivinen signaali', 'väärä' ovat olennaisesti samat (negatiivinen signaali on akun tai virtalähteen negatiivinen signaali).

Kuva logiikka- tai porttisymbolista:

Tässä 'A' ja 'B' ovat kaksi tuloa ja 'Y' on lähtö.

Loogisen TAI-portin looginen lauseke: Lähtö 'Y' on kahden tulon 'A' ja 'B' summa (A + B) = Y.

Boolen lisäys on merkitty (+)

Jos 'A' on '1' ja 'B' on '1', lähtö on (A + B) = 1 + 1 = '1' tai 'korkea'
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '1', lähtö on (A + B) = 0 + 1 = '1' tai 'korkea'
Jos 'A' on '1' ja 'B' on '0', lähtö on (A + B) = 1 + 0 = '1' tai 'korkea'
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '0', lähtö on (A + B) = 0 + 0 = '0' tai 'matala'

Edellä mainitut ehdot yksinkertaistetaan totuustaulukossa.

Totuustaulukko (kaksi tuloa):

3-tuloinen TAI-portti:

Kuva 3 tulosta TAI portti:

Logic OR -portteilla voi olla n lukumäärä tuloja, mikä tarkoittaa, että niillä voi olla enemmän kuin kaksi tuloa (Logic OR -portilla on vähintään kaksi tuloa ja aina yksi lähtö).

Kolmen tulologiikan TAI-portille Boolen yhtälö muuttuu seuraavasti: (A + B + C) = Y, samalla tavalla 4 tulolle ja sitä korkeammalle.

Totutaulukko 3 tulologiikalle TAI portille:

Monisyöttöinen logiikka TAI portit:

Kaupallisesti saatavissa olevia logiikka- tai portteja on saatavana vain 2, 3 ja 4 tulona. Jos meillä on enemmän kuin 4 tuloa, meidän on kaskadoitava portit.

Meillä voi olla kuusi tulologiikkaa TAI portti kaskadoimalla 2 sisääntuloa TAI porttia seuraavasti:

Nyt yllä olevan piirin Boolen yhtälöstä tulee Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Silti kaikki mainitut loogiset säännöt koskevat yllä mainittua piiriä.

Jos aiot käyttää vain 5 tuloa yllä olevasta 6 tulosta TAI portista, voimme liittää alasvetovastuksen mihin tahansa napaan ja nyt siitä tulee 5 tuloa TAI portti.

Transistoripohjainen kahden tulon logiikka TAI portti:

Nyt tiedämme, kuinka logiikka TAI-portti toimii. Rakennetaan 2 tulon TAI-portti kahdella NPN-transistorilla. Logiikka-IC: t rakennetaan melkein samalla tavalla.

Kaksi transistoria TAI porttikaavio:

Lähdössä 'Y' voit liittää LED: n, jos lähtö on korkea, LED palaa (LED + Ve -liitin 'Y': ssä 330 ohmin vastuksella ja negatiivinen GND: lle).

Kun käytämme LOW-signaalia kahden transistorin pohjaan, molemmat transistorit kytkeytyvät pois päältä, maasignaali on käytettävissä T2 / T1: n lähettimessä 1k alasvetovastuksen kautta, jolloin lähtö kääntyy LOW.

Jos jokin transistoreista on PÄÄLLÄ, positiivista jännitettä on käytettävissä T2 / T1-emitterissä, jolloin lähtö kääntyy KORKEAAN.

Nyt osaat rakentaa oman logiikan TAI portin.

Quad OR gate IC 7432:

Jos haluat ostaa logiikkaa TAI porttia markkinoilta, pääset yllä olevaan kokoonpanoon.

Siinä on 14 nastaa, tappi # 7 ja tappi # 14 ovat vastaavasti GND ja Vcc. Sitä käytetään 5 V: n jännitteellä.

Etenemisviive:

Leviämisviive on aika, jonka lähtösignaali muuttuu LOW-arvosta HIGH-tilaan ja päinvastoin.
Etenemisviive LOW-arvosta HIGH-arvoon on 7,4 nanosekuntia 25 celsiusasteessa.
Etenemisviive HIGH: sta LOW: iin on 7,7 nanosekuntia 25 celsiusasteessa.

• 74LS32 Quad 2 -tulo
• CD4071 Quad 2 -tulo
• CD4075 Kolminkertainen 3-tulo
• CD4072 Dual 4-tulo

Logic Exclusive –TAI portti

Tässä viestissä aiomme tutkia loogista XOR-porttia tai Exclusive-OR-porttia. Tarkastelemme perusmäärittelyä, symbolia, totuustaulukkoa, XOR-vastaavaa piiriä, XOR-toteutusta logiikan NAND-porttien avulla ja lopuksi tarkastelemme quad 2 -tuloa Ex-OR-portti IC 7486.

Aikaisemmissa viesteissä opimme kolmesta peruslogiikkaportista “AND”, “OR” ja “NOT”. Opimme myös, että näiden kolmen perusportin avulla voimme rakentaa kaksi uutta logiikkaporttia ”NAND” ja “NOR”.

On vielä kaksi logiikkaporttia, vaikka nämä kaksi eivät ole perusportteja, mutta se on rakennettu yhdistämällä muita logiikkaportteja ja sen Boolen yhtälö on niin tärkeä ja erittäin hyödyllinen, että sitä pidetään erillisinä logiikkaporteina.

Nämä kaksi logiikkaporttia ovat 'Exclusive OR' -portti ja 'Exclusive NOR'. Tässä viestissä aiomme tutkia vain logiikkaa Exclusive OR gate.

Mikä on 'Exclusive OR' -portti?

Se on elektroninen portti, jonka lähtö muuttuu 'korkeaksi' tai '1' tai 'tosi' tai antaa 'positiivisen signaalin', kun kaksi logiikkatuloa eroavat toisistaan ​​(tämä koskee vain kahta 2 tuloa Ex TAI portti).

Esimerkiksi: Sano yksinomainen TAI-portti, jossa on 'kaksi' tuloa, jos yksi tulotapista A on 'HIGH' ja tulotappi B on 'LOW', lähtö kääntyy 'HIGH' tai '1' tai 'true' tai 'Positiivinen signaali'.

Jos molemmat tulot ovat samalla logiikkatasolla eli molemmat nastat “HIGH” tai molemmat nastat “LOW”, lähtö kääntyy “LOW” tai “0” tai “false” tai “negatiivinen signaali”.

Huomautus:

Termit 'korkea', '1', 'positiivinen signaali', 'tosi' ovat olennaisesti samat (positiivinen signaali on pariston tai virtalähteen positiivinen signaali).

Termit 'LOW', '0', 'negatiivinen signaali', 'väärä' ovat olennaisesti samat (negatiivinen signaali on akun tai virtalähteen negatiivinen signaali).

Kuva Logic Exclusive OR -portista:

Tässä 'A' ja 'B' ovat kaksi tuloa ja 'Y' on lähtö.

Loogisen Ex-OR-portin looginen lauseke: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Jos ”A” on ”1” ja ”B” on ”1”, lähtö on (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = ”1” tai “LOW”
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '1', lähtö on (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = '1' tai 'HIGH'
Jos 'A' on '1' ja 'B' on '0', lähtö on (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = '1' tai 'HIGH'
Jos 'A' on '0' ja 'B' on '0', lähtö on (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = '0' tai 'matala'
Edellä mainitut ehdot yksinkertaistetaan totuustaulukossa.

Totuustaulukko (kaksi tuloa):

Edellä olevassa kahdessa tulologiikassa Ex-OR-portti, jos molemmat tulot ovat erilaiset eli '1' ja '0', lähtö kääntyy 'HIGH'. Mutta 3 tai useammalla sisääntulologiikalla Ex-OR tai yleensä Ex-OR: n lähtö kääntyy 'HIGH' vasta kun portille käytetään ODD-logiikan numeroa 'HIGH'.

Esimerkiksi: Jos meillä on 3 sisääntuloa Ex-OR-portti, jos sovellamme logiikkaa 'HIGH' vain yhteen tuloon (pariton logiikkaluku '1'), lähtö kääntyy 'HIGH'. Jos sovellamme logiikkaa 'HIGH' kahteen tuloon (tämä on parillinen määrä logiikkaa '1'), lähtö muuttuu 'LOW' ja niin edelleen.

3 tuloa yksinoikeudella TAI portti:

Kuva 3 sisääntulosta EX-OR-portista:

Totutaulukko 3 sisääntulologiikalle EX-OR-portti:

Kolmen tulon Ex-OR-portille looginen yhtälö tulee: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Kuten aiemmin kuvasimme, looginen Ex-OR-portti ei ole perustavanlaatuinen logiikkaportti, vaan erilaisten logiikkaporttien yhdistelmä. Ex-OR-portti voidaan toteuttaa käyttämällä loogista “OR” -porttia, loogista “AND” -porttia ja loogista “NAND” -porttia seuraavasti:

Vastaava piiri “Exclusive OR” -portille:

Yllä olevalla suunnittelulla on suuri haittapuoli, tarvitsemme 3 erilaista logiikkaporttia yhden Ex-OR-portin tekemiseen. Mutta voimme voittaa tämän ongelman toteuttamalla Ex-OR-portin, jossa on vain loogiset NAND-portit, tämä on myös taloudellista valmistaa.

Ainutlaatuinen TAI portti NAND-porttia käyttäen:

Eksklusiivisia TAI-portteja käytetään monimutkaisten laskentatehtävien suorittamiseen, kuten aritmeettiset operaatiot, täydelliset summaimet, puolisummat, se voi myös suorittaa suoritustoimintoja.

Logiikan yksinoikeus TAI portin IC 7486:

Jos haluat ostaa logiikkaa Ex-OR gate markkinoilta, pääset yllä olevaan DIP-kokoonpanoon.
Siinä on 14 nastaa, tappi # 7 ja tappi # 14 ovat vastaavasti GND ja Vcc. Sitä käytetään 5 V: n jännitteellä.

Etenemisviive:

Leviämisviive on aika, jonka lähtösignaali muuttuu LOW-arvosta HIGH-tilaan ja päinvastoin syötön jälkeen.
Etenemisviive LOW-arvosta HIGH-arvoon on 23 nanosekuntia.
Etenemisviive HIGH: sta LOW: iin on 17 nanosekuntia.

Yleisesti saatavilla olevat EX-OR-portti-IC: t:

• 74LS86 Quad 2-tulo
• CD4030 Quad 2-tulo

Toivon, että yllä oleva yksityiskohtainen selitys on voinut auttaa sinua ymmärtämään, mitä logiikkaportit ovat ja miten logiikkaportit toimivat, jos sinulla on vielä kysyttävää? Ilmaise kommenttiosassa, saatat saada nopean vastauksen.