Kā darbojas loģikas vārti

Šajā amatā mēs vispusīgi sapratīsim, kas ir loģiskie vārti un tā darbība. Mēs aplūkosim pamatdefinīciju, simbolu, patiesības tabulu, vairāku ieejas vārtus, būvēsim arī uz tranzistoriem balstītus vārtu ekvivalentus un visbeidzot veiksim pārskatu par dažādām attiecīgajām CMOS IC.

Kas ir loģiskie vārti

Loģiskos vārtus elektroniskajā shēmā var izteikt kā fizisku vienību, ko attēlo Būla funkcija.

Citiem vārdiem sakot, loģiskie vārti ir paredzēti, lai izpildītu loģisko funkciju, izmantojot vienu vai vairākas binārās ieejas, un lai ģenerētu vienu bināru izeju.

Elektroniskās loģikas vārti tiek principiāli konfigurēti un ieviesti, izmantojot pusvadītāju blokus vai elementus, piemēram, diodes vai tranzistorus, kas darbojas kā ON / OFF slēdži ar precīzi definētu komutācijas modeli. Loģiskie vārti atvieglo vārtu kaskādi tā, ka tas ļauj viegli izveidot Būla funkcijas, ļaujot izveidot visas Būla loģikas fiziskos modeļus. Tas vēl vairāk ļauj algoritmus un matemātiku, kas rakstāmi, izmantojot Būla loģiku.

Loģiskajās shēmās var izmantot pusvadītāju elementus multipleksoru, reģistru, aritmētisko loģisko vienību (ALU) un datora atmiņas un pat mikroprocesoru diapazonā, iesaistot pat 100 miljonus loģisko vārtu. Šodienas ieviešanā jūs atradīsit galvenokārt lauka tranzistorus (FET), kurus izmanto loģisko vārtu ražošanā, kā labu piemēru var minēt metāla – oksīda – pusvadītāju lauka tranzistorus vai MOSFET.

Sāksim apmācību ar loģiku UN vārtiem.

Kas ir loģika “UN” vārti?

Tie ir elektroniskie vārti, kuru izeja pagriežas “augsti” vai “1” vai “patiesi” vai dod “pozitīvu signālu”, ja visas AND vārtu ieejas ir “augstas” vai “1” vai “patiesas” vai “pareizas”. pozitīvs signāls ”.
Piemēram: Sakiet AND vārtiem ar “n” ieeju skaitu, ja visas ieejas ir “augstas”, izeja kļūst “augsta”. Pat ja viena ieeja ir “LOW” vai “0” vai “false” vai “negatīvs signāls”, izeja pagriežas “LOW” vai “0” vai “false” vai dod “negatīvu signālu”.

Piezīme:
Termini “augsts”, “1”, “pozitīvs signāls”, “patiess” būtībā ir vienādi (pozitīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota pozitīvais signāls).
Termini “LOW”, “0”, “negatīvs signāls”, “false” būtībā ir vienādi (negatīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota negatīvais signāls).

Logic AND gate simbolu ilustrācija:

Šeit “A” un “B” ir divas ieejas, un tiek izvadīts “Y”.
Būla izteiksme loģikai UN vārtiem: Izeja “Y” ir divu ieeju “A” un “B” reizinājums. (A.B) = Y.
Būla reizinājumu apzīmē ar punktu (.)
Ja “A” ir “1” un “B” ir “1”, izeja ir (A.B) = 1 x 1 = “1” vai “augsta”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “1”, izeja ir (A.B) = 0 x 1 = “0” vai “zema”
Ja “A” ir “1” un “B” ir “0”, izeja ir (A.B) = 1 x 0 = “0” vai “zema”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “0”, izeja ir (A.B) = 0 x 0 = “0” vai “zema”

Iepriekš minētie nosacījumi ir vienkāršoti patiesības tabulā.

Patiesības tabula (divas ievades):

3 ievades vārti “AND”:

3 ieejas UN vārtu ilustrācija:

Logic AND gates var būt ‘n’ ieeju skaits, kas nozīmē, ka tiem var būt vairāk nekā divas ieejas (Logic AND gates būs vismaz divas ieejas un vienmēr viena izeja).

3 ieejas UN vārtiem Būla vienādojums pagriežas šādi: (A.B.C) = Y, līdzīgi kā 4 ieejām un augstāk.

Patiesības tabula 3 ievades loģikai UN vārtiem:

Vairāku ievades loģika UN vārti:

Komerciāli pieejamie loģiskie un vārti ir pieejami tikai 2, 3 un 4 ieejās. Ja mums ir vairāk nekā 4 ieejas, mums ir jākasādes vārti.

Mums var būt seši ieejas loģikas UN vārti, kaskadējot 2 ieejas UN vārtus šādi:

Tagad iepriekš minētās ķēdes Būla vienādojums kļūst Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Tomēr visi minētie loģiskie noteikumi attiecas uz iepriekš minēto shēmu.

Ja jūs gatavojaties izmantot tikai 5 ieejas no iepriekš minētajām 6 ieejām UN vārtiem, mēs varam savienot pievilkšanas rezistoru jebkurā vienā tapā, un tagad tas kļūst par 5 ieejas UN vārtiem.

Divu ievades loģikas un vārtu tranzistora pamatā:

Tagad mēs zinām, kā darbojas loģika UN vārti, izveidosim 2 ieejas UN vārti, izmantojot divus NPN tranzistorus. Loģiskās IC ir konstruētas gandrīz tādā pašā veidā.

Divu tranzistoru UN vārtu shēma:

Pie izejas “Y” var pieslēgt LED, ja izeja ir augsta, gaismas diode mirgos (LED + Ve spaile pie “Y” ar 330 omu rezistoru un negatīva pret GND).

Kad mēs uzklājam augstu signālu uz divu tranzistoru pamatni, abi tranzistori ieslēdzas, + 5 V signāls būs pieejams pie T2 emitētāja, tādējādi izeja pagriežas augstu.

Ja kāds no tranzistoriem ir izslēgts, T2 izstarotājā nebūs pieejams pozitīvs spriegums, bet 1K pretestības rezistora dēļ izejā būs pieejams negatīvs spriegums, tāpēc izeja tiek dēvēta par zemu.

Tagad jūs zināt, kā izveidot savu loģiku UN vārtus.

Četru un vārtu IC 7408:

Ja vēlaties iegādāties loģiku UN vārtus no tirgus, jūs saņemsit iepriekšminēto konfigurāciju.
Tam ir 14 tapas, tapas Nr. 7 un tapas Nr. 14 ir attiecīgi GND un Vcc. To darbina ar 5V.

Pavairošanas aizkave:

Pavairošanas aizkave ir laiks, kas vajadzīgs, lai izvade mainītos no LOW uz HIGH un otrādi.
Pavairošanas aizkave no LOW uz HIGH ir 27 nanosekundes.
Pavairošanas aizkave no HIGH uz LOW ir 19 nanosekundes.
Citas parasti pieejamās vārtu IC:

• 74LS08 Quad 2 ievade
• 74LS11 trīskārša 3 ieeja
• 74LS21 divējāda 4 ieeja
• CD4081 Quad 2 ievade
• CD4073 trīskārša 3 ieeja
• CD4082 divējāda 4 ieeja

Lai iegūtu papildinformāciju, jūs vienmēr varat atsaukties uz iepriekš minēto IC datu lapu.

Kā loģika “Ekskluzīva NOR” vārtu funkcija

Šajā ierakstā mēs izpētīsim loģiku “Ex-NOR” vārti vai Exclusive-NOR vārti. Mēs apskatīsim pamata definīciju, simbolu, patiesības tabulu, Ex-NOR ekvivalentu shēmu, Ex-NOR realizāciju, izmantojot loģika NAND vārti un visbeidzot, mēs veiksim pārskatu par quad 2 ievades Ex-OR vārtu IC 74266.

Kas ir “Exclusive NOR” vārti?

Tie ir elektroniskie vārti, kuru izeja pagriežas kā “augsta” vai “1” vai “patiesa” vai dod “pozitīvu signālu”, ja ieejām ir pāra loģikas skaitlis “1s” (vai “patiess”, “augsts” vai “ pozitīvs signāls ”).

Piemēram: Sakiet ekskluzīvu NOR vārtu ar “n” ieeju skaitu, ja ieejas ir loģiskas “HIGH” ar 2 vai 4 vai 6 ieejām (pāra ieejas skaits “1s”), izeja pagriežas “HIGH”.

Pat ja mēs ieejas tapām nepiemērojam loģiku “augsts” (t.i., nulles loģikas “HIGH” un visu loģiku “LOW”), joprojām “nulle” ir pāra skaitlis, un izeja pagriežas “HIGH”.
Ja lietotais loģikas “1s” skaits ir ODD, izeja pagriežas “LOW” (vai “0” vai “false” vai “negatīvs signāls”).

Tas ir pretstatā loģiskajiem “Exclusive OR” vārtiem, kur to izeja pagriežas “HIGH”, kad ieejas ir ODD loģikas skaits “1s”.
Piezīme:

Termini “augsts”, “1”, “pozitīvs signāls”, “patiess” būtībā ir vienādi (pozitīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota pozitīvais signāls).

Termini “LOW”, “0”, “negatīvs signāls”, “false” būtībā ir vienādi (negatīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota negatīvais signāls).

Logic “Exclusive NOR” vārtu ilustrācija:

“Exclusive NOR” vārtu ekvivalenta shēma:

Iepriekš minētā ir ekvivalenta shēma loģikai Ex-NOR, kas būtībā ir loģisko “ekskluzīvo VAI” vārtu un loģisko “NAV” vārtu kombinācija.
Šeit “A” un “B” ir divas ieejas, un tiek izvadīts “Y”.
Būla izteiksme loģikai Ex-NOR gate: Y = (AB) ̅ + AB.
Ja “A” ir “1” un “B” ir “1”, izeja ir ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = “1” vai “HIGH”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “1”, izeja ir ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = “0” vai “LOW”
Ja “A” ir “1” un “B” ir “0”, izeja ir ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = “0” vai “LOW”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “0”, izeja ir ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = “1” vai “HIGH”
Iepriekš minētie nosacījumi ir vienkāršoti patiesības tabulā.

Patiesības tabula (divas ievades):

3 ieejas ekskluzīvie NOR vārti:

3 ieejas Ex-NOR vārtu ilustrācija:

Patiesības tabula 3 ievades loģikas EX-OR vārtiem:

3 ieejas Ex-NOR vārtiem Būla vienādojums kļūst par: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Loģika “Ex-NOR” vārti nav fundamentāli loģiski vārti, bet gan dažādu loģisko vārtu kombinācija. Ex-NOR vārtus var realizēt, izmantojot loģiskos “OR” vārtus, loģiskos “AND” vārtus un loģiskos “NAND” vārtus šādi:

Ekvivalenta shēma “Exclusive NOR” vārtiem:

Iepriekš minētajam dizainam ir būtisks trūkums, lai izveidotu vienu Ex-NOR vārtu, mums ir nepieciešami 3 dažādi loģiskie vārti. Bet mēs varam pārvarēt šo problēmu, ieviešot Ex-NOR vārtus tikai ar loģiskiem “NAND” vārtiem, tas ir arī ekonomiski izgatavojams.

Ekskluzīvi NOR vārti, izmantojot NAND vārtus:

Ekskluzīvie NOR vārti tiek izmantoti, lai veiktu sarežģītus skaitļošanas uzdevumus, piemēram, aritmētiskās darbības, bināros saskaitītājus, bināros atņemšanas, paritātes pārbaudītājus, un tos izmanto kā ciparu salīdzinātājus.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Ja vēlaties iegādāties loģiskus Ex-NOR gate no tirgus, jūs nokļūsit iepriekš minētajā DIP konfigurācijā.
Tam ir 14 tapas, tapas Nr. 7 un tapas Nr. 14 ir attiecīgi GND un Vcc. To darbina ar 5V.

Pavairošanas aizkave:

Pavairošanas aizkave ir laiks, kas vajadzīgs, lai pēc ievades ievadīšanas produkcija mainītos no LOW uz HIGH un otrādi.

Pavairošanas aizkave no LOW uz HIGH ir 23 nanosekundes.

Pavairošanas aizkave no HIGH uz LOW ir 23 nanosekundes.

Parasti pieejamie “EX-NOR” vārtu IC:
74LS266 Quad 2 ievade
CD4077 Quad 2 ievade

Kā darbojas NAND vārti

Zemāk esošajā skaidrojumā mēs izpētīsim NAND vārtu digitālo loģiku. Mēs aplūkosim pamatdefinīciju, simbolu, patiesības tabulu, vairāku ievades NAND vārtus, būvēsim uz tranzistoriem balstītus 2 ieejas NAND vārtus, dažādus loģiskos vārtus, izmantojot tikai NAND vārtus, un visbeidzot mēs veiksim pārskatu par NAND vārtiem IC 7400.

Kas ir loģikas “NAND” vārti?

Tie ir elektroniskie vārti, kuru izeja pagriež “LOW” vai “0” vai “false” vai dod “negatīvu signālu”, ja visas NAND vārtu ieejas ir “augstas” vai “1” vai “true” vai “ pozitīvs signāls ”.

Piemēram: Sakiet NAND vārti ar “n” ieeju skaitu, ja visas ieejas ir “augstas”, izeja pagriežas “LOW”. Pat ja viena ieeja ir “LOW” vai “0” vai “false” vai “negatīvs signāls”, izeja pagriežas uz “HIGH” vai “1” vai “true” vai dod “pozitīvu signālu”.

Piezīme:

Termini “augsts”, “1”, “pozitīvs signāls”, “patiess” būtībā ir vienādi (pozitīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota pozitīvais signāls).
Termini “LOW”, “0”, “negatīvs signāls”, “false” būtībā ir vienādi (negatīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota negatīvais signāls).

Logic NAND vārtu simbola ilustrācija:

Šeit “A” un “B” ir divas ieejas, un tiek izvadīts “Y”.

Šis simbols ir “AND” vārti ar inversijas “o”.

Loģiskā “NAND” vārtu ekvivalenta shēma:

Loģiskie NAND vārti ir loģisko vārtu “AND” un “NOT” vārtu kombinācija.

Būla izteiksme loģiskajiem NAND vārtiem: Izeja “Y” ir divu ieeju “A” un “B” papildinošs reizinājums. Y = ((A.B) ̅)

Būla reizinājumu apzīmē ar punktu (.), Bet komplementāru (inversiju) pār burtu attēlo josla (-).

Ja “A” ir “1” un “B” ir “1”, izeja ir ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = “0” vai “LOW”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “1”, izeja ir ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = “1” vai “HIGH”
Ja “A” ir “1” un “B” ir “0”, izeja ir ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = “1” vai “HIGH”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “0”, izeja ir ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = “1” vai “HIGH”

Iepriekš minētie nosacījumi ir vienkāršoti patiesības tabulā.

Patiesības tabula (divas ievades):

3 ievades “NAND” vārti:

3 ieejas NAND vārtu ilustrācija:

Logic NAND vārtiem var būt ‘n’ ieeju skaits, kas nozīmē, ka tiem var būt vairāk nekā divas ieejas

(Logic NAND vārtiem būs vismaz divas ieejas un vienmēr viena izeja).
3 ieejas NAND vārtiem Būla vienādojums pagriežas šādi: ((A.B.C) ̅) = Y, līdzīgi kā 4 ieejām un augstāk.

Patiesības tabula3 ieejas loģikas NAND vārtiem:

Vairāku ievades loģikas NAND vārti:

Komerciāli pieejamie Logic NAND vārti ir pieejami tikai 2, 3 un 4 ieejās. Ja mums ir vairāk nekā 4 ieejas, mums ir jākasādes vārti.
Piemēram, mums var būt četri ievades loģikas NAND vārti, kaskādējot divus divus ieejas NAND vārtus šādi:

Tagad iepriekš minētās ķēdes Būla vienādojums kļūst Y = ((A.B.C.D) ̅)

Tomēr visi minētie loģiskie noteikumi attiecas uz iepriekš minēto shēmu.

Ja jūs gatavojaties izmantot tikai 3 ieejas no iepriekš minētajiem 4 ieejas NAND vārtiem, mēs varam savienot pievilkšanas rezistoru ar jebkuru vienu tapu, un tagad tas kļūst par 3 ieejas NAND vārtiem.

Divu ievades loģisko NAND vārtu tranzistora bāzes:

Tagad mēs zinām, kā darbojas loģiski NAND vārti, izveidosim 2 ieejas NAND vārtus, izmantojot divus

NPN tranzistori. Loģiskās IC ir konstruētas gandrīz tādā pašā veidā.
Divu tranzistoru NAND vārtu shēma:

Pie izejas “Y” var pieslēgt LED, ja izeja ir augsta, gaismas diode mirgos (LED + Ve spaile pie “Y” ar 330 omu rezistoru un negatīva pret GND).

Pieliekot augstu signālu divu tranzistoru pamatnei, abi tranzistori ieslēdzas, zemējuma signāls būs pieejams pie T1 kolektora, tādējādi izeja pagriežas “LOW”.

Ja kāds no tranzistoriem ir IESLĒGTS, ti, pamatnei tiek izmantots “LOW” signāls, T1 kolektorā nebūs pieejams zemējuma signāls, bet 1K pievilkšanas rezistora dēļ pozitīvs signāls būs pieejams izejā un izeja pagriezīsies “AUGSTS”.

Tagad jūs zināt, kā izveidot savus loģiskos NAND vārtus.

Dažādi loģiskie vārti, izmantojot NAND gate:

NAND vārti ir pazīstami arī kā “universālie loģiskie vārti”, jo ar šiem vienajiem vārtiem mēs varam izveidot jebkuru Būla loģiku. Šī ir priekšrocība, lai izgatavotu IC ar dažādām loģiskām funkcijām, un vienu vārtu izgatavošana ir ekonomiska.

Iepriekš minētajās shēmās ir parādīti tikai 3 vārtu veidi, bet mēs varam izveidot jebkuru Būla loģiku.

Quad NAND vārti IC 7400:

Ja vēlaties tirgū nopirkt loģiskus NAND vārtus, jūs nokļūsit iepriekš minētajā DIP konfigurācijā.
Tam ir 14 tapas, tapas Nr. 7 un tapas Nr. 14 ir attiecīgi GND un Vcc. To darbina ar 5V.

Pavairošanas aizkave:

Pavairošanas aizkave ir laiks, kas vajadzīgs, lai pēc ievades ievadīšanas izvade mainītos no LOW uz HIGH un otrādi.

Pavairošanas kavēšanās no LOW uz HIGH ir 22 nanosekundes.
Pavairošanas aizkave no HIGH uz LOW ir 15 nanosekundes.
Ir pieejamas vairākas citas NAND vārtu IC:

• 74LS00 četrkodolu 2 ieeja
• 74LS10 Trīskārša 3 ieeja
• 74LS20 Divkārša 4 ieeja
• 74LS30 Viena 8 ieeju
• CD4011 Quad 2 ievade
• CD4023 Trīskārša 3 ieeja
• CD4012 Divkārša 4 ieeja

Kā darbojas NOR vārti

Šeit mēs izpētīsim digitālo loģiku NOR gate. Mēs aplūkosim pamatdefinīciju, simbolu, patiesības tabulu, vairāku ieeju NOR vārtus, mēs būvēsim uz tranzistoriem balstītus 2 ieejas NOR vārtus, dažādus loģiskos vārtus, izmantojot tikai NOR vārtus, un visbeidzot mēs veiksim pārskatu par NOR vārtiem IC 7402.

Kas ir loģikas “NOR” vārti?

Tie ir elektroniskie vārti, kuru izeja pagriež “HIGH” vai “1” vai “true” vai dod “pozitīvu signālu”, ja visas NOR vārtu ieejas ir “LOW” vai “0” vai “false” vai “false”. negatīvs signāls ”.

Piemēram: Sakiet NOR vārti ar “n” ieeju skaitu, ja visas ieejas ir “LOW”, izeja pagriežas “HIGH”. Pat ja viena ieeja ir “HIGH” vai “1” vai “patiess” vai “pozitīvs signāls”, izeja pagriež “LOW” vai “0” vai “false” vai dod “negatīvu signālu”.

Piezīme:

Termini “augsts”, “1”, “pozitīvs signāls”, “patiess” būtībā ir vienādi (pozitīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota pozitīvais signāls).
Termini “LOW”, “0”, “negatīvs signāls”, “false” būtībā ir vienādi (negatīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota negatīvais signāls).

Logic NOR vārtu simbola ilustrācija:

Šeit “A” un “B” ir divas ieejas, un tiek izvadīts “Y”.

Šis simbols ir “OR” vārti ar inversijas “o”.

Loģiskā “NOR” vārtu ekvivalenta shēma:

Loģiskie NOR vārti ir loģisko “OR” vārtu un loģisko “NOT” vārtu kombinācija.

Būla izteiksme loģikai NOR vārti: Izeja “Y” ir divu ieeju “A” un “B” papildinājums. Y = ((A + B) ̅)

Būla papildinājums tiek apzīmēts ar (+), bet komplementārs (inversija) tiek parādīts ar joslu (-) virs burta.

Ja “A” ir “1” un “B” ir “1”, izeja ir ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = “0” vai “LOW”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “1”, izeja ir ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = “0” vai “LOW”
Ja “A” ir “1” un “B” ir “0”, izeja ir ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = “0” vai “LOW”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “0”, izeja ir ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = “1” vai “HIGH”

Iepriekš minētie nosacījumi ir vienkāršoti patiesības tabulā.

Patiesības tabula (divas ievades):

3 ievades “NOR” vārti:

3 ieejas NOR vārtu ilustrācija:

Logic NOR vārtiem var būt ‘n’ ieeju skaits, kas nozīmē, ka tiem var būt vairāk nekā divas ieejas (Logic NOR vārtiem būs vismaz divas ieejas un vienmēr viena izeja).

3 ieejas NOR vārtiem Būla vienādojums pagriežas šādi: ((A + B + C) ̅) = Y, līdzīgi kā 4 ieejām un augstāk.

Patiesības tabula 3 ieejas loģikas NOR vārtiem:

Vairāku ieeju loģika NOR vārti:

Komerciāli pieejamie Logic NOR vārti ir pieejami tikai 2, 3 un 4 ieejās. Ja mums ir vairāk nekā 4 ieejas, mums ir jākasādes vārti.
Piemēram, mums var būt četri ievades loģikas NOR vārti, kaskādējot 5 divus NOR ieejas vārtus šādi:

Tagad iepriekš minētās ķēdes Būla vienādojums kļūst Y = ((A + B + C + D) ̅)

Tomēr visi minētie loģiskie noteikumi attiecas uz iepriekš minēto shēmu.

Ja jūs gatavojaties izmantot tikai 3 ieejas no iepriekš minētajiem 4 ieejas NOR vārtiem, mēs varam savienot nolaižamo rezistoru ar jebkuru no tapām, un tagad tas kļūst par 3 ieejas NOR vārtiem.

Uz tranzistora balstīti divi ieejas loģikas NOR vārti

Tagad mēs zinām, kā darbojas loģiski NOR vārti, izveidosim 2 ieejas NOR vārtus, izmantojot divus NPN tranzistorus. Loģiskās IC ir konstruētas gandrīz tādā pašā veidā.
Divu tranzistoru NOR vārtu shēma:

Pie izejas “Y” var pieslēgt LED, ja izeja ir augsta, gaismas diode mirgos (LED + Ve spaile pie “Y” ar 330 omu rezistoru un negatīva pret GND).

Kad mēs uzklājam “HIGH” signālu divu tranzistoru pamatnei, abi tranzistori ieslēdzas un zemējuma signāls būs pieejams pie T1 un T2 kolektora, tādējādi izeja pagriežas “LOW”.

Ja mēs pielietojam “HIGH” jebkuram no tranzistoriem, negatīvais signāls joprojām būs pieejams izejā, padarot izeju “LOW”.

Ja mēs uzklājam “LOW” signālu divu tranzistoru pamatnei, abi izslēdzas, bet pievilkšanas rezistora dēļ izeja pagriežas “HIGH”.
Tagad jūs zināt, kā konstruēt savus loģiskos NOR vārtus.

Dažādi loģiskie vārti, izmantojot NOR gate:

PIEZĪME: NAND un NOR ir divi vārti, kurus citādi sauc par universālajiem vārtiem.

NOR vārti ir arī “universālie loģiskie vārti”, jo ar šiem vienajiem vārtiem mēs varam izveidot jebkuru Būla loģiku. Tā ir priekšrocība, ražojot IC ar dažādām loģiskām funkcijām, un vienu vārtu izgatavošana ir ekonomiska, tas pats attiecas arī uz NAND vārtiem.

Iepriekš minētajās shēmās ir parādīti tikai trīs veidu vārti, bet mēs varam izveidot jebkuru Būla loģiku.
Quad NOR vārti IC 7402:

Ja vēlaties tirgū nopirkt loģiskus NOR vārtus, jūs nokļūsit iepriekš minētajā DIP konfigurācijā.
Tam ir 14 tapas, tapas Nr. 7 un tapas Nr. 14 ir attiecīgi GND un Vcc. To darbina ar 5V.

Pavairošanas aizkave:

Pavairošanas aizkave ir laiks, kas vajadzīgs, lai pēc ievades ievadīšanas izvade mainītos no LOW uz HIGH un otrādi.

Pavairošanas kavēšanās no LOW uz HIGH ir 22 nanosekundes.
Pavairošanas aizkave no HIGH uz LOW ir 15 nanosekundes.
Ir pieejamas vairākas citas NOR vārtu IC:

• 74LS02 Quad 2 ievade
• 74LS27 Trīskārša 3 ieeja
• 74LS260 Divkārša 4 ieeja
• CD4001 Quad 2 ievade
• CD4025 Trīskārša 3 ieeja
• CD4002 Divkārša 4 ieeja

Loģika NAV vārti

Šajā amatā mēs izpētīsim loģiku “NAV” vārti. Mēs uzzināsim par tā pamata definīciju, simbolu, patiesības tabulu, NAND un NOR vārtu ekvivalentiem, Schmitt invertoriem, Schmitt NOT vārtu oscilatoriem, NOT vārtiem, izmantojot tranzistoru, un visbeidzot mēs aplūkosim loģisko NOT vārtu invertoru IC 7404.

Pirms sākam izpētīt loģikas NAV vārtu detaļas, kuras sauc arī par digitālajiem invertoriem, nedrīkst sajaukt ar “strāvas invertoriem”, kurus izmanto saules enerģijas vai rezerves barošanas avotos mājās vai birojā.

Kas ir loģika “NAV” vārti?

Tas ir vienas ieejas un vienas izejas loģikas vārti, kuru izeja tiek papildināta ar ieeju.

Iepriekšminētā definīcija nosaka, ka, ja ieeja ir “HIGH” vai “1” vai “true” vai “pozitīvs signāls”, izeja būs “LOW” vai “0” vai “false” vai “negatīvs signāls”.

Ja ieeja ir “LOW” vai “0” vai “false” vai “negatīvs signāls”, izeja tiek invertēta uz “HIGH” vai “1” vai “true” vai “pozitīvu signālu”

Piezīme:

Termini “augsts”, “1”, “pozitīvs signāls”, “patiess” būtībā ir vienādi (pozitīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota pozitīvais signāls).
Termini “LOW”, “0”, “negatīvs signāls”, “false” būtībā ir vienādi (negatīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota negatīvais signāls).

Logic NOT Gate ilustrācija:

Pieņemsim, ka “A” ir ieeja un “Y” ir izeja, loģikas NAV vārtiem Būla vienādojums ir: Ā = Y.

Vienādojums norāda, ka izeja ir ieejas inversija.

Patiesības tabula loģikai NAV vārti:

Bez vārtiem vienmēr būs viena ieeja (un vienmēr būs viena izeja), un tā tiek klasificēta kā lēmumu pieņemšanas ierīce. Simbols “o” trijstūra galā apzīmē papildinājumu vai inversiju.

Šis simbols “o” neaprobežojas tikai ar loģiskajiem vārtiem “NOT”, bet to var izmantot arī jebkurš loģiskais vārts vai jebkura digitālā shēma. Ja ievadā ir “o”, tas norāda, ka ievade ir aktīva - zema.
Aktīvs-zems: izeja kļūst aktīva (aktivizējot tranzistoru, LED vai releju utt.), Kad tiek dota “LOW” ieeja.

NAND un NOR vārtu ekvivalents:

“NOT” vārtus var izveidot, izmantojot loģiskos “NAND” un loģiskos “NOR” vārtus, savienojot visus ieejas tapas, tas attiecas uz vārtiem ar 3, 4 un augstākām ieejas tapām.

Uz tranzistora bāzes loģikas vārti “NOT”:

Loģiku “NOT” var konstruēt ar NPN tranzistoru un 1K rezistoru. Ja tranzistora pamatnei tiek piemērots signāls “HIGH”, zeme tiek savienota ar tranzistora kolektoru, tādējādi izeja pagriežas “LOW”.

Ja mēs uzliekam “LOW” signālu tranzistora pamatnei, tranzistors paliek Izslēgts un nav savienots ar zemi, bet izvades rezistors, kas savienots ar Vcc, izvadi izvelk “HIGH”. Tādējādi mēs varam izveidot loģiskus vārdus “NĒ”, izmantojot tranzistoru.

Šmita invertori:

Mēs izpētīsim šo koncepciju ar automātisku akumulatora lādētāju, lai izskaidrotu Schmitt invertoru izmantošanu un darbību. Ņemsim par litija jonu akumulatora uzlādes procedūras piemēru.

3,7 V litija jonu akumulators tiek uzlādēts, ja akumulators sasniedz 3 V līdz 3,2 V, akumulatora spriegums uzlādes laikā pakāpeniski palielinās, un akumulators ir jāatslēdz pie 4,2 V. Pēc uzlādes akumulatora atvērtās ķēdes spriegums samazinās ap 4,0 V .

Sprieguma sensors mēra izslēgšanas robežu un iedarbina releju, lai pārtrauktu uzlādi. Bet, kad spriegums nokrītas zem 4,2 V, lādētājs nosaka, ka tas nav uzlādēts, un sāk uzlādi līdz 4,2 V un izslēgšanās brīdim, atkal akumulatora spriegums nokrītas līdz 4,0 V un atkal sāk uzlādi, un šis neprāts atkal un atkal cikliski.

Tas ātri iznīcinās akumulatoru. Lai novērstu šo problēmu, mums ir nepieciešams zemāks sliekšņa līmenis vai “LTV”, lai akumulators netiktu palaists, kamēr akumulators nenokrīt līdz 3 V līdz 3,2 V. Augšējais sliekšņa spriegums jeb “UTV” ir 4.2V šajā piemērā.

Schmitt invertors tiek veikts, lai pārslēgtu izejas stāvokli, kad spriegums šķērso augšējo sliekšņa spriegumu, un tas paliek nemainīgs, līdz ieeja sasniedz zemāko sliekšņa spriegumu.

Līdzīgi, kad ieeja šķērso zemāko sliekšņa spriegumu, izeja paliek nemainīga, līdz ieeja sasniedz augšējo sliekšņa spriegumu.

Tas nemainīs savu stāvokli starp LTV un UTV.

Tāpēc šī iemesla dēļ ieslēgšana / izslēgšana būs daudz vienmērīgāka, un tiks noņemta nevēlama svārstība, kā arī ķēde būs izturīgāka pret elektrisko troksni.

Šmits NAV vārtu oscilators:

Iepriekš minētā shēma ir oscilators, kas rada kvadrātveida vilni ar 33% darba ciklu. Sākotnēji kondensators ir izlādējies, un zemējuma signāls būs pieejams pie NOT vārtu ieejas.

Izeja kļūst pozitīva un uzlādē kondensatoru caur rezistoru “R”, kondensators uzlādējas līdz invertora augšējam sliekšņa spriegumam un maina stāvokli, izeja pagriežas negatīvā signālā un kondensators sāk izlādēties caur rezistoru “R”, līdz kondensatora spriegums sasniedz apakšējais sliekšņa līmenis un mainās stāvoklis, izeja kļūst pozitīva un uzlādē kondensatoru.

Šis cikls atkārtojas, kamēr ķēdei tiek dota strāvas padeve.

Iepriekšminētā oscilatora frekvenci var aprēķināt: F = 680 / RC

Kur F ir frekvence.
R ir pretestība omos.
C ir kapacitāte faradā.
Kvadrātveida viļņu pārveidotājs:

Iepriekš minētā shēma sinusoidālā signāla pārveidos par kvadrātveida viļņu, faktiski visus analogos viļņus var pārveidot par kvadrātveida viļņiem.

Abi rezistori R1 un R2 darbojas kā sprieguma dalītājs, tas tiek izmantots, lai iegūtu novirzes punktu, un kondensators bloķē visus līdzstrāvas signālus.

Ja ieejas signāls pārsniedz augšējā sliekšņa līmeni vai zem zemākā sliekšņa līmeņa, izeja pagriežas

LOW vai HIGH atbilstoši signālam, tas rada kvadrātveida vilni.

IC 7404 NAV vārtu pārveidotājs:

IC 7404 ir viena no visbiežāk izmantotajām loģikām NOT gate gate. Tam ir 14 tapas, tapa Nr. 7 ir slīpēta, bet tapa Nr. 14 ir Vcc. Darba spriegums ir no 4,5V līdz 5V.

Pavairošanas aizkave:

Pavairošanas aizkave ir laiks, kas vārtiem vajadzīgs, lai apstrādātu izvadi pēc ievades ievadīšanas.
Loģiski, ka vārdam “NOT” vārti aizņem apmēram 22 nano sekundes, lai mainītu stāvokli no HIGH uz LOW un otrādi.

Ir vairākas citas loģikas “NAV vārtu IC:

• 74LS04 Hex Inverting NOT Gate

• 74LS14 Hex Schmitt apgriešana NAV vārti

• 74LS1004 Hex invertējošie draiveri

• CD4009 Hex Inverting NOT Gate

• CD4069 Hex Inverting NOT Gate

VAI vārtu darbība

Tagad izpētīsim par digitālo loģiku VAI vārtiem. Mēs aplūkosim pamatdefinīciju, simbolu, patiesības tabulu, vairāku ieeju VAI vārti, mēs konstruēsim uz tranzistoriem balstītus 2 ieejas VAI vārtus, un visbeidzot mēs veiksim pārskatu par VAI vārtu IC 7432.

Kas ir loģika “VAI” vārti?

Tie ir elektroniskie vārti, kuru izeja pagriež “LOW” vai “0” vai “false” vai dod “negatīvu signālu”, ja visas OR vārtu ieejas ir “LOW” vai “0” vai “false” vai “false”. negatīvs signāls ”.

Piemēram: Sakiet VAI vārtu ar “n” ieeju skaitu, ja visas ieejas ir “LOW”, izeja kļūst “LOW”. Pat ja viena ieeja ir “HIGH” vai “1” vai “patiess” vai “pozitīvs signāls”, izeja pagriežas “HIGH” vai “1” vai “true” vai dod “pozitīvu signālu”.

Piezīme:

Termini “augsts”, “1”, “pozitīvs signāls”, “patiess” būtībā ir vienādi (pozitīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota pozitīvais signāls).
Termini “LOW”, “0”, “negatīvs signāls”, “false” būtībā ir vienādi (negatīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota negatīvais signāls).

Logic OR gate simbolu ilustrācija:

Šeit “A” un “B” ir divas ieejas, un tiek izvadīts “Y”.

Būla izteiksme loģikai VAI vārtiem: izeja “Y” ir divu ieeju “A” un “B” pievienošana (A + B) = Y.

Būla papildinājums tiek apzīmēts ar (+)

Ja “A” ir “1” un “B” ir “1”, izeja ir (A + B) = 1 + 1 = “1” vai “augsta”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “1”, izeja ir (A + B) = 0 + 1 = “1” vai “augsta”
Ja “A” ir “1” un “B” ir “0”, izeja ir (A + B) = 1 + 0 = “1” vai “augsta”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “0”, izeja ir (A + B) = 0 + 0 = “0” vai “zema”

Iepriekš minētie nosacījumi ir vienkāršoti patiesības tabulā.

Patiesības tabula (divas ievades):

3 ievades “OR” vārti:

3 ieejas VAI vārtu ilustrācija:

Logic OR vārtiem var būt ‘n’ ieeju skaits, kas nozīmē, ka tiem var būt vairāk nekā divas ieejas (Logic OR vārtiem būs vismaz divas ieejas un vienmēr viena izeja).

3 ievades loģikai VAI vārtiem Būla vienādojums mainās šādi: (A + B + C) = Y, līdzīgi kā 4 ieejām un augstāk.

Patiesības tabula 3 ievades loģikai VAI vārtiem:

Vairāku ievades loģika vai vārti:

Komerciāli pieejamie Logic OR vārti ir pieejami tikai 2, 3 un 4 ieejās. Ja mums ir vairāk nekā 4 ieejas, mums ir jākasādes vārti.

Mums var būt seši ievades loģika VAI vārti, kaskadējot 2 ieejas VAI vārtus šādi:

Tagad iepriekš minētās ķēdes Būla vienādojums kļūst par Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Tomēr visi minētie loģiskie noteikumi attiecas uz iepriekš minēto shēmu.

Ja jūs izmantojat tikai 5 ieejas no iepriekšminētajām 6 ieejām VAI vārtiem, mēs varam savienot nolaižamo rezistoru jebkurā vienā tapā, un tagad tas kļūst par 5 ieejas VAI vārtiem.

Divu ievades loģikas vai vārtu tranzistora pamatā:

Tagad mēs zinām, kā darbojas loģika VAI vārti, izveidosim 2 ieejas VAI vārti, izmantojot divus NPN tranzistorus. Loģiskās IC ir konstruētas gandrīz tādā pašā veidā.

Divu tranzistoru vai vārtu shēma:

Pie izejas “Y” var pieslēgt LED, ja izeja ir augsta, gaismas diode mirgos (LED + Ve spaile pie “Y” ar 330 omu rezistoru un negatīva pret GND).

Pielietojot LOW signālu divu tranzistoru pamatnei, abi tranzistori izslēdzas, zemējuma signāls būs pieejams pie T2 / T1 emitētāja, izmantojot 1k nolaižamo rezistoru, tādējādi izeja pagriežas LOW.

Ja kāds no tranzistoriem ir IESLĒGTS, pozitīvs spriegums būs pieejams pie T2 / T1 izstarotāja, tādējādi izeja pagriežas HIGH.

Tagad jūs zināt, kā izveidot savu loģiku VAI vārti.

Quad OR vārtu IC 7432:

Ja vēlaties iegādāties loģiku VAI vārti no tirgus, jūs saņemsit iepriekšminēto konfigurāciju.

Tam ir 14 tapas, tapas Nr. 7 un tapas Nr. 14 ir attiecīgi GND un Vcc. To darbina ar 5V.

Pavairošanas aizkave:

Pavairošanas aizkave ir laiks, kas vajadzīgs, lai izvade mainītos no LOW uz HIGH un otrādi.
Pavairošanas aizkave no LOW uz HIGH ir 7,4 nanosekundes pie 25 grādiem pēc Celsija.
Pavairošanas kavēšanās no HIGH uz LOW ir 7,7 nanosekundes pie 25 grādiem pēc Celsija.

• 74LS32 Quad 2 ieeja
• CD4071 Quad 2 ievade
• CD4075 trīskārša 3 ieeja
• CD4072 divējāda 4 ieeja

Ekskluzīva loģika - VAI vārti

Šajā amatā mēs izpētīsim loģisko XOR vārtu vai ekskluzīvo vai vārtu logu. Mēs aplūkosim pamatdefinīciju, simbolu, patiesības tabulu, XOR ekvivalentu shēmu, XOR realizāciju, izmantojot loģiskus NAND vārtus, un visbeidzot, mēs veiksim pārskatu par quad 2 ievades Ex-OR vārtu IC 7486.

Iepriekšējos ierakstos mēs uzzinājām par trim fundamentāliem loģikas vārtiem “AND”, “OR” un “NOT”. Mēs arī uzzinājām, ka, izmantojot šos trīs pamata vārtus, mēs varam uzbūvēt divus jaunus loģiskos vārtus “NAND” un “NOR”.

Ir vēl divi loģiskie vārti, lai gan šie divi nav pamata vārti, bet to veido citu loģisko vārtu kombinācija, un tā Būla vienādojums ir tik svarīgs un ļoti noderīgs, ka to uzskata par atšķirīgiem loģiskiem vārtiem.

Šie divi loģiskie vārti ir “Exclusive OR” vārti un “Exclusive NOR”. Šajā amatā mēs izpētīsim tikai loģiku Ekskluzīvi VAI vārti.

Kas ir vārti “Ekskluzīvi VAI”?

Tie ir elektroniskie vārti, kuru izeja pagriežas uz “augstu” vai “1” vai “patiesa” vai izdod “pozitīvu signālu”, ja abas loģiskās ieejas viena no otras atšķiras (tas attiecas tikai uz divām 2 ieejām Ex -VAI vārti).

Piemēram: Sakiet ekskluzīvu VAI vārtu ar “divām” ieejām, ja viena no ieejas tapām A ir “HIGH” un ievades tapa B ir “LOW”, tad izeja kļūst “HIGH” vai “1” vai “true” vai “Pozitīvs signāls”.

Ja abas ieejas ir vienāda loģiskā līmeņa, t.i., abas tapas “HIGH” vai abas “LOW”, izeja pagriežas “LOW” vai “0” vai “false” vai “negatīvs signāls”.

Piezīme:

Termini “augsts”, “1”, “pozitīvs signāls”, “patiess” būtībā ir vienādi (pozitīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota pozitīvais signāls).

Termini “LOW”, “0”, “negatīvs signāls”, “false” būtībā ir vienādi (negatīvais signāls ir akumulatora vai barošanas avota negatīvais signāls).

Logic Exclusive OR gate ilustrācija:

Šeit “A” un “B” ir divas ieejas, un tiek izvadīts “Y”.

Būla izteiksme loģikai Ex-OR gate: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Ja “A” ir “1” un “B” ir “1”, izeja ir (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = “1” vai “LOW”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “1”, izeja ir (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = “1” vai “HIGH”
Ja “A” ir “1” un “B” ir “0”, izeja ir (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = “1” vai “HIGH”
Ja “A” ir “0” un “B” ir “0”, izeja ir (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = “0” vai “zema”
Iepriekš minētie nosacījumi ir vienkāršoti patiesības tabulā.

Patiesības tabula (divas ievades):

Iepriekš minētajās divās ievades loģikās Ex-OR gate, ja abas ieejas ir atšķirīgas, t.i., “1” un “0”, izeja pagriežas “HIGH”. Bet ar 3 vai vairāk ievades loģiku Ex-OR vai vispārīgi, Ex-OR izeja pagriež “HIGH” tikai tad, kad vārtiem tiek piemērots ODD loģikas numurs “HIGH”.

Piemēram: Ja mums ir 3 ieejas Ex-OR vārti, ja loģiku “HIGH” lietojam tikai vienai ieejai (nepāra skaitlis “1”), izeja pagriežas “HIGH”. Ja lietojam loģiku “HIGH” divām ieejām (tas ir pāra loģikas “1” skaits), izeja kļūst “LOW” utt.

3 ieejas ekskluzīvi VAI vārti:

3 ieejas EX-OR vārtu ilustrācija:

Patiesības tabula 3 ievades loģikas EX-OR vārtiem:

3 ieejas Ex-OR vārtiem Būla vienādojums kļūst par: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Kā jau iepriekš aprakstījām, loģiskie vārti “Ex-OR” nav loģiskie vārti, bet gan dažādu loģisko vārtu kombinācija. Ex-OR vārti var tikt realizēti, izmantojot loģisko “OR” vārtu, loģisko “AND” vārtu un loģisko “NAND” vārtu darbību šādi:

Ekvivalenta ķēde vārtiem “Exclusive OR”:

Iepriekš minētajam dizainam ir būtisks trūkums, lai izveidotu vienu Ex-OR vārtu, mums ir nepieciešami 3 dažādi loģiskie vārti. Bet mēs varam pārvarēt šo problēmu, ieviešot Ex-OR vārtiņus tikai ar loģiskiem NAND vārtiem, tas ir arī ekonomiski izgatavojams.

Ekskluzīvi VAI vārti, izmantojot NAND vārtus:

Ekskluzīvi VĀRTI vārti tiek izmantoti sarežģītu skaitļošanas uzdevumu veikšanai, piemēram, aritmētiskām darbībām, pilniem skaitītājiem, puspiekabēm, tas var arī nodrošināt izpildes funkcionalitāti.

Logic Exclusive OR Gate IC 7486:

Ja vēlaties iegādāties loģiskus Ex-OR gate no tirgus, jūs nokļūsit iepriekš minētajā DIP konfigurācijā.
Tam ir 14 tapas, tapas Nr. 7 un tapas Nr. 14 ir attiecīgi GND un Vcc. To darbina ar 5V.

Pavairošanas aizkave:

Pavairošanas aizkave ir laiks, kas vajadzīgs, lai pēc ievades ievadīšanas produkcija mainītos no LOW uz HIGH un otrādi.
Pavairošanas aizkave no LOW uz HIGH ir 23 nanosekundes.
Pavairošanas aizkave no HIGH uz LOW ir 17 nanosekundes.

Parasti pieejamās vārtu IC “EX-OR”:

• 74LS86 Quad 2 ievade
• CD4030 Quad 2 ievade

Es ceru, ka iepriekš sniegtais detalizētais skaidrojums, iespējams, ir palīdzējis jums saprast, kas ir loģiskie vārti un kā darbojas loģiskie vārti, ja jums joprojām ir kādi jautājumi? Lūdzu, izsakiet komentāru sadaļā, jūs varat saņemt ātru atbildi.