כיצד פועלים שערי לוגיקה

בפוסט זה אנו הולכים להבין באופן מקיף לגבי שערי לוגיקה ועבודתו. אנו נסתכל על ההגדרה הבסיסית, הסמל, טבלת האמת, שערי קלט מרובים, נבנה גם שווי ערך מבוסס טרנזיסטור ולבסוף ניקח סקירה על מגוון ICOS רלוונטיים שונים.

מהם שערי לוגיקה

שער לוגי במעגל אלקטרוני יכול לבוא לידי ביטוי כיחידה פיזית המיוצגת באמצעות פונקציה בוליאנית.

במילים אחרות, שער לוגי נועד לבצע פונקציה לוגית באמצעות תשומות בינאריות בודדות או יותר וליצור פלט בינארי יחיד.

שערי לוגיקה אלקטרוניים מוגדרים ומבוצעים ביסודם באמצעות גושי מוליכים למחצה או אלמנטים כגון דיודות או טרנזיסטורים הפועלים כמו מתגי הפעלה / כיבוי בעלי דפוס מיתוג מוגדר היטב. שערים לוגיים מקלים על מפלת השערים כך שהם מאפשרים בקלות הרכב פונקציות בוליאניות, מה שמאפשר ליצור מודלים פיזיים של כל ההיגיון הבוליאני. זה מאפשר עוד יותר לאלגוריתמים ולמתמטיקה הניתנים לכתיבה באמצעות לוגיקה בוליאנית.

מעגלים לוגיים עשויים להשתמש באלמנטים של מוליכים למחצה בטווח של מולטיפלקסרים, רגיסטרים, יחידות לוגיקה אריתמטיות (ALU), וזיכרון מחשב, ואפילו מיקרו-מעבדים, הכוללים עד 100 מאות מיליוני שערי לוגיקה. ביישום של היום, תמצאו בעיקר טרנזיסטורים עם אפקט שדה (FET), המשמשים לייצור שערים לוגיים, דוגמה טובה להיות טרנזיסטורי אפקט שדה מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה או MOSFET.

נתחיל בהדרכה עם לוגיקה ושערים.

מהו שער ההיגיון 'AND'?

זהו שער אלקטרוני, שתפוקתו הופכת ל'גבוהה 'או' 1 'או' אמיתית 'או נותנת' אות חיובי 'כאשר כל הקלטים של שערים AND הם' גבוהים 'או' 1 'או' נכון 'או' אות חיובי ”.
לדוגמא: אמור בשער AND עם מספר 'כניסות', אם כל הקלטים 'גבוהים' הפלט הופך ל'גבוה '. גם אם קלט אחד הוא 'LOW' או '0' או 'false' או 'אות שלילי', הפלט הופך ל 'LOW' או '0' או 'false' או נותן 'אות שלילי'.

פתק:
המונח 'גבוה', '1', 'אות חיובי', 'נכון' זהים למעשה (אות חיובי הוא האות החיובי של הסוללה או של ספק הכוח).
המונח 'LOW', '0', 'אות שלילי', 'false' זהה למעשה (אות שלילי הוא האות השלילי של הסוללה או ספק הכוח).

איור של סמל לוגיקה ושער:

כאן 'A' ו- 'B' הם שתי הכניסות ו- 'Y' הוא פלט.
הביטוי הבוליאני ללוגיקה AND שער: הפלט 'Y' הוא הכפל של שתי התשומות 'A' ו- 'B'. (A.B) = Y.
הכפל הבוליאני מסומן בנקודה (.)
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא (A.B) = 1 x 1 = '1' או 'גבוה'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא (A.B) = 0 x 1 = '0' או 'נמוך'
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא (A.B) = 1 x 0 = '0' או 'נמוך'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא (A.B) = 0 x 0 = '0' או 'נמוך'

התנאים הנ'ל פשוטים בטבלת האמת.

טבלת האמת (שתי קלט):

שער 'AND' עם 3 קלט:

איור של 3 קלט ושער:

לוגיקה AND שערים יכולים להיות מספר 'כניסות', מה שאומר שיכולים להיות יותר משתי כניסות (לוגיקה AND שערים יהיו לפחות שני כניסות ותמיד יציאה אחת).

עבור שער של 3 כניסות ו- AND המשוואה הבוליאנית הופכת כך: (A.B.C) = Y, באופן דומה עבור 4 כניסות ומעלה.

טבלת האמת עבור 3 לוגיקה קלט ושער:

לוגיקה מרובת קלט ושערים:

שערי לוגיקה AND זמינים מסחרית זמינים רק בכניסה 2, 3 ו -4. אם יש לנו יותר מ -4 קלט, עלינו לזרום את השערים.

אנו יכולים לקבל שישה לוגיקה וכניסה קלט על ידי מפל בשני הכניסה והשערים כדלקמן:

כעת המשוואה הבוליאנית עבור המעגל הנ'ל הופכת ל- Y = (A.B). (C.D). (E.F)

ובכל זאת, כל הכללים ההגיוניים שהוזכרו חלים על המעגל הנ'ל.

אם אתה מתכוון להשתמש ב -5 כניסות בלבד מבין 6 הכניסות והשערים שלעיל, אנו יכולים לחבר נגד משיכה בכל סיכה אחת וכעת הוא הופך להיות 5 כניסות ושער.

טרנזיסטור מבוסס שני כניסות לוגיקה וכניסה:

עכשיו אנחנו יודעים, איך לוגיקה ו- AND מתפקד, בואו נבנה שער עם 2 כניסות ו- AND באמצעות שני טרנזיסטורי NPN. ICs ההיגיון בנויים כמעט באותה צורה.

שני סכמטי טרנזיסטור ושער:

ביציאה 'Y' ניתן לחבר נורית אם הפלט גבוה נורית ה- LED זוהרת (מסוף LED + Ve ב- 'Y' עם נגן 330 אוהם ושלילי ל- GND).

כאשר אנו מחילים אות גבוה על בסיס שני הטרנזיסטורים, שני הטרנזיסטורים נדלקים, האות + 5V יהיה זמין בפולט ה- T2, וכך הפלט הופך גבוה.

אם אחד מהטרנזיסטורים כבוי, לא יהיה מתח חיובי בפולט T2, אך עקב הנגד הנפתח 1K המתח השלילי יהיה זמין ביציאה, ולכן הפלט מכונה נמוך.

עכשיו אתה יודע לבנות היגיון ושער משלך.

ארבע ושער IC 7408:

אם אתה רוצה לקנות לוגיקה AND שער מהשוק, תגיע לתצורה לעיל.
יש לו 14 פינים שהסיכה 7 והסיכה 14 הם GND ו- Vcc בהתאמה. הוא מופעל ב -5 וולט.

עיכוב התפשטות:

עיכוב התפשטות הוא הזמן שלוקח הפלט לעבור מ- LOW ל- HIGH ולהיפך.
עיכוב ההתפשטות מ- LOW ל- HIGH הוא 27 ננו-שניות.
עיכוב ההתפשטות מ- HIGH ל- LOW הוא 19 ננו-שניות.
מכשירי IC אחרים של 'AND' נפוצים:

• 74LS08 Quad 2-input
• 74LS11 משולש 3 כניסות
• 74LS21 כניסת 4 כניסות כפולה
• CD4081 Quad 2-input
• CD4073 משולש 3 כניסות
• CD4082 כניסת 4 כניסות כפולה

אתה תמיד יכול להפנות את גליון הנתונים עבור ICs לעיל לקבלת מידע נוסף.

כיצד ההיגיון פועל 'שער בלעדי NOR'

בפוסט זה אנו הולכים לחקור אודות השער ההיגיון 'Ex-NOR' או שער Exclusive-NOR. אנו נסתכל על ההגדרה הבסיסית, סמל, טבלת האמת, מעגל מקביל Ex-NOR, מימוש Ex-NOR באמצעות לוגיקה שערי NAND ולבסוף, אנו ניקח סקירה על ריבוע 2 קלט Ex-OR שער IC 74266.

מהו שער 'בלעדי NOR'?

זהו שער אלקטרוני, שהפלט שלו הופך ל'גבוה 'או' 1 'או' נכון 'או נותן' אות חיובי 'כאשר הקלטים הם אפילו מספר לוגי' 1s '(או' נכון 'או' גבוה 'או' אות חיובי ”).

לדוגמא: אמור שער NOR בלעדי עם מספר 'כניסות', אם הקלטים הם לוגיים 'HIGH' עם 2 או 4 או 6 כניסות (מספר זוגי של כניסות '1s') הפלט הופך ל' HIGH '.

גם אם איננו מיישמים לוגיקה 'גבוהה' על פינים קלט (כלומר מספר אפס של לוגיקה 'HIGH' וכל ההיגיון 'LOW'), עדיין 'אפס' הוא מספר זוגי שהפלט הופך ל' HIGH '.
אם מספר ההיגיון '1s' שהופעל הוא ODD אז הפלט הופך ל 'LOW' (או '0' או 'false' או 'אות שלילי').

זה מנוגד לשער ההיגיון 'בלעדי או' שבו התפוקה שלו הופכת ל' HIGH 'כאשר הקלטים הם מספר ODD של ההיגיון' 1s '.
פתק:

המונח 'גבוה', '1', 'אות חיובי', 'נכון' זהים למעשה (אות חיובי הוא האות החיובי של הסוללה או של ספק הכוח).

המונח 'LOW', '0', 'אות שלילי', 'false' זהה למעשה (אות שלילי הוא האות השלילי של הסוללה או ספק הכוח).

איור לשער ההיגיון 'NOR הבלעדי':

מעגל מקביל לשער 'NOR בלעדי':

האמור לעיל הוא המעגל המקביל ללוגיקה Ex-NOR, שהוא בעצם שילוב של לוגיקה 'שער בלעדי או' ושער לוגי 'לא'.
כאן 'A' ו- 'B' הם שתי הכניסות ו- 'Y' הוא פלט.
הביטוי הבוליאני ללוגיקה Ex-NOR gate: Y = (AB) ̅ + AB.
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = '1' או 'HIGH'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' או 'LOW'
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' או 'LOW'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' או 'HIGH'
התנאים הנ'ל פשוטים בטבלת האמת.

טבלת האמת (שתי קלט):

3 NOR קלט בלעדי שער:

איור של 3 כניסות שער Ex-NOR:

טבלת האמת לשער EX-OR לוגיקה של 3 קלט:

עבור שער ה- Ex-NOR של 3 הקלט המשוואה הבוליאנית הופכת להיות: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
השער ההיגיוני 'Ex-NOR' אינו שער היגיון בסיסי אלא, שילוב של שערי לוגיקה שונים. ניתן לממש את שער ה- Ex-NOR באמצעות שערי לוגיקה 'OR', שער 'AND' והגיון של 'NAND' כדלקמן:

מעגל שווה ערך לשער 'בלעדי NOR':

לעיצוב הנ'ל חסרון גדול, אנו זקוקים לשלושה שערי לוגיקה שונים בכדי ליצור שער Ex-NOR אחד. אך אנו יכולים להתגבר על בעיה זו על ידי יישום שער Ex-NOR עם שערי לוגיקה בלבד 'NAND', זה גם חסכוני לפברק.

שער NOR בלעדי באמצעות שער NAND:

שערי NOR בלעדיים משמשים לביצוע משימות מחשוב מסובכות כגון פעולות חשבון, מוסיפים בינאריים, חיסור בינארי, בודקי זוגיות והם משמשים כמשווים דיגיטלים.

לוגיקה בלעדית- NOR שער IC 74266:

אם ברצונך לקנות שער לוגי Ex-NOR מהשוק, תגיע לתצורת DIP לעיל.
יש לו 14 פינים שהסיכה 7 והסיכה 14 הם GND ו- Vcc בהתאמה. הוא מופעל ב -5 וולט.

עיכוב התפשטות:

עיכוב התפשטות הוא הזמן שנדרש לפלט לשנות מ- LOW ל- HIGH ולהיפך לאחר מתן קלט.

עיכוב ההתפשטות מ- LOW ל- HIGH הוא 23 ננו שניות.

עיכוב ההתפשטות מ- HIGH ל- LOW הוא 23 ננו-שניות.

מכשירי IC של שער 'EX-NOR' נפוצים:
74LS266 מרובע 2 כניסות
CD4077 Quad-input 2 כניסות

איך עובד NAND שער

בהסבר שלהלן אנו הולכים לחקור אודות שער ההיגיון הדיגיטלי NAND. נבחן את ההגדרה הבסיסית, סמל, טבלת האמת, שער NAND רב כניסה, נבנה טרנזיסטור מבוסס 2 קלט NAND כניסה, שערים לוגיים שונים המשתמשים רק בשער NAND ולבסוף ניקח סקירה על שער NAND. IC 7400.

מהו שער ההיגיון 'NAND'?

זהו שער אלקטרוני, שהפלט שלו הופך להיות 'LOW' או '0' או 'false' או נותן 'אות שלילי' כאשר כל הקלטים של שערי ה- NAND הם 'גבוהים' או '1' או 'נכון' או ' אות חיובי ”.

לדוגמא: אמור שער NAND עם מספר 'כניסות', אם כל הקלטים 'גבוהים' הפלט הופך ל'נמוך '. גם אם קלט אחד הוא 'LOW' או '0' או 'false' או 'אות שלילי', הפלט הופך ל' HIGH 'או' 1 'או' true 'או נותן' אות חיובי '.

פתק:

המונח 'גבוה', '1', 'אות חיובי', 'נכון' זהים למעשה (אות חיובי הוא האות החיובי של הסוללה או של ספק הכוח).
המונח 'LOW', '0', 'אות שלילי', 'false' זהה למעשה (אות שלילי הוא האות השלילי של הסוללה או ספק הכוח).

איור של סמל שער ההיגיון NAND:

כאן 'A' ו- 'B' הם שתי הכניסות ו- 'Y' הוא פלט.

סמל זה הוא שער 'AND' עם היפוך 'o'.

היגיון 'NAND' שער שווה מעגל:

שער ההיגיון NAND הוא השילוב בין השער ההיגיון 'AND' ושער ההיגיון 'NOT'.

הביטוי הבוליאני לשער NAND ההגיוני: הפלט 'Y' הוא כפל משלים של שתי התשומות 'A' ו- 'B'. Y = ((A.B) ̅)

הכפל הבוליאני מסומן על ידי נקודה (.) והמשלים (היפוך) מיוצג על ידי פס (-) על פני אות.

אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = '0' או 'LOW'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = '1' או 'HIGH'
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = '1' או 'HIGH'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = '1' או 'HIGH'

התנאים הנ'ל פשוטים בטבלת האמת.

טבלת האמת (שתי קלט):

שער 'NAND' בעל 3 קלט:

איור של 3 שער קלט NAND:

בשערי NAND לוגיים יכולות להיות מספר 'כניסות', כלומר יכולות להיות יותר משתי כניסות

(בשערי NAND לוגיים יהיו לפחות שני קלטים ותמיד פלט אחד).
עבור שער NAND עם 3 קלט המשוואה הבוליאנית הופכת כך: ((A.B.C) ̅) = Y, באופן דומה עבור 4 קלט ומעלה.

שולחן האמתלשער NAND לוגיקה של 3 קלט:

שערי NAND לוגיים מרובי קלט:

שערי לוגיקה NAND זמינים מסחרית זמינים רק ב -2, 3 ו -4 כניסות. אם יש לנו יותר מ -4 קלט, עלינו לזרום את השערים.
לדוגמא, אנו יכולים לקבל ארבעה NAND לוגיקה קלט על ידי מפל 5 שני שערי NAND קלט כדלקמן:

כעת המשוואה הבוליאנית עבור המעגל הנ'ל הופכת ל- Y = ((A.B.C.D) ̅)

ובכל זאת, כל הכללים ההגיוניים שהוזכרו חלים על המעגל הנ'ל.

אם אתה מתכוון להשתמש רק ב -3 כניסות משער ה- NAND הנכנס לעיל, אנו יכולים לחבר נגד משיכה לכל סיכה אחת וכעת הוא הופך לשער NAND עם 3 כניסות.

טרנזיסטור מבוסס שני כניסת לוגיקה NAND לוגית:

עכשיו אנחנו יודעים, איך מתפקד שער NAND הגיוני, בואו נבנה שער NAND עם 2 קלט באמצעות שניים

טרנזיסטורי NPN. ICs ההיגיון בנויים כמעט באותה צורה.
שני סכמטי שער NAND טרנזיסטור:

ביציאה 'Y' ניתן לחבר נורית אם הפלט גבוה, הנורית זוהרת (מסוף LED + Ve ב- 'Y' עם נגן 330 אוהם ושלילי ל- GND).

כאשר אנו מחילים אות גבוה לבסיס שני הטרנזיסטורים, שני הטרנזיסטורים נדלקים, האות הקרקעי יהיה זמין בקולט ה- T1, וכך הפלט הופך ל'נמוך '.

אם אחד מהטרנזיסטורים כבוי כלומר להחיל אות 'LOW' לבסיס, לא יהיה אות קרקע בקולט של T1, אך עקב הנגד למשוך 1K האות החיובי יהיה זמין ביציאה והפלט הוא פונה 'גָבוֹהַ'.

עכשיו אתה יודע לבנות שער NAND הגיוני משלך.

שערי לוגיקה שונים המשתמשים בשער NAND:

שער ה- NAND ידוע גם בשם 'שער לוגיקה אוניברסלי' מכיוון שנוכל ליצור כל היגיון בוליאני באמצעות השער היחיד הזה. זהו יתרון לייצור ICs עם פונקציות לוגיות שונות וייצור שער יחיד הוא חסכוני.

בתרשימים לעיל מוצגים רק 3 סוגים של שערים, אך אנו יכולים ליצור כל היגיון בוליאני.

שער NAND מרובע IC 7400:

אם אתה רוצה לקנות שער NAND הגיוני מהשוק, תגיע בתצורת DIP לעיל.
יש לו 14 פינים שהסיכה 7 והסיכה 14 הם GND ו- Vcc בהתאמה. הוא מופעל ב -5 וולט.

עיכוב התפשטות:

עיכוב התפשטות הוא הזמן שנדרש לפלט לשנות מ- LOW ל- HIGH ולהיפך לאחר מתן קלט.

עיכוב ההתפשטות מ- LOW ל- HIGH הוא 22 ננו שניות.
עיכוב ההתפשטות מ- HIGH ל- LOW הוא 15 ננו שניות.
יש כמה ICs שער NAND אחרים:

• 74LS00 Quad 2-input
• 74LS10 משולש 3 כניסות
• 74LS20 כניסה 4 כפולה
• 74LS30 8 קלט יחיד
• CD4011 Quad 2-input
• CD4023 משולש 3 כניסות
• CD4012 כניסת 4 כניסות כפולה

איך עובד NOR NOR

כאן אנו הולכים לחקור אודות שער ההיגיון הדיגיטלי NOR. אנו נסתכל על ההגדרה הבסיסית, סמל, טבלת האמת, שער כניסה NOR מרובה, אנו נבנה טרנזיסטור מבוסס 2 כניסות NOR כניסה, שערים לוגיים שונים המשתמשים בשער NOR בלבד ולבסוף ניקח סקירה על שער NOR. IC 7402.

מהו שער ההיגיון 'NOR'?

זהו שער אלקטרוני, שהפלט שלו הופך ל' HIGH 'או' 1 'או' true 'או נותן' אות חיובי 'כאשר כל הקלטים של שערי NOR הם' LOW 'או' 0 'או' false 'או' אות שלילי ”.

לדוגמא: אמור שער NOR עם מספר 'כניסות', אם כל הקלטים 'LOW' הפלט הופך ל' HIGH '. גם אם קלט אחד הוא 'HIGH' או '1' או 'true' או 'signal positive', הפלט הופך ל 'LOW' או '0' או 'false' או נותן 'אות שלילי'.

פתק:

המונח 'גבוה', '1', 'אות חיובי', 'נכון' זהים למעשה (אות חיובי הוא האות החיובי של הסוללה או של ספק הכוח).
המונח 'LOW', '0', 'אות שלילי', 'false' זהה למעשה (אות שלילי הוא האות השלילי של הסוללה או ספק הכוח).

איור של סמל שער לוגיקה NOR:

כאן 'A' ו- 'B' הם שתי הכניסות ו- 'Y' הוא פלט.

סמל זה הוא שער 'או' עם היפוך 'o'.

לוגיקה 'NOR' מעגל שווה ערך:

השער NOR ההיגיון הוא השילוב בין לוגיקה 'OR' ושער לוגיקה 'NOT'.

הביטוי הבוליאני לשער NOR ההגיוני: הפלט 'Y' הוא תוספת משלימה של שתי התשומות 'A' ו- 'B'. Y = ((A + B) ̅)

התוספת הבוליאנית מסומנת על ידי (+) והמשלים (היפוך) מיוצג על ידי פס (-) מעל אות.

אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = '0' או 'LOW'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = '0' או 'LOW'
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = '0' או 'LOW'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = '1' או 'HIGH'

התנאים הנ'ל פשוטים בטבלת האמת.

טבלת האמת (שתי קלט):

שער 'NOR' עם 3 קלט:

איור של 3 שער NOR קלט:

בשערי NOR לוגיים יכולים להיות מספר 'כניסות', מה שאומר שיכולים להיות יותר משתי כניסות (בשערי NOR לוגיקה יהיו לפחות שני כניסות ותמיד יציאה אחת).

עבור שער NOR 3 קלט המשוואה הבוליאנית הופכת כך: ((A + B + C) ̅) = Y, באופן דומה עבור 4 קלט ומעלה.

טבלת האמת לשער NOR לוגי קלט 3:

לוגיקה רב קלט NOR שערים:

שערי לוגיקה NOR זמינים מסחרית זמינים רק ב -2, 3 ו -4 כניסות. אם יש לנו יותר מ -4 קלט, עלינו לזרום את השערים.
לדוגמא, אנו יכולים לקבל ארבע NOR כניסה לוגית קלט על ידי מפל 5 שני שערי NOR קלט כדלקמן:

כעת המשוואה הבוליאנית עבור המעגל הנ'ל הופכת ל- Y = ((A + B + C + D) ̅)

ובכל זאת, כל הכללים ההגיוניים שהוזכרו חלים על המעגל הנ'ל.

אם אתה מתכוון להשתמש רק ב -3 כניסות משער NOR של כניסות 4 הנ'ל, אנו יכולים לחבר נגד נפתח לכל אחד מהסיכות וכעת הוא הופך לשער NOR של 3 כניסות.

טרנזיסטור מבוסס שני כניסה NOR לוגית כניסה:

כעת אנו יודעים, כיצד פועל שער NOR לוגי, בואו לבנות שער NOR של 2 כניסות באמצעות שני טרנזיסטורי NPN. ICs ההיגיון בנויים כמעט באותה צורה.
שני סכמטי שער טרנזיסטור NOR:

ביציאה 'Y' ניתן לחבר נורית אם הפלט גבוה, הנורית זוהרת (מסוף LED + Ve ב- 'Y' עם נגן 330 אוהם ושלילי ל- GND).

כאשר אנו מחילים אות 'HIGH' על בסיס שני הטרנזיסטורים, שני הטרנזיסטורים נדלקים והאות הקרקעי יהיה זמין בקולט T1 ו- T2, וכך הפלט הופך ל 'LOW'.

אם אנו מחילים 'HIGH' על כל אחד מהטרנזיסטורים, עדיין האות השלילי יהיה זמין ביציאה, מה שהופך את הפלט ל'נמוך '.

אם אנו מחילים אות 'LOW' על בסיס שני טרנזיסטורים, שניהם נכבים, אך בשל הנגיעה הנמשכת היציאה הופכת ל' HIGH '.
עכשיו אתה יודע לבנות שער NOR הגיוני משלך.

שערי לוגיקה שונים המשתמשים בשער NOR:

הערה: NAND ו- NOR הם שני השערים המכונים גם שערים אוניברסליים.

שער NOR הוא גם 'שער לוגיקה אוניברסלי' מכיוון שאנחנו יכולים ליצור כל היגיון בוליאני באמצעות השער היחיד הזה. זהו יתרון לייצור מכשירי IC עם פונקציות לוגיות שונות וייצור שער יחיד הוא חסכוני, זה גם עבור NAND שער.

בתרשימים הנ'ל מוצגים רק 3 סוגים של שערים, אך אנו יכולים ליצור כל היגיון בוליאני.
שער ארבע NOR IC 7402:

אם אתה רוצה לקנות שער NOR לוגי מהשוק, תגיע לתצורת DIP לעיל.
יש לו 14 פינים שהסיכה 7 והסיכה 14 הם GND ו- Vcc בהתאמה. הוא מופעל ב -5 וולט.

עיכוב התפשטות:

עיכוב התפשטות הוא הזמן שנדרש לפלט לשנות מ- LOW ל- HIGH ולהיפך לאחר מתן קלט.

עיכוב ההתפשטות מ- LOW ל- HIGH הוא 22 ננו שניות.
עיכוב ההתפשטות מ- HIGH ל- LOW הוא 15 ננו שניות.
יש כמה ICs שער אחרים NOR:

• 74LS02 מרובע 2 כניסות
• 74LS27 משולש 3 כניסות
• 74LS260 כניסת 4 כניסות כפולה
• CD4001 Quad 2-input
• CD4025 משולש 3 כניסות
• CD4002 כניסת 4 כניסות כפולה

לוגיקה לא שער

בפוסט זה אנו הולכים לחקור אודות שער ההיגיון 'NOT'. אנו נלמד על הגדרתו הבסיסית, סמל, טבלת האמת, מקבלי שער NAND ו- NOR, ממירי שמיט, מתנד שער של שמיט NOT, לא שער באמצעות טרנזיסטור ולבסוף נבחן את הלוגיקה אינו מהפך השער IC 7404.

לפני שנתחיל לבדוק את פרט השער NOT ההיגיון המכונה גם מהפך דיגיטלי, אסור להתבלבל עם 'ממירי הכוח' המשמשים באספקת חשמל סולארית או גיבוי בבית או במשרד.

מהו שער ההיגיון 'NOT'?

זהו שער לוגיקה של קלט יחיד ופלט יחיד, שהפלט שלו משלים לקלט.

ההגדרה לעיל קובעת כי אם הקלט הוא 'HIGH' או '1' או 'אמת' או 'אות חיובי' הפלט יהיה 'LOW' או '0' או 'false' או 'אות שלילי'.

אם הקלט הוא 'נמוך' או '0' או 'שקר' או 'אות שלילי' הפלט יתהפך ל 'HIGH' או '1' או 'אמת' או 'אות חיובי'

פתק:

המונח 'גבוה', '1', 'אות חיובי', 'נכון' זהים למעשה (אות חיובי הוא האות החיובי של הסוללה או של ספק הכוח).
המונח 'LOW', '0', 'אות שלילי', 'false' זהה למעשה (אות שלילי הוא האות השלילי של הסוללה או ספק הכוח).

איור של Logic NOT Gate:

נניח ש- 'A' הוא הקלט ו- 'Y' הוא הפלט, המשוואה הבוליאנית לשער ההיגיון NOT היא: Ā = Y.

המשוואה קובעת שהפלט הוא היפוך של הקלט.

טבלת האמת ללוגיקה לא שער:

בשערים לא יהיה תמיד קלט יחיד (ותמיד יהיה פלט יחיד) הוא מסווג כמכשירים לקבלת החלטות. סמל 'o' בקצה המשולש מייצג השלמה או היפוך.

סמל 'o' זה אינו מוגבל רק לשער ההיגיון 'NOT', אלא גם יכול לשמש על ידי כל שערי לוגיקה או כל מעגל דיגיטלי. אם ה- 'o' נמצא בקלט, זה קובע שהקלט פעיל-נמוך.
פעיל-נמוך: הפלט הופך פעיל (הפעלת טרנזיסטור, נורית LED או ממסר וכו ') כאשר ניתן כניסת 'LOW'.

שווי NAND ו- NOR שווה ערך:

ניתן לבנות את השער 'NOT' באמצעות לוגיקה 'NAND' ושערי לוגיקה 'NOR' על ידי הצטרפות לכל סיכות הקלט, זה חל על שערים עם סיכות קלט 3, 4 ומעלה.

שער לוגיקה 'לא' מבוסס טרנזיסטור:

את ההיגיון 'NOT' ניתן לבנות על ידי טרנזיסטור NPN ונגד 1K. אם אנו מרימים אות 'HIGH' על בסיס הטרנזיסטור, האדמה מתחברת לקולט הטרנזיסטור, וכך הפלט הופך ל 'LOW'.

אם אנו מחילים אות 'LOW' על בסיס הטרנזיסטור, הטרנזיסטור נשאר OFF ולא יתחבר לקרקע, אך הפלט יושך 'HIGH' על ידי הנגיעה הנמשכת המחוברת ל- Vcc. כך אנו יכולים ליצור שער 'לא' הגיוני באמצעות טרנזיסטור.

ממירי שמיט:

נחקור את הרעיון הזה באמצעות מטען סוללות אוטומטי כדי להסביר את השימוש והתמורה של ממירי שמיט. בואו ניקח דוגמא להליך טעינת סוללות ליתיום.

סוללת הליון-יון של 3.7 וולט נטענת כאשר הסוללה פוגעת ב -3 וולט עד 3.2 וולט מתח הסוללה עולה בהדרגה בזמן הטעינה ויש צורך לנתק את הסוללה ב -4.2 וולט. לאחר הטעינה, מתח המעגל הפתוח של הסוללה יורד סביב 4.0 וולט .

חיישן מתח מודד את גבול הניתוק ומפעיל את הממסר להפסקת הטעינה. אך כאשר המתח יורד מתחת ל -4.2 וולט המטען מגלה שאינו טעון ומתחיל לטעון עד 4.2 וולט ולניתוק, שוב מתח הסוללה נופל ל -4.0 וולט ומתחיל לטעון וטירוף זה מחזור שוב ושוב.

זה יהרוג את הסוללה במהירות, כדי להתגבר על בעיה זו אנו זקוקים לרמת סף נמוכה יותר או 'LTV', כך שהסוללה לא תתחיל להיטען עד שהסוללה תיפול ל -3 וולט ל -3.2 V. מתח הסף העליון או 'UTV' הוא 4.2V בדוגמה זו.

מהפך שמיט עשוי להחליף את מצב הפלט שלו כאשר המתח חוצה את מתח הסף העליון והוא נשאר זהה עד שהכניסה מגיעה למתח הסף התחתון.

באופן דומה, ברגע שהקלט חוצה את מתח הסף התחתון, הפלט נשאר זהה עד שהכניסה מגיעה למתח הסף העליון.

זה לא ישנה את מצבו בין ה- LTV ל- UTV.

עכשיו, בגלל זה, ON / OFF יהיה הרבה יותר חלק ותנודה לא רצויה תוסר וגם המעגל יהיה עמיד יותר לרעש חשמלי.

מתנד שער לא של שמיט:

המעגל הנ'ל הוא מתנד המייצר גל מרובע במחזור חובה של 33%. בתחילה הקבל במצב פרוק ואתר הקרקע יהיה זמין בכניסה של השער NOT.

הפלט הופך לחיובי ומטעין את הקבל דרך הנגד 'R', הקבל נטען עד למתח הסף העליון של המהפך ומשנה את המצב, הפלט הופך לאות שלילי והקבל מתחיל להתפרק דרך הנגד 'R' עד שמתח הקבל מגיע רמת הסף התחתונה ומשנה את המצב, הפלט הופך לחיובי ומטעין את הקבל.

מחזור זה חוזר כל עוד אספקת החשמל ניתנת למעגל.

ניתן לחשב את תדירות המתנד הנ'ל: F = 680 / RC

איפה, F הוא תדר.
R הוא התנגדות באום.
C הוא קיבול בפאראד.
ממיר גל מרובע:

המעגל הנ'ל ימיר אות גל סינוס לגל מרובע, למעשה הוא יכול להמיר כל גלים אנלוגיים לגל מרובע.

שני הנגדים R1 ו- R2 עובדים כמחלק מתח, זה מנוצל על מנת לקבל נקודת הטייה והקבל חוסם כל אותות DC.

אם אות הקלט עובר מעל רמת הסף העליונה או מתחת לרמת הסף התחתונה הפלט מסתובב

LOW או HIGH לפי האות, זה מייצר גל מרובע.

מהפך שער IC 7404 לא:

ה- IC 7404 הוא אחד מה- IC השערים של ההיגיון הנפוץ ביותר. יש לו 14 סיכות, סיכה מס '7 טחונה וסיכה מס' 14 היא Vcc. מתח ההפעלה הוא 4.5V ל- 5V.

עיכוב התפשטות:

עיכוב ההתפשטות הוא הזמן שלוקח השער לעבד את הפלט לאחר מתן קלט.
בהיגיון השער של 'לא' לוקח בערך 22 שניות ננו לשנות את מצבו מ- HIGH ל- LOW ולהיפך.

יש כמה הגיונות אחרים 'ICs שער לא:

• שער 74LS04 משושה לא הפוך משושה

• שער 74LS14 Hex Schmitt היפוך NOT

• 74LS1004 נהגים מהפוך משושה

• CD4009 Hex Inverting NOT Gate

• CD4069 Hex אינו הופך שער

איך עובד OR שער

עכשיו בואו נבדוק אודות לוגיקה דיגיטלית או שערים. אנו נסתכל על ההגדרה הבסיסית, הסמל, טבלת האמת, שער כניסה מרובה או כניסה, אנו נבנה טרנזיסטור מבוסס שער כניסה 2 או כניסה ולבסוף ניקח סקירה כללית על שער IC 7432 של OR.

מהו שער ההיגיון 'או'?

זהו שער אלקטרוני, שהפלט שלו הופך להיות 'LOW' או '0' או 'false' או נותן 'אות שלילי' כאשר כל הקלטים של שערי ה- OR הם 'LOW' או '0' או 'false' או ' אות שלילי ”.

לדוגמא: אמור שער OR עם מספר 'כניסות', אם כל הקלטים הם 'LOW' הפלט הופך ל 'LOW'. גם אם קלט אחד הוא 'HIGH' או '1' או 'true' או 'אות חיובי', הפלט הופך ל' HIGH 'או' 1 'או' true 'או נותן' אות חיובי '.

פתק:

המונח 'גבוה', '1', 'אות חיובי', 'נכון' זהים למעשה (אות חיובי הוא האות החיובי של הסוללה או של ספק הכוח).
המונח 'LOW', '0', 'אות שלילי', 'false' זהה למעשה (אות שלילי הוא האות השלילי של הסוללה או ספק הכוח).

איור של סמל לוגיקה או שער:

כאן 'A' ו- 'B' הם שתי הכניסות ו- 'Y' הוא פלט.

הביטוי הבוליאני ללוגיקה או שער: הפלט 'Y' הוא תוספת של שתי התשומות 'A' ו- 'B', (A + B) = Y.

התוספת הבוליאנית מסומנת על ידי (+)

אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא (A + B) = 1 + 1 = '1' או 'גבוה'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא (A + B) = 0 + 1 = '1' או 'גבוה'
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא (A + B) = 1 + 0 = '1' או 'גבוה'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא (A + B) = 0 + 0 = '0' או 'נמוך'

התנאים הנ'ל פשוטים בטבלת האמת.

טבלת האמת (שתי קלט):

שער 'או' בעל 3 קלט:

איור של 3 כניסות או שער:

בשערי OR לוגיים יכולות להיות מספר 'כניסות', מה שאומר שיכולות להיות יותר משתי כניסות (בשערי OR או לוגיקה יהיו לפחות שני כניסות ותמיד יציאה אחת).

עבור לוגיקה של 3 קלט או שער, המשוואה הבוליאנית הופכת כך: (A + B + C) = Y, באופן דומה עבור 4 קלט ומעלה.

טבלת האמת עבור 3 לוגיקה קלט או שער:

לוגיקה מרובת קלט או שערים:

שערי לוגיקה או זמינים מסחרית זמינים רק בכניסה 2, 3 ו -4. אם יש לנו יותר מ -4 קלט, עלינו לזרום את השערים.

אנו יכולים לקבל שישה או לוגיקה קלט או שער על ידי מפל בשני שערי הכניסה או הכניסה באופן הבא:

עכשיו המשוואה הבוליאנית למעגל הנ'ל הופכת ל- Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

ובכל זאת, כל הכללים ההגיוניים שהוזכרו חלים על המעגל הנ'ל.

אם אתה מתכוון להשתמש רק ב 5 כניסות משער 6 הכניסות או השער הנ'ל, אנו יכולים לחבר נגד נפתח בכל סיכה אחת וכעת הוא הופך לשער OR 5 כניסה.

טרנזיסטור מבוסס שני כניסות לוגיקה או כניסה:

עכשיו אנו יודעים, כיצד פועל שער לוגיקה או, בואו נבנה שער 2 כניסה או כניסה באמצעות שני טרנזיסטורי NPN. ICs ההיגיון בנויים כמעט באותה צורה.

שני סכמטי שער טרנזיסטור או שער:

ביציאה 'Y' ניתן לחבר נורית אם הפלט גבוה נורית ה- LED זוהרת (מסוף LED + Ve ב- 'Y' עם נגן 330 אוהם ושלילי ל- GND).

כאשר אנו מחילים אות LOW לבסיס שני הטרנזיסטורים, שני הטרנזיסטורים נכבים, האות הקרקעי יהיה זמין בפולט ה- T2 / T1 באמצעות נגר נפתח 1k, וכך הפלט הופך ל- LOW.

אם אחד מהטרנזיסטורים פועל, מתח חיובי יהיה זמין בפולט של T2 / T1, ולכן הפלט הופך ל- HIGH.

עכשיו אתה יודע לבנות הגיון או שער משלך.

ארבע או שער IC 7432:

אם אתה רוצה לקנות לוגיקה או שער מהשוק, תגיע לתצורה לעיל.

יש לו 14 פינים שהסיכה 7 והסיכה 14 הם GND ו- Vcc בהתאמה. הוא מופעל ב -5 וולט.

עיכוב התפשטות:

עיכוב התפשטות הוא הזמן שלוקח הפלט לעבור מ- LOW ל- HIGH ולהיפך.
עיכוב ההתפשטות מ LOW ל- HIGH הוא 7.4 ננו שניות ב 25 מעלות צלזיוס.
עיכוב ההתפשטות מ HIGH ל- LOW הוא 7.7 ננו שניות ב 25 מעלות צלזיוס.

• 74LS32 Quad 2-input
• CD4071 Quad 2-input
• CD4075 משולש 3 כניסות
• CD4072 כניסת 4 כניסות כפולה

לוגיקה בלעדית - או שער

בפוסט זה אנו הולכים לחקור אודות שער ההיגיון XOR או שער ה- Exclusive-OR. אנו נסתכל על ההגדרה הבסיסית, סמל, טבלת האמת, מעגל שווה ערך ל- XOR, מימוש XOR באמצעות שערי NAND לוגיים ולבסוף, נסקור סקירה כללית על כניסת ריבוע 2 קלט Ex-OR שער IC 7486.

בפוסטים הקודמים למדנו על שלושה שערי לוגיקה בסיסיים 'AND', 'OR' ו- 'NOT'. למדנו גם כי באמצעות שלושת השערים הבסיסיים הללו אנו יכולים לבנות שני שערי לוגיקה חדשים 'NAND' ו- ​​'NOR'.

ישנם שני שערי לוגיקה נוספים למרות ששני אלה אינם שערים בסיסיים, אך הוא נבנה על ידי שילוב של שערי ההיגיון האחרים והמשוואה הבוליאנית שלו כה חיונית ושימושית עד שהיא נחשבת כשערי לוגיקה מובחנים.

שני שערי ההיגיון הללו הם שער 'Exclusive OR' ו- NOR Exclusive. בהודעה זו אנו הולכים לחקור רק את ההיגיון בלעדי OR שער.

מהו שער 'בלעדי או'?

זהו שער אלקטרוני, שהפלט שלו הופך ל'גבוה 'או' 1 'או' נכון 'או נותן' אות חיובי 'כאשר שתי כניסות ההיגיון שונות זו מזו (זה חל רק על שני כניסת 2 כניסות או שער).

לדוגמא: אמור שער OR בלעדי עם כניסות 'שתי', אם אחד מסיכת הקלט A הוא 'HIGH' וסיכת הקלט B היא 'LOW' אז הפלט הופך ל 'HIGH' או '1' או 'true' או 'אות חיובי'.

אם שתי הכניסות הן באותה רמה לוגית כלומר שני הפינים 'HIGH' או שני הפינים 'LOW' הפלט הופך ל 'LOW' או '0' או 'false' או 'אות שלילי'.

פתק:

המונח 'גבוה', '1', 'אות חיובי', 'נכון' זהים למעשה (אות חיובי הוא האות החיובי של הסוללה או של ספק הכוח).

המונח 'LOW', '0', 'אות שלילי', 'false' זהה למעשה (אות שלילי הוא האות השלילי של הסוללה או ספק הכוח).

איור של לוגיקה בלעדי או שער:

כאן 'A' ו- 'B' הם שתי הכניסות ו- 'Y' הוא פלט.

הביטוי הבוליאני לשער Ex-OR לוגי: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = '1' או 'LOW'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '1' הפלט הוא (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = '1' או 'HIGH'
אם 'A' הוא '1' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = '1' או 'HIGH'
אם 'A' הוא '0' ו- 'B' הוא '0' הפלט הוא (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = '0' או 'נמוך'
התנאים הנ'ל פשוטים בטבלת האמת.

טבלת האמת (שתי קלט):

בשער ה- EX-OR ההיגיוני של שני הקלטים הנ'ל, אם שני הקלטים שונים כלומר '1' ו- '0' הפלט הופך ל' HIGH '. אך עם 3 או יותר לוגיקה קלט Ex-OR או באופן כללי תפוקת ה- EX-OR הופכת 'HIGH' רק כאשר מספר ה- ODD של ההיגיון 'HIGH' מוחל על השער.

לדוגמא: אם יש לנו 3 שערים Ex-OR קלט, אם אנו משתמשים בהגיון 'HIGH' רק על קלט אחד (מספר אי זוגי של לוגיקה '1') הפלט הופך ל' HIGH '. אם אנו מיישמים לוגיקה 'HIGH' על שתי כניסות (זהו מספר זוגי של לוגיקה '1') הפלט הופך ל 'LOW' וכן הלאה.

3 קלט בלעדי או שער:

איור של 3 EX-OR שער קלט:

טבלת האמת לשער EX-OR לוגיקה של 3 קלט:

עבור שער ה- 3 קלט Ex-OR המשוואה הבוליאנית הופכת להיות: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

כפי שתיארנו קודם, שער ההיגיון 'Ex-OR' אינו שער היגיון בסיסי אלא שילוב של שערי לוגיקה שונים. ניתן לממש את שער ה- EX-OR באמצעות שער ההיגיון 'OR', השער 'AND' וההיגיון של ה- 'NAND' כדלקמן:

מעגל שווה ערך לשער 'בלעדי OR':

לעיצוב שלעיל יש חסרון גדול, אנו זקוקים לשלושה שערי לוגיקה שונים בכדי ליצור שער Ex-OR אחד. אך אנו יכולים להתגבר על בעיה זו על ידי יישום שער Ex-OR עם שערי NAND הגיוניים בלבד, זה גם חסכוני לפברק.

שער בלעדי או שער באמצעות NAND שער:

שערי OR בלעדיים משמשים לביצוע משימות מחשוב מסובכות כגון פעולות חשבון, תוספים מלאים, חצי תוספות, זה יכול גם לספק פונקציונליות לבצע.

לוגיקה בלעדית או שער IC 7486:

אם ברצונך לקנות שער לוגי Ex-OR מהשוק, תגיע לתצורת DIP לעיל.
יש לו 14 פינים שהסיכה 7 והסיכה 14 הם GND ו- Vcc בהתאמה. הוא מופעל ב -5 וולט.

עיכוב התפשטות:

עיכוב התפשטות הוא הזמן שנדרש לפלט לשנות מ- LOW ל- HIGH ולהיפך לאחר מתן קלט.
עיכוב ההתפשטות מ- LOW ל- HIGH הוא 23 ננו שניות.
עיכוב ההתפשטות מ HIGH ל- LOW הוא 17 ננו שניות.

מכשירי IC של שער 'EX-OR' נפוצים:

• 74LS86 מרובע 2 כניסות
• CD4030 Quad 2-input

אני מקווה שההסבר המפורט לעיל יכול היה לעזור לך להבין ביחס לשערי לוגיקה וכיצד שערי לוגיקה עובדים, אם עדיין יש לך שאלות? אנא התבטא בסעיף ההערות, ייתכן שתקבל תשובה מהירה.