Sådan fungerer logiske porte

I dette indlæg vil vi forstå en helhed om, hvad logiske porte er, og hvordan det fungerer. Vi tager et kig på den grundlæggende definition, symbol, sandhedstabel, Multi input-porte, vi konstruerer også transistorbaserede gateækvivalenter, og til sidst tager vi et overblik over forskellige relevante CMOS IC'er.

Hvad er Logic Gates

En logisk gate i et elektronisk kredsløb kan udtrykkes som en fysisk enhed repræsenteret gennem en boolsk funktion.

Med andre ord er en logisk gate designet til at udføre en logisk funktion ved hjælp af enkelt eller flere binære indgange og til at generere en enkelt binær output.

Elektroniske logiske porte er fundamentalt konfigureret og implementeret ved hjælp af halvlederblokke eller -elementer såsom dioder eller transistorer, der fungerer som ON / OFF-switches med et veldefineret koblingsmønster. Logiske porte letter kaskadering af portene, så det let muliggør sammensætning af boolske funktioner, hvilket gør det muligt at oprette fysiske modeller af al boolsk logik. Dette muliggør yderligere algoritmer og matematik, der kan skrives ved hjælp af boolsk logik.

Logiske kredsløb kan anvende halvlederelementer inden for området af multipleksere, registre, aritmetiske logiske enheder (ALU'er) og computerhukommelse og endda mikroprocessorer, der involverer så højt som 100'ere af millioner af logiske porte. I dagens implementering finder du for det meste felt-effekt transistorer (FET'er), der bruges til fremstilling af logiske porte, et godt eksempel er en metal-oxid-halvleder felt-effekt transistorer eller MOSFET'er.

Lad os begynde vejledningen med logik OG porte.

Hvad er Logic “AND” Gate?

Det er en elektronisk port, hvis output bliver “høj” eller “1” eller “sand” eller afgiver et “positivt signal”, når alle indgangene til OG-portene er “høje” eller “1” eller “sande” eller “ positivt signal ”.
For eksempel: Sig i en AND-gate med 'n' antal indgange, hvis alle indgange er 'høje' bliver output 'høj'. Selvom en indgang er “LAV”, “0” eller “falsk” eller “negativ signal”, bliver udgangen “LAV” eller “0” eller “falsk” eller udsender et “negativt signal”.

Bemærk:
Udtrykket 'Høj', '1', 'positivt signal', 'sandt' er stort set det samme (Positivt signal er batteriets eller strømforsyningens positive signal).
Udtrykket 'LAV', '0', 'negativt signal', 'falsk' er stort set det samme (negativt signal er batteriets eller strømforsyningens negative signal).

Illustration af logik OG gate symbol:

Her er “A” og “B” de to indgange, og “Y” udsendes.
Det boolske udtryk for logik OG gate: Output 'Y' er multiplikation af de to indgange 'A' og 'B'. (A.B) = Y.
Den boolske multiplikation er betegnet med en prik (.)
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '1', er output (A.B) = 1 x 1 = '1' eller 'høj'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '1' er output (A.B) = 0 x 1 = '0' eller 'Lav'
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '0' er output (A.B) = 1 x 0 = '0' eller 'Lav'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '0' er output (A.B) = 0 x 0 = '0' eller 'Lav'

Ovenstående betingelser er forenklet i sandhedstabellen.

Sandhedstabel (to input):

3-input “OG” -port:

Illustration af 3 input OG gate:

Logiske OG-porte kan have 'n' antal indgange, hvilket betyder, at det kan have mere end to indgange (Logiske OG-porte vil have mindst to indgange og altid en udgang).

For en 3-indgang OG-port bliver den boolske ligning sådan: (A.B.C) = Y, ligeledes for 4 indgange og derover.

Sandhedstabel til 3 input logik OG gate:

Multi-input logik OG porte:

Kommercielt tilgængelige Logiske OG porte er kun tilgængelige i 2, 3 og 4 indgange. Hvis vi har mere end 4 input, er vi nødt til at kaskade portene.

Vi kan have seks input logik OG porte ved at kaskade de 2 input OG porte som følger:

Nu bliver den boolske ligning for ovenstående kredsløb Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Alligevel gælder alle de nævnte logiske regler for ovenstående kredsløb.

Hvis du kun vil bruge 5 indgange fra de ovennævnte 6 indgange OG porte, kan vi forbinde en pull-up-modstand ved en hvilken som helst pin, og nu bliver den til 5 input OG gate.

Transistorbaseret to input Logic AND gate:

Nu ved vi, hvordan en logik OG gate fungerer, lad os konstruere en 2 input OG gate ved hjælp af to NPN transistorer. De logiske IC'er er konstrueret på næsten samme måde.

To transistor OG gate skematisk:

Ved udgangen 'Y' kan du tilslutte en LED, hvis udgangen er høj, lyser LED'en (LED + Ve-terminal ved 'Y' med 330 ohm modstand og negativ til GND).

Når vi anvender et højt signal til basen af ​​de to transistorer, tænder begge transistorer TIL, + 5V-signalet vil være tilgængeligt ved T2-emitteren, så output bliver højt.

Hvis en af ​​transistoren er OFF, vil der ikke være nogen positiv spænding til rådighed ved emitteren af ​​T2, men på grund af 1K-trækmodstanden vil den negative spænding være tilgængelig ved udgangen, så udgangen betegnes som lav.

Nu ved du, hvordan du konstruerer din egen logik OG gate.

Quad AND gate IC 7408:

Hvis du vil købe logik OG gate fra markedet, kommer du i ovenstående konfiguration.
Den har 14 ben, pin nr. 7 og pin nr. 14 er henholdsvis GND og Vcc. Den drives ved 5V.

Forplantningsforsinkelse:

Forplantningsforsinkelse er den tid, det tager for output at skifte fra LAV til HØJ og omvendt.
Udbredelsesforsinkelsen fra LAV til HØJ er 27 nanosekunder.
Udbredelsesforsinkelsen fra HIGH til LOW er 19 nanosekunder.
Andre almindeligt tilgængelige 'AND' gate IC'er:

• 74LS08 Quad 2-indgang
• 74LS11 Triple 3-input
• 74LS21 Dual 4-indgang
• CD4081 Quad 2-indgang
• CD4073 Triple 3-input
• CD4082 Dual 4-indgang

Du kan altid henvise datablad til ovenstående IC'er for mere information.

Hvordan logik 'Eksklusiv NOR' Gate funktion

I dette indlæg skal vi udforske om logikken 'Ex-NOR' gate eller Exclusive-NOR gate. Vi vil se på den grundlæggende definition, symbol, sandhedstabel, Ex-NOR-ækvivalent kredsløb, Ex-NOR-realisering ved hjælp af logiske NAND-porte og endelig tager vi overblik over quad 2 input Ex-OR gate IC 74266.

Hvad er “Exclusive NOR” gate?

Det er en elektronisk gate, hvis output bliver “høj” eller “1” eller “sand” eller udsender et “positivt signal”, når indgangene er lige antal logiske “1s” (eller “sand” eller “høj” eller “ positivt signal ”).

For eksempel: Sig en eksklusiv NOR-gate med 'n' antal indgange, hvis indgangene er logiske 'HIGH' med 2 eller 4 eller 6 indgange (lige antal input '1s') bliver output 'HIGH'.

Selv hvis vi ikke anvender nogen logik “høj” på inputstifter (dvs. nul antal logiske “HIGH” og al logik “LAV”), er stadig “nul” et lige antal, output bliver “HIGH”.
Hvis antallet af anvendte logiske “1s” er UDD, bliver output “LAV” (eller “0” eller “falsk” eller “negativt signal”).

Dette er modsat af logisk 'Exclusive OR' gate, hvor dens output bliver 'HIGH', når input er ODD antal logiske '1s'.
Bemærk:

Udtrykket 'Høj', '1', 'positivt signal', 'sandt' er stort set det samme (Positivt signal er batteriets eller strømforsyningens positive signal).

Udtrykket 'LAV', '0', 'negativt signal', 'falsk' er stort set det samme (negativt signal er batteriets eller strømforsyningens negative signal).

Illustration af Logic “Exclusive NOR” gate:

“Eksklusiv NOR” gate ækvivalent kredsløb:

Ovenstående er det ækvivalente kredsløb for logisk Ex-NOR, som grundlæggende er en kombination af logisk “Exclusive OR” gate og logisk “NOT” gate.
Her er “A” og “B” de to indgange, og “Y” udsendes.
Det boolske udtryk for logisk Ex-NOR-gate: Y = (AB) ̅ + AB.
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '1', er output ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = '1' eller 'HIGH'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '1', er output ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' eller 'LAV'
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '0', er output ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' eller 'LAV'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '0', er output ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' eller 'HIGH'
Ovenstående betingelser er forenklet i sandhedstabellen.

Sandhedstabel (to input):

3 Input Eksklusiv NOR Gate:

Illustration af 3 input Ex-NOR gate:

Sandhedstabel til 3 input logik EX-OR gate:

For 3-input Ex-NOR-porten bliver den boolske ligning: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Logikken 'Ex-NOR' gate er ikke en grundlæggende logisk gate, men en kombination af forskellige logiske porte. Ex-NOR-porten kan realiseres ved hjælp af logiske “ELLER” -porte, logiske “OG” -port og logiske “NAND” -port som følger:

Ækvivalent kredsløb til 'Exclusive NOR' -port:

Ovenstående design har stor ulempe, vi har brug for 3 forskellige logiske porte til at lave en Ex-NOR-port. Men vi kan løse dette problem ved at implementere Ex-NOR gate med kun logiske 'NAND' porte, dette er også økonomisk at fremstille.

Eksklusiv NOR gate ved hjælp af NAND gate:

Eksklusive NOR-porte bruges til at udføre komplicerede computeropgaver såsom aritmetiske operationer, binære addere, binær subtraktion, paritetskontrol, og de bruges som digitale komparatorer.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Hvis du ønsker at købe logisk Ex-NOR gate fra markedet, kommer du i ovenstående DIP-konfiguration.
Den har 14 ben, pin nr. 7 og pin nr. 14 er henholdsvis GND og Vcc. Den drives ved 5V.

Forplantningsforsinkelse:

Forplantningsforsinkelse er den tid, det tager for output at skifte fra LAV til HØJ og omvendt efter at have givet input.

Udbredelsesforsinkelsen fra LAV til HØJ er 23 nanosekunder.

Udbredelsesforsinkelsen fra HIGH til LOW er 23 nanosekunder.

Almindeligt tilgængelige 'EX-NOR' gate IC'er:
74LS266 Quad 2-indgang
CD4077 Quad 2-indgang

Sådan fungerer NAND Gate

I nedenstående forklaring skal vi udforske om digital logik NAND gate. Vi tager et kig på den grundlæggende definition, symbol, sandhedstabel, Multi input NAND gate, vi konstruerer transistorbaseret 2 input NAND gate, forskellige logiske porte, der kun bruger NAND gate og endelig tager vi et overblik over NAND gate IC 7400.

Hvad er Logic “NAND” Gate?

Det er en elektronisk port, hvis output bliver 'LAV' eller '0' eller 'falsk' eller afgiver et 'negativt signal', når alle indgangene til NAND-porte er 'høje' eller '1' eller 'sande' eller ' positivt signal ”.

For eksempel: Sig en NAND-gate med 'n' antal indgange. Hvis alle indgange er 'høje', bliver output 'LAV'. Selvom en indgang er “LAV”, “0” eller “falsk” eller “negativ signal”, bliver udgangen “HIGH” eller “1” eller “sand” eller udsender et “positivt signal”.

Bemærk:

Udtrykket 'Høj', '1', 'positivt signal', 'sandt' er stort set det samme (Positivt signal er batteriets eller strømforsyningens positive signal).
Udtrykket 'LAV', '0', 'negativt signal', 'falsk' er stort set det samme (negativt signal er batteriets eller strømforsyningens negative signal).

Illustration af Logic NAND gate symbol:

Her er “A” og “B” de to indgange, og “Y” udsendes.

Dette symbol er 'AND' -port med inversion 'o'.

Logisk 'NAND' Gate-ækvivalent kredsløb:

Den logiske NAND-gate er kombinationen af ​​logisk 'AND' -port og logisk 'IKKE' -port.

Det boolske udtryk for logisk NAND-gate: Output 'Y' er komplementær multiplikation af de to indgange 'A' og 'B'. Y = ((A.B) ̅)

Den boolske multiplikation er betegnet med en prik (.) Og den komplementære (inversion) er repræsenteret af en søjle (-) over et bogstav.

Hvis 'A' er '1' og 'B' er '1' er output ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = '0' eller 'LAV'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '1', er output ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = '1' eller 'HIGH'
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '0', er output ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = '1' eller 'HIGH'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '0', er output ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = '1' eller 'HIGH'

Ovenstående betingelser er forenklet i sandhedstabellen.

Sandhedstabel (to input):

3-input 'NAND' -port:

Illustration af 3 input NAND gate:

Logiske NAND-porte kan have 'n' antal indgange, hvilket betyder, at det kan have mere end to indgange

(Logiske NAND-porte vil have mindst to indgange og altid en udgang).
For en NAND-port med 3 input drejer den boolske ligning sig således: ((A.B.C) ̅) = Y, ligeledes for 4 input og derover.

Sandhedstabeltil 3 input logisk NAND gate:

Multi-input logiske NAND-porte:

Kommercielt tilgængelige Logic NAND-porte er kun tilgængelige i 2, 3 og 4 indgange. Hvis vi har mere end 4 input, er vi nødt til at kaskade portene.
For eksempel kan vi have fire input logiske NAND gate ved at kaskade 5 to input NAND porte som følger:

Nu bliver den boolske ligning for ovenstående kredsløb Y = ((A.B.C.D) ̅)

Alligevel gælder alle de nævnte logiske regler for ovenstående kredsløb.

Hvis du kun vil bruge 3 indgange fra ovenstående 4 indgange NAND gate, kan vi forbinde en pull-up modstand til en hvilken som helst pin, og nu bliver det 3 input NAND gate.

Transistorbaseret to input Logic NAND gate:

Nu ved vi, hvordan en logisk NAND gate fungerer, lad os konstruere en 2 input NAND gate ved hjælp af to

NPN transistorer. De logiske IC'er er konstrueret på næsten samme måde.
To transistor NAND gate skematisk:

Ved udgangen 'Y' kan du tilslutte en LED, hvis udgangen er høj, LED'en vil lyse (LED + Ve-terminal ved 'Y' med 330 ohm modstand og negativ til GND).

Når vi anvender højt signal til basen af ​​de to transistorer, tænder begge transistorer TIL, jordsignalet vil være tilgængeligt på T1-samleren, således at udgangen bliver “LAV”.

Hvis en af ​​transistoren er OFF, dvs. anvender “LAV” signal til basen, vil der ikke være noget jordsignal til rådighed ved samleren af ​​T1, men på grund af 1K pull up-modstanden vil det positive signal være tilgængeligt ved udgangen, og udgangen drejer 'HØJ'.

Nu ved du, hvordan du konstruerer din egen logiske NAND-gate.

Forskellige logiske porte ved hjælp af NAND gate:

NAND-porten er også kendt som 'universal logic gate', fordi vi kan lave enhver boolsk logik med denne enkelt gate. Dette er en fordel ved fabrikation af IC'er med forskellige logiske funktioner, og det er økonomisk at fremstille en enkelt port.

I ovenstående skemaer vises kun 3 typer porte, men vi kan lave enhver boolsk logik.

Quad NAND gate IC 7400:

Hvis du vil købe en logisk NAND-gate fra markedet, kommer du i ovenstående DIP-konfiguration.
Den har 14 ben, pin nr. 7 og pin nr. 14 er henholdsvis GND og Vcc. Den drives ved 5V.

Forplantningsforsinkelse:

Forplantningsforsinkelse er den tid, det tager for output at skifte fra LAV til HØJ og omvendt efter at have givet et input.

Forplantningsforsinkelsen fra LAV til HØJ er 22 nanosekunder.
Udbredelsesforsinkelsen fra HIGH til LOW er 15 nanosekunder.
Der findes flere andre NAND gate IC'er:

• 74LS00 Quad 2-indgang
• 74LS10 Triple 3-input
• 74LS20 Dual 4-indgang
• 74LS30 Enkelt 8-input
• CD4011 Quad 2-indgang
• CD4023 Triple 3-input
• CD4012 Dual 4-indgang

Sådan fungerer NOR Gate

Her skal vi udforske om digital logik NOR gate. Vi tager et kig på den grundlæggende definition, symbol, sandhedstabel, Multi input NOR gate, vi konstruerer transistorbaseret 2 input NOR gate, forskellige logiske porte, der kun bruger NOR gate og til sidst tager vi en oversigt over NOR gate IC 7402.

Hvad er Logic “NOR” Gate?

Det er en elektronisk port, hvis output bliver “HIGH” eller “1” eller “true” eller udsender et “positivt signal”, når alle indgangene til NOR-portene er “LAV” eller “0” eller “falsk” eller “ negativt signal ”.

For eksempel: Sig en NOR-gate med 'n' antal indgange, hvis alle indgange er 'LAV', bliver udgangen 'HIGH'. Selvom en indgang er “HIGH” eller “1” eller “true” eller “positive signal”, bliver output “LAV” eller “0” eller “falsk” eller udsender et “negativt signal”.

Bemærk:

Udtrykket 'Høj', '1', 'positivt signal', 'sandt' er stort set det samme (Positivt signal er batteriets eller strømforsyningens positive signal).
Udtrykket 'LAV', '0', 'negativt signal', 'falsk' er stort set det samme (negativt signal er batteriets eller strømforsyningens negative signal).

Illustration af Logic NOR gate symbol:

Her er “A” og “B” de to indgange, og “Y” udsendes.

Dette symbol er 'ELLER' -port med inversion 'o'.

Logisk “NOR” gate ækvivalent kredsløb:

Den logiske NOR-gate er kombinationen af ​​logisk 'ELLER' -port og logisk 'IKKE' -port.

Det boolske udtryk for logisk NOR gate: Output 'Y' er komplementær tilføjelse af de to indgange 'A' og 'B'. Y = ((A + B) ̅)

Den boolske tilføjelse er betegnet med (+), og den komplementære (inversion) er repræsenteret af en søjle (-) over et bogstav.

Hvis 'A' er '1' og 'B' er '1' er output ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = '0' eller 'LAV'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '1', er output ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = '0' eller 'LAV'
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '0' er output ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = '0' eller 'LAV'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '0', er output ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = '1' eller 'HIGH'

Ovenstående betingelser er forenklet i sandhedstabellen.

Sandhedstabel (to input):

3-input “NOR” -port:

Illustration af 3 input NOR gate:

Logiske NOR-porte kan have 'n' antal indgange, hvilket betyder, at det kan have mere end to indgange (Logiske NOR-porte vil have mindst to indgange og altid en udgang).

For en 3-input NOR-port vender den boolske ligning således: ((A + B + C) ̅) = Y, ligeledes for 4 input og derover.

Sandhedstabel til 3 input logisk NOR gate:

Multi-input logik NOR-porte:

Kommercielt tilgængelige Logic NOR-porte er kun tilgængelige i 2, 3 og 4 indgange. Hvis vi har mere end 4 input, er vi nødt til at kaskade portene.
For eksempel kan vi have fire input logiske NOR gate ved at kaskade 5 to input NOR porte som følger:

Nu bliver den boolske ligning for ovenstående kredsløb Y = ((A + B + C + D) ̅)

Alligevel gælder alle de nævnte logiske regler for ovenstående kredsløb.

Hvis du kun vil bruge 3 indgange fra ovenstående 4 indgange NOR gate, kan vi forbinde en pull-down modstand til en hvilken som helst af stiften, og nu bliver det 3 input NOR gate.

Transistorbaseret to input Logic NOR gate:

Nu ved vi, hvordan en logisk NOR gate fungerer, lad os konstruere en 2 input NOR gate ved hjælp af to NPN transistorer. De logiske IC'er er konstrueret på næsten samme måde.
To transistor NOR gate skematisk:

Ved udgangen 'Y' kan du tilslutte en LED, hvis udgangen er høj, LED'en vil lyse (LED + Ve-terminal ved 'Y' med 330 ohm modstand og negativ til GND).

Når vi anvender “HIGH” -signal til basen af ​​de to transistorer, tænder begge transistorer TIL, og jordsignalet vil være tilgængeligt ved samleren af ​​T1 og T2, og dermed bliver udgangen “LAV”.

Hvis vi anvender “HIGH” på en hvilken som helst af transistoren, vil det negative signal stadig være tilgængeligt ved udgangen, hvilket får udgangen til “LAV”.

Hvis vi anvender “LAV” signal på basen af ​​to transistorer, slukkes begge, men på grund af pull-up-modstanden bliver output “HIGH”.
Nu ved du, hvordan du konstruerer din egen logiske NOR-gate.

Forskellige logiske porte, der bruger NOR-porten:

BEMÆRK: NAND og NOR er de to porte, der ellers kaldes universalporte.

NOR-porten er også en 'universel logisk port', fordi vi kan lave enhver boolsk logik med denne enkelt port. Dette er en fordel ved fabrikation af IC'er med forskellige logiske funktioner, og det er økonomisk at fremstille en enkelt gate, dette er også det samme for NAND gate.

I ovenstående skemaer vises kun 3 typer porte, men vi kan lave enhver boolsk logik.
Quad NOR gate IC 7402:

Hvis du vil købe en logisk NOR-gate fra markedet, kommer du i ovenstående DIP-konfiguration.
Den har 14 ben, pin nr. 7 og pin nr. 14 er henholdsvis GND og Vcc. Den drives ved 5V.

Forplantningsforsinkelse:

Forplantningsforsinkelse er den tid, det tager for output at skifte fra LAV til HØJ og omvendt efter at have givet et input.

Forplantningsforsinkelsen fra LAV til HØJ er 22 nanosekunder.
Udbredelsesforsinkelsen fra HIGH til LOW er 15 nanosekunder.
Der findes flere andre NOR gate IC'er:

• 74LS02 Quad 2-indgang
• 74LS27 Triple 3-input
• 74LS260 Dual 4-indgang
• CD4001 Quad 2-indgang
• CD4025 Triple 3-input
• CD4002 Dual 4-indgang

Logik IKKE port

I dette indlæg skal vi udforske om logikken 'IKKE' gate. Vi lærer om dens grundlæggende definition, symbol, sandhedstabel, NAND- og NOR-gateækvivalenter, Schmitt-omformere, Schmitt IKKE gate-oscillator, IKKE gate ved hjælp af transistor, og til sidst vil vi se på logik NOT gate-inverter IC 7404.

Før vi begynder at kigge i detaljerne i logisk NOT gate, der også kaldes digital inverter, må man ikke forveksle med 'Power inverters', der bruges i solenergi eller backup strømforsyninger hjemme eller på kontoret.

Hvad er Logic 'NOT' Gate?

Det er en enkelt input og en enkelt output logisk gate, hvis output er et supplement til input.

Ovenstående definition angiver, at hvis indgangen er “HIGH” eller “1” eller “true” eller “positive signal” vil output være “LAV” eller “0” eller “falsk” eller “negativt signal”.

Hvis indgangen er 'LAV' eller '0' eller 'falsk' eller 'negativt signal', bliver udgangen inverteret til 'HIGH' eller '1' eller 'true' eller 'positive signal'

Bemærk:

Udtrykket 'Høj', '1', 'positivt signal', 'sandt' er stort set det samme (Positivt signal er batteriets eller strømforsyningens positive signal).
Udtrykket 'LAV', '0', 'negativt signal', 'falsk' er stort set det samme (negativt signal er batteriets eller strømforsyningens negative signal).

Illustration af Logic NOT Gate:

Lad os antage, at 'A' er input og 'Y' er output, den boolske ligning for logik IKKE gate er: Ā = Y.

Ligningen siger, at output er inversion af input.

Sandhedstabel til logik IKKE gate:

De ikke-porte vil altid have en enkelt input (og altid have en enkelt output), den er kategoriseret som beslutningsudstyr. Symbolet “o” i spidsen af ​​trekanten repræsenterer komplementering eller inversion.

Dette 'o' -symbol er ikke kun begrænset til den logiske 'IKKE' -port, men kan også bruges af alle logiske porte eller ethvert digitalt kredsløb. Hvis “o” er ved indgangen, angiver dette, at indgangen er aktiv-lav.
Aktiv-lav: Udgangen bliver aktiv (aktivering af en transistor, en LED eller et relæ osv.), Når der gives “LAV” input.

NAND- og NOR-porte svarer til:

“IKKE” -porten kan konstrueres ved hjælp af logiske “NAND” og logiske “NOR” porte ved at forbinde alle indgangsstifter, dette gælder for porte med 3, 4 og højere indgangsstifter.

Transistorbaseret logisk 'IKKE' -port:

Logikken 'IKKE' kan konstrueres af en NPN-transistor og en 1K-modstand. Hvis vi anvender “HIGH” -signalet til bunden af ​​transistoren, bliver jorden forbundet med transistorens kollektor, og output bliver således “LAV”.

Hvis vi anvender 'LAV' signal til bunden af ​​transistoren, forbliver transistoren OFF og vil ikke være forbundet til jorden, men udgangen trækkes 'HIGH' af pull-up modstanden tilsluttet Vcc. Således får vi kan lave en logisk 'IKKE' gate ved hjælp af transistor.

Schmitt-omformere:

Vi vil udforske dette koncept med en automatisk batterioplader for at forklare brugen og funktionen af ​​Schmitt-omformerne. Lad os tage eksemplet med opladningsprocedure for li-ion-batterier.

3,7 V li-ion-batteriet oplades, når batteriet rammer 3 V til 3,2 V, batterispændingen stiger gradvist under opladning, og batteriet skal afbrydes ved 4,2 V. Efter opladning falder batteriets åbne kredsløb omkring 4,0 V .

En spændingssensor måler afskæringsgrænsen og udløser relæet til at stoppe opladningen. Men når spændingen falder til under 4,2 V, registrerer opladeren som ikke opladet og begynder opladningen til 4,2 V og afbryder, igen falder batterispændingen til 4,0 V og begynder opladningen igen, og denne galskab cykler igen og igen.

Dette vil dræbe batteriet hurtigt. For at overvinde dette problem har vi brug for et lavere tærskelniveau eller 'LTV', så batteriet ikke starter opladningen, før batteriet falder til 3 V til 3,2 V. Den øverste tærskelspænding eller 'UTV' er 4.2V i dette eksempel.

En Schmitt-inverter er lavet til at skifte sin udgangstilstand, når spændingen krydser den øvre tærskelspænding, og den forbliver den samme, indtil indgangen når den nedre tærskelspænding.

Tilsvarende forbliver udgangen den samme, indtil indgangen når den øvre tærskelspænding, krydser den nedre tærskelspænding.

Det ændrer ikke sin tilstand mellem LTV og UTV.

Nu på grund af dette vil ON / OFF være meget glattere, og uønsket svingning fjernes, og også kredsløbet er mere modstandsdygtigt over for elektrisk støj.

Schmitt IKKE portoscillator:

Ovenstående kredsløb er en oscillator, der producerer firkantbølge ved 33% arbejdscyklus. Oprindeligt er kondensatoren i afladet tilstand, og jordsignalet vil være tilgængeligt ved input af NOT gate.

Udgangen bliver positiv og oplader kondensatoren via modstanden 'R', kondensatoren oplades til omformerens øvre tærskelspænding og ændrer tilstanden, udgangen bliver negativt signal, og kondensatoren begynder at aflade via modstanden 'R', indtil kondensatorspændingen når det lavere tærskelniveau og ændrer tilstand, output bliver positivt og oplader kondensatoren.

Denne cyklus gentages, så længe strømforsyningen gives til kredsløbet.

Frekvensen af ​​ovenstående oscillator kan beregnes: F = 680 / RC

Hvor, F er frekvens.
R er modstand i ohm.
C er kapacitans i farad.
Firkantbølgekonverter:

Ovenstående kredsløb vil konvertere sinusbølgesignal til firkantbølge, faktisk kan det konvertere alle analoge bølger til firkantbølger.

De to modstande R1 og R2 fungerer som spændingsdeler, dette bruges til at få et forspændingspunkt, og kondensatoren blokerer eventuelle DC-signaler.

Hvis indgangssignalet går over det øvre tærskelniveau eller under det nedre tærskelniveau, drejer udgangen

LAV eller HØJ i henhold til signalet producerer dette firkantbølge.

IC 7404 IKKE gate-inverter:

IC 7404 er en af ​​de mest anvendte logiske IKKE gate IC. Den har 14 ben, pin nr. 7 er jordet, og pin nr. 14 er Vcc. Driftsspændingen er fra 4,5V til 5V.

Forplantningsforsinkelse:

Udbredelsesforsinkelsen er den tid, det tager af porten at behandle output efter at have givet et input.
I logik tager 'IKKE' gate cirka 22 nano sekunder at ændre sin tilstand fra HIGH til LOW og omvendt.

Der er flere andre logiske 'IKKE gate IC'er:

• 74LS04 Hex inverterende IKKE port

• 74LS14 Hex Schmitt inverterende IKKE port

• 74LS1004 Hex-inverterende drivere

• CD4009 Hex Inverting NOT Gate

• CD4069 Hex Inverterende IKKE port

Sådan fungerer ELLER porten

Lad os nu undersøge om digital logik ELLER porte. Vi tager et kig på den grundlæggende definition, symbol, sandhedstabel, Multi input ELLER gate, vi konstruerer transistorbaseret 2 input ELLER gate og til sidst tager vi en oversigt over ELLER gate IC 7432.

Hvad er Logic “ELLER” Gate?

Det er en elektronisk port, hvis udgang bliver 'LAV' eller '0' eller 'falsk' eller afgiver et 'negativt signal', når alle indgangene til ELLER-portene er 'LAV' eller '0' eller 'falsk' eller ' negativt signal ”.

For eksempel: Sig en ELLER gate med 'n' antal indgange. Hvis alle indgange er 'LAV', bliver udgangen 'LAV'. Selvom en indgang er “HIGH” eller “1” eller “true” eller “positive signal”, bliver output “HIGH” eller “1” eller “true” eller udsender et “positivt signal”.

Bemærk:

Udtrykket 'Høj', '1', 'positivt signal', 'sandt' er stort set det samme (Positivt signal er batteriets eller strømforsyningens positive signal).
Udtrykket 'LAV', '0', 'negativt signal', 'falsk' er stort set det samme (negativt signal er batteriets eller strømforsyningens negative signal).

Illustration af logik ELLER gate symbol:

Her er “A” og “B” de to indgange, og “Y” udsendes.

Det boolske udtryk for logik ELLER gate: Output 'Y' er tilføjelse af de to indgange 'A' og 'B', (A + B) = Y.

Den boolske tilføjelse er betegnet med (+)

Hvis 'A' er '1' og 'B' er '1', er output (A + B) = 1 + 1 = '1' eller 'høj'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '1' er output (A + B) = 0 + 1 = '1' eller 'høj'
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '0' er output (A + B) = 1 + 0 = '1' eller 'høj'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '0' er output (A + B) = 0 + 0 = '0' eller 'Lav'

Ovenstående betingelser er forenklet i sandhedstabellen.

Sandhedstabel (to input):

3-input “ELLER” -port:

Illustration af 3 input ELLER gate:

Logiske ELLER-porte kan have 'n' antal indgange, hvilket betyder, at det kan have mere end to indgange (Logiske ELLER-porte vil have mindst to indgange og altid en udgang).

For en logik med 3 input ELLER gate bliver den boolske ligning sådan: (A + B + C) = Y, ligeledes for 4 input og derover.

Sandhedstabel til 3 input logik ELLER gate:

Multi-input logik ELLER porte:

Kommercielt tilgængelige logiske ELLER porte er kun tilgængelige i 2, 3 og 4 indgange. Hvis vi har mere end 4 input, er vi nødt til at kaskade portene.

Vi kan have seks input logiske ELLER gate ved at kaskade de 2 input ELLER porte som følger:

Nu bliver den boolske ligning for ovenstående kredsløb Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Alligevel gælder alle de nævnte logiske regler for ovenstående kredsløb.

Hvis du kun vil bruge 5 indgange fra de ovennævnte 6 indgange ELLER gate, kan vi tilslutte en pull-down modstand på en hvilken som helst pin, og nu bliver det 5 input ELLER gate.

Transistorbaseret to input Logisk ELLER gate:

Nu ved vi, hvordan en logik ELLER gate fungerer, lad os konstruere en 2 input ELLER gate ved hjælp af to NPN-transistorer. De logiske IC'er er konstrueret på næsten samme måde.

To transistor ELLER gate skematisk:

Ved udgangen 'Y' kan du tilslutte en LED, hvis udgangen er høj, lyser LED'en (LED + Ve-terminal ved 'Y' med 330 ohm modstand og negativ til GND).

Når vi anvender LAVT signal til basen af ​​de to transistorer, slukkes begge transistorer, OFF-signalet vil være tilgængeligt på emitteren på T2 / T1 via 1k pull-down-modstand, så output bliver LAV.

Hvis en af ​​transistoren er TIL, vil positiv spænding være tilgængelig på emitteren af ​​T2 / T1, således at udgangen bliver HØJ.

Nu ved du, hvordan du konstruerer din egen logik ELLER gate.

Quad ELLER gate IC 7432:

Hvis du vil købe logik ELLER gate fra markedet, kommer du i ovenstående konfiguration.

Den har 14 ben, pin nr. 7 og pin nr. 14 er henholdsvis GND og Vcc. Den drives ved 5V.

Forplantningsforsinkelse:

Forplantningsforsinkelse er den tid, det tager for output at skifte fra LAV til HØJ og omvendt.
Udbredelsesforsinkelsen fra LAV til HØJ er 7,4 nanosekunder ved 25 grader Celsius.
Udbredelsesforsinkelsen fra HIGH til LOW er 7,7 nanosekunder ved 25 grader Celsius.

• 74LS32 Quad 2-indgang
• CD4071 Quad 2-indgang
• CD4075 Triple 3-input
• CD4072 Dual 4-indgang

Eksklusiv logik –eller port

I dette indlæg skal vi udforske om logisk XOR gate eller Exclusive-OR gate. Vi tager et kig på den grundlæggende definition, symbol, sandhedstabel, XOR-ækvivalent kredsløb, XOR-realisering ved hjælp af logiske NAND-porte, og endelig tager vi oversigt over quad 2-input Ex-OR gate IC 7486.

I de tidligere indlæg lærte vi om tre grundlæggende logiske porte “AND”, “OR” og “NOT”. Vi lærte også, at ved hjælp af disse tre grundlæggende porte kan vi konstruere to nye logiske porte 'NAND' og 'NOR'.

Der er to flere logiske porte, selvom disse to ikke er basale porte, men den er konstrueret af kombinationen af ​​de andre logiske porte, og dens boolske ligning er så vigtig og meget nyttig, at den betragtes som forskellige logiske porte.

Disse to logiske porte er “Exclusive OR” gate og “Exclusive NOR”. I dette indlæg vil vi kun undersøge om logik Eksklusiv ELLER gate.

Hvad er 'eksklusiv ELLER' -port?

Det er en elektronisk gate, hvis output bliver “høj” eller “1” eller “sand” eller afgiver et “positivt signal”, når de to logiske indgange er forskellige i forhold til hinanden (dette gælder kun for to 2 input Ex -Eller port).

For eksempel: Sig en eksklusiv ELLER gate med 'to' indgange, hvis en af ​​indgangsstiften A er 'HIGH' og indgangsstiften B er 'LAV', bliver udgangen 'HIGH' eller '1' eller 'true' eller “Positivt signal”.

Hvis begge indgangene har samme logiske niveau, dvs. begge ben “HIGH” eller begge ben “LAV”, bliver udgangen “LAV” eller “0” eller “falsk” eller “negativ signal”.

Bemærk:

Udtrykket 'Høj', '1', 'positivt signal', 'sandt' er stort set det samme (Positivt signal er batteriets eller strømforsyningens positive signal).

Udtrykket 'LAV', '0', 'negativt signal', 'falsk' er stort set det samme (negativt signal er batteriets eller strømforsyningens negative signal).

Illustration af Logic Exclusive ELLER gate:

Her er “A” og “B” de to indgange, og “Y” udsendes.

Det boolske udtryk for logisk Ex-OR-port: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Hvis 'A' er '1' og 'B' er '1', er output (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = '1' eller 'LAV'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '1', er output (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = '1' eller 'HØJ'
Hvis 'A' er '1' og 'B' er '0', er output (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = '1' eller 'HIGH'
Hvis 'A' er '0' og 'B' er '0', er output (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = '0' eller 'Lav'
Ovenstående betingelser er forenklet i sandhedstabellen.

Sandhedstabel (to input):

I ovenstående to indgangslogiske Ex-OR-gate, hvis de to indgange er forskellige, dvs. '1' og '0', bliver udgangen 'HIGH'. Men med 3 eller flere inputlogik Ex-OR eller generelt bliver Ex-OR's output kun 'HIGH', når ODD-antallet af logik 'HIGH' anvendes på porten.

For eksempel: Hvis vi har 3 input Ex-OR gate, hvis vi anvender logik “HIGH” på kun én input (ulige antal logiske “1”) bliver output “HIGH”. Hvis vi anvender logik 'HIGH' på to indgange (dette er lige antal logiske '1') bliver output 'LAV' og så videre.

3 Input Eksklusiv ELLER Gate:

Illustration af 3 input EX-OR gate:

Sandhedstabel til 3 input logik EX-OR gate:

For Ex-OR-porten med 3 input bliver den boolske ligning: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Som vi tidligere beskrev, er den logiske “Ex-OR” gate ikke en grundlæggende logisk gate, men en kombination af forskellige logiske porte. Ex-OR-porten kan realiseres ved hjælp af logisk 'ELLER' -port, logisk 'OG' -port og logisk 'NAND' -port som følger:

Ækvivalent kredsløb til 'Eksklusiv ELLER' -port:

Ovenstående design har stor ulempe, vi har brug for 3 forskellige logiske porte til at lave en Ex-OR-port. Men vi kan overvinde dette problem ved at implementere Ex-OR gate med kun logiske NAND porte, dette er også økonomisk at fremstille.

Eksklusiv ELLER gate ved hjælp af NAND gate:

Eksklusive ELLER-porte bruges til at udføre komplicerede computeropgaver såsom aritmetiske operationer, fulde addere, halvaddere, det kan også levere udføre funktionalitet.

Eksklusiv logik ELLER Gate IC 7486:

Hvis du ønsker at købe logisk Ex-OR gate fra markedet, kommer du i ovenstående DIP-konfiguration.
Den har 14 ben, pin nr. 7 og pin nr. 14 er henholdsvis GND og Vcc. Den drives ved 5V.

Forplantningsforsinkelse:

Forplantningsforsinkelse er den tid, det tager for output at skifte fra LAV til HØJ og omvendt efter at have givet input.
Udbredelsesforsinkelsen fra LAV til HØJ er 23 nanosekunder.
Udbredelsesforsinkelsen fra HIGH til LOW er 17 nanosekunder.

Almindeligt tilgængelige 'EX-OR' gate IC'er:

• 74LS86 Quad 2-indgang
• CD4030 Quad 2-indgang

Jeg håber, at ovenstående detaljerede forklaring måske har hjulpet dig med at forstå, hvad logiske porte er, og hvordan logiske porte fungerer, hvis du stadig har spørgsmål? Udtryk venligst i kommentarsektionen, du kan få et hurtigt svar.