Πώς λειτουργούν οι Logic Gates

Σε αυτήν την ανάρτηση θα κατανοήσουμε διεξοδικά σχετικά με τις λογικές πύλες και τη λειτουργία της. Θα ρίξουμε μια ματιά στον βασικό ορισμό, το σύμβολο, τον πίνακα αλήθειας, τις πύλες πολλαπλών εισόδων, θα κατασκευάσουμε επίσης ισοδύναμα πύλης βάσει τρανζίστορ και τέλος θα ρίξουμε μια επισκόπηση σε διάφορα σχετικά CMOS ICs.

Τι είναι οι Logic Gates

Μια λογική πύλη σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα μπορεί να εκφραστεί ως μια φυσική μονάδα που αντιπροσωπεύεται μέσω μιας συνάρτησης Boolean.

Με άλλα λόγια, μια λογική πύλη έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί μια λογική συνάρτηση χρησιμοποιώντας μεμονωμένες ή περισσότερες δυαδικές εισόδους και για τη δημιουργία μίας δυαδικής εξόδου.

Οι ηλεκτρονικές πύλες Logic διαμορφώνονται και εφαρμόζονται βασικά χρησιμοποιώντας μπλοκ ημιαγωγών ή στοιχεία όπως διόδους ή τρανζίστορ που λειτουργούν σαν διακόπτες ON / OFF που έχουν ένα καλά καθορισμένο μοτίβο μεταγωγής. Οι πύλες λογικής διευκολύνουν τη διαδοχή των πυλών έτσι ώστε να επιτρέπει τη σύνθεση των λειτουργιών Boolean, καθιστώντας δυνατή τη δημιουργία φυσικών μοντέλων όλης της λογικής Boolean. Αυτό επιτρέπει περαιτέρω αλγόριθμους και μαθηματικά εγγράψιμα χρησιμοποιώντας λογική Boolean.

Τα λογικά κυκλώματα ενδέχεται να χρησιμοποιούν στοιχεία ημιαγωγών στην περιοχή των πολυπλέκτρων, των καταχωρητών, των αριθμητικών λογικών μονάδων (ALUs) και της μνήμης του υπολογιστή, και ακόμη και των μικροεπεξεργαστών, που περιλαμβάνουν έως και 100 εκατομμύρια εκατομμύρια λογικές πύλες. Στη σημερινή εφαρμογή, θα βρείτε ως επί το πλείστον τρανζίστορ πεδίου εφέ (FET), που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή λογικών πυλών, ένα καλό παράδειγμα είναι τα τρανζίστορ μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού ή τα MOSFET.

Ας ξεκινήσουμε το σεμινάριο με λογικές ΚΑΙ πύλες.

Τι είναι η πύλη Logic 'AND';

Πρόκειται για μια ηλεκτρονική πύλη, της οποίας η έξοδος γίνεται «υψηλή» ή «1» ή «αληθινή» ή δίνει ένα «θετικό σήμα» όταν όλες οι είσοδοι των πυλών AND είναι «υψηλές» ή «1» ή «αληθείς» ή « θετικό σήμα ».
Για παράδειγμα: Πείτε σε μια πύλη AND με αριθμό εισόδων «n», εάν όλες οι είσοδοι είναι «υψηλές», η έξοδος γίνεται «υψηλή». Ακόμα κι αν μία είσοδος είναι 'LOW' ή '0' ή 'false' ή 'αρνητικό σήμα', η έξοδος γυρίζει 'LOW' ή '0' ή 'false' ή δίνει ένα 'αρνητικό σήμα'.

Σημείωση:
Ο όρος «Υψηλό», «1», «θετικό σήμα», «αληθινό» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Θετικό σήμα είναι το θετικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).
Ο όρος «LOW», «0», «αρνητικό σήμα», «false» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Το αρνητικό σήμα είναι το αρνητικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Απεικόνιση του συμβόλου της λογικής ΚΑΙ της πύλης:

Εδώ τα 'A' και 'B' είναι οι δύο είσοδοι και το 'Y' είναι έξοδος.
Η έκφραση Boolean για λογική πύλη AND: Η έξοδος «Y» είναι ο πολλαπλασιασμός των δύο εισόδων «A» και «B». (A.B) = Υ.
Ο πολλαπλασιασμός Boolean δηλώνεται με τελεία (.)
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι (A.B) = 1 x 1 = '1' ή 'υψηλή'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι (A.B) = 0 x 1 = '0' ή 'Χαμηλή'
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι (A.B) = 1 x 0 = '0' ή 'Χαμηλή'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι (A.B) = 0 x 0 = '0' ή 'Χαμηλή'

Οι παραπάνω προϋποθέσεις απλοποιούνται στον πίνακα αλήθειας.

Πίνακας αλήθειας (δύο είσοδο):

3-είσοδος 'AND' Gate:

Απεικόνιση 3 εισόδου ΚΑΙ πύλης:

Οι πύλες Logic AND μπορούν να έχουν αριθμό εισόδων «n», που σημαίνει ότι μπορεί να έχει περισσότερες από δύο εισόδους (οι πύλες Logic AND θα έχουν τουλάχιστον δύο εισόδους και πάντα μία έξοδο).

Για μια πύλη 3 εισόδου ΚΑΙ, η εξίσωση Boolean στρέφεται ως εξής: (A.B.C) = Y, παρόμοια για 4 εισόδους και άνω.

Πίνακας αλήθειας για 3 λογική εισόδου και πύλη AND:

Λογική πολλαπλών εισόδων ΚΑΙ Πύλες:

Οι εμπορικές διαθέσιμες πύλες Logic AND είναι διαθέσιμες μόνο σε εισόδους 2, 3 και 4. Εάν έχουμε περισσότερες από 4 εισόδους, τότε πρέπει να καταρρέουμε τις πύλες.

Μπορούμε να έχουμε έξι πύλες λογικής εισόδου AND, μετατοπίζοντας τις 2 πύλες AND εισόδου ως εξής:

Τώρα η εξίσωση Boolean για το παραπάνω κύκλωμα γίνεται Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Ωστόσο, όλοι οι αναφερόμενοι λογικοί κανόνες ισχύουν για το παραπάνω κύκλωμα.

Αν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε μόνο 5 εισόδους από τις παραπάνω 6 εισόδους ΚΑΙ πύλες εισόδου, μπορούμε να συνδέσουμε μια αντίσταση pull-up σε οποιονδήποτε ακροδέκτη και τώρα γίνεται πύλη AND 5 εισόδου.

Πύλη Logic AND είσοδος με βάση δύο τρανζίστορ:

Τώρα ξέρουμε, πώς λειτουργεί μια λογική πύλη AND, ας κατασκευάσουμε μια πύλη AND 2 εισόδου χρησιμοποιώντας δύο τρανζίστορ NPN. Τα λογικά IC κατασκευάζονται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο.

Σχηματική πύλη δύο τρανζίστορ ΚΑΙ:

Στην έξοδο 'Y' μπορείτε να συνδέσετε ένα LED αν η έξοδος είναι υψηλή, το LED θα ανάψει (ακροδέκτης LED + Ve στο 'Y' με αντίσταση 330 ohm και αρνητικό στο GND).

Όταν εφαρμόζουμε υψηλό σήμα στη βάση των δύο τρανζίστορ, και τα δύο τρανζίστορ ανάβουν, το σήμα + 5V θα είναι διαθέσιμο στον πομπό του Τ2, επομένως η έξοδος γίνεται υψηλή.

Εάν κάποιο από τα τρανζίστορ είναι OFF, δεν θα υπάρχει θετική τάση στον πομπό του T2, αλλά λόγω της αντίστασης έλξης 1K, η αρνητική τάση θα είναι διαθέσιμη στην έξοδο, οπότε η έξοδος αναφέρεται ως χαμηλή.

Τώρα ξέρετε πώς να φτιάξετε τη δική σας λογική και πύλη.

Quad AND πύλη IC 7408:

Εάν θέλετε να αγοράσετε λογική AND πύλη από την αγορά, θα λάβετε την παραπάνω διαμόρφωση.
Έχει 14 ακίδες, ο πείρος # 7 και ο πείρος # 14 είναι GND και Vcc αντίστοιχα. Λειτουργεί στα 5V.

Καθυστέρηση διάδοσης:

Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει η έξοδος από LOW σε HIGH και αντίστροφα.
Η καθυστέρηση διάδοσης από LOW σε HIGH είναι 27 νανοδευτερόλεπτα.
Η καθυστέρηση διάδοσης από HIGH σε LOW είναι 19 νανοδευτερόλεπτα.
Άλλα κοινά διαθέσιμα IC 'πύλη' ΚΑΙ:

• 74LS08 Τετραπλή είσοδος
• 74LS11 Τριπλή είσοδος 3
• 74LS21 Διπλή 4 είσοδος
• CD4081 Quad 2-είσοδος
• CD4073 Τριπλή είσοδος 3
• CD4082 Διπλή είσοδος 4

Μπορείτε πάντα να ανατρέξετε στο φύλλο δεδομένων για τα παραπάνω IC για περισσότερες πληροφορίες.

Πώς λειτουργεί η Πύλη Logic 'Exclusive NOR'

Σε αυτήν την ανάρτηση πρόκειται να διερευνήσουμε τη λογική πύλη 'Ex-NOR' ή την πύλη Exclusive-NOR. Θα ρίξουμε μια ματιά στον βασικό ορισμό, το σύμβολο, τον πίνακα αλήθειας, το ισοδύναμο κύκλωμα Ex-NOR, την πραγματοποίηση Ex-NOR χρησιμοποιώντας λογικές πύλες NAND και τέλος, θα ρίξουμε μια επισκόπηση για την είσοδο quad 2 Ex-OR gate IC 74266.

Τι είναι η πύλη 'Exclusive NOR';

Πρόκειται για μια ηλεκτρονική πύλη, της οποίας η έξοδος γίνεται «υψηλή» ή «1» ή «αληθινή» ή δίνει ένα «θετικό σήμα» όταν οι εισόδους είναι ζυγοί αριθμοί λογικής «1s» (ή «true» ή «high» ή « θετικό σήμα »).

Για παράδειγμα: Πείτε μια αποκλειστική πύλη NOR με αριθμό εισόδων «n», εάν οι είσοδοι είναι λογικές «HIGH» με 2 ή 4 ή 6 εισόδους (ζυγός αριθμός εισόδου «1s») η έξοδος γυρίζει «HIGH».

Ακόμα κι αν δεν εφαρμόσουμε λογική 'υψηλή' στις ακίδες εισαγωγής (δηλ. Μηδέν αριθμός λογικής 'ΥΨΗΛΟΣ' και όλη τη λογική 'ΧΑΜΗΛΗ'), το 'μηδέν' εξακολουθεί να είναι ένας ζυγός αριθμός, η έξοδος γυρίζει 'ΥΨΗΛΗ'.
Εάν ο αριθμός της λογικής '1s' που εφαρμόζεται είναι ODD τότε η έξοδος γυρίζει 'LOW' (ή '0' ή 'false' ή 'αρνητικό σήμα').

Αυτό είναι αντίθετο από τη λογική πύλη «Αποκλειστική Ή» όπου η έξοδος της γυρίζει «ΥΨΗΛΗ» όταν οι εισόδους είναι ODD αριθμός λογικής «1s».
Σημείωση:

Ο όρος «Υψηλό», «1», «θετικό σήμα», «αληθινό» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Θετικό σήμα είναι το θετικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Ο όρος «LOW», «0», «αρνητικό σήμα», «false» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Το αρνητικό σήμα είναι το αρνητικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Εικόνα της πύλης 'Exclusive NOR' Logic:

Κύκλωμα ισοδύναμης πύλης 'Exclusive NOR':

Το παραπάνω είναι το ισοδύναμο κύκλωμα για τη λογική Ex-NOR, το οποίο είναι βασικά συνδυασμός της λογικής πύλης 'Αποκλειστική Ή' και της λογικής πύλης 'ΟΧΙ'.
Εδώ τα 'A' και 'B' είναι οι δύο είσοδοι και το 'Y' είναι έξοδος.
Η έκφραση Boolean για λογική πύλη Ex-NOR: Y = (AB) ̅ + AB.
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = '1' ή 'ΥΨΗΛΗ'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' ή 'LOW'
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' ή 'LOW'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' ή 'HIGH'
Οι παραπάνω προϋποθέσεις απλοποιούνται στον πίνακα αλήθειας.

Πίνακας αλήθειας (δύο είσοδο):

3 είσοδος αποκλειστική πύλη NOR:

Απεικόνιση της πύλης Ex-NOR 3 εισόδων:

Πίνακας αλήθειας για 3 πύλη EX-OR λογικής εισόδου:

Για την πύλη 3 εισόδου Ex-NOR η εξίσωση Boolean γίνεται: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Η λογική πύλη «Ex-NOR» δεν είναι μια θεμελιώδης λογική πύλη αλλά, συνδυασμός διαφορετικών λογικών πυλών. Η πύλη Ex-NOR μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας λογικές πύλες 'OR', πύλη λογικής 'AND' και πύλη λογικής 'NAND' ως εξής:

Ισοδύναμο κύκλωμα για πύλη 'Αποκλειστική NOR':

Ο παραπάνω σχεδιασμός έχει μεγάλο μειονέκτημα, χρειαζόμαστε 3 διαφορετικές πύλες λογικής για να φτιάξουμε μία πύλη Ex-NOR. Αλλά μπορούμε να ξεπεράσουμε αυτό το πρόβλημα εφαρμόζοντας την πύλη Ex-NOR με μόνο λογικές πύλες 'NAND', αυτό είναι επίσης οικονομικό να κατασκευαστεί.

Αποκλειστική πύλη NOR χρησιμοποιώντας πύλη NAND:

Οι αποκλειστικές πύλες NOR χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση πολύπλοκων υπολογιστικών εργασιών όπως αριθμητικές λειτουργίες, δυαδικοί πρόσθετες, δυαδικές αφαιρέσεις, ελεγκτές ισοτιμίας και χρησιμοποιούνται ως ψηφιακοί συγκριτές.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Αν θέλετε να αγοράσετε λογική πύλη Ex-NOR από την αγορά, θα λάβετε την παραπάνω διαμόρφωση DIP.
Έχει 14 ακίδες, ο πείρος # 7 και ο πείρος # 14 είναι GND και Vcc αντίστοιχα. Λειτουργεί στα 5V.

Καθυστέρηση διάδοσης:

Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει η έξοδος από LOW σε HIGH και αντίστροφα μετά την παροχή εισόδου.

Η καθυστέρηση διάδοσης από LOW σε HIGH είναι 23 νανοδευτερόλεπτα.

Η καθυστέρηση διάδοσης από HIGH σε LOW είναι 23 νανοδευτερόλεπτα.

Κοινά διαθέσιμα IC πύλης 'EX-NOR':
74LS266 Τετραπλή είσοδος 2
CD4077 Quad 2-είσοδος

Πώς λειτουργεί η πύλη NAND

Στην παρακάτω εξήγηση πρόκειται να διερευνήσουμε την πύλη NAND ψηφιακής λογικής. Θα ρίξουμε μια ματιά στον βασικό ορισμό, το σύμβολο, τον πίνακα αλήθειας, την πύλη NAND πολλαπλών εισόδων, θα κατασκευάσουμε πύλη NAND 2 εισόδων με βάση τρανζίστορ, διάφορες πύλες λογικής χρησιμοποιώντας μόνο πύλη NAND και τέλος θα ρίξουμε μια επισκόπηση στην πύλη NAND IC 7400.

Τι είναι η πύλη Logic 'NAND';

Είναι μια ηλεκτρονική πύλη, της οποίας η έξοδος μετατρέπεται σε 'LOW' ή '0' ή 'false' ή δίνει ένα 'αρνητικό σήμα' όταν όλες οι είσοδοι των πυλών NAND είναι 'high' ή '1' ή 'true' ή ' θετικό σήμα ».

Για παράδειγμα: Πείτε μια πύλη NAND με αριθμό εισόδων «n», εάν όλες οι είσοδοι είναι «υψηλές», η έξοδος γυρίζει «LOW». Ακόμα κι αν μία είσοδος είναι 'LOW' ή '0' ή 'false' ή 'αρνητικό σήμα', η έξοδος γυρίζει 'HIGH' ή '1' ή 'true' ή δίνει ένα 'θετικό σήμα'.

Σημείωση:

Ο όρος «Υψηλό», «1», «θετικό σήμα», «αληθινό» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Θετικό σήμα είναι το θετικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).
Ο όρος «LOW», «0», «αρνητικό σήμα», «false» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Το αρνητικό σήμα είναι το αρνητικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Απεικόνιση του συμβόλου πύλης λογικής NAND:

Εδώ τα 'A' και 'B' είναι οι δύο είσοδοι και το 'Y' είναι έξοδος.

Αυτό το σύμβολο είναι πύλη 'ΚΑΙ' με αντιστροφή 'o'.

Λογικό ισοδύναμο κύκλωμα πύλης 'NAND':

Η λογική πύλη NAND είναι ο συνδυασμός της λογικής πύλης «ΚΑΙ» και της λογικής πύλης «ΟΧΙ».

Η έκφραση Boolean για λογική πύλη NAND: Η έξοδος «Y» είναι συμπληρωματικός πολλαπλασιασμός των δύο εισόδων «A» και «B». Υ = ((A.B) ̅)

Ο πολλαπλασιασμός Boolean συμβολίζεται με μια τελεία (.) Και η συμπληρωματική (αντιστροφή) αντιπροσωπεύεται από μια γραμμή (-) πάνω από ένα γράμμα.

Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = '0' ή 'LOW'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = '1' ή 'HIGH'
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = '1' ή 'HIGH'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = '1' ή 'HIGH'

Οι παραπάνω προϋποθέσεις απλοποιούνται στον πίνακα αλήθειας.

Πίνακας αλήθειας (δύο είσοδο):

Πύλη 3-εισόδου 'NAND':

Εικόνα 3 πύλης εισόδου NAND:

Οι πύλες λογικής NAND μπορούν να έχουν αριθμό εισόδων «n», που σημαίνει ότι μπορεί να έχει περισσότερες από δύο εισόδους

(Οι πύλες Logic NAND θα έχουν τουλάχιστον δύο είσοδο και πάντα μία έξοδο).
Για μια πύλη NAND 3 εισόδων, η εξίσωση Boolean περιστρέφεται ως εξής: ((A.B.C) ̅) = Y, παρόμοια για 4 εισόδους και άνω.

Πίνακας αλήθειαςγια 3 πύλη λογικής εισόδου NAND:

Λογική πολλαπλών εισόδων NAND Gates:

Οι πύλες Logic NAND που διατίθενται στο εμπόριο διατίθενται μόνο σε εισόδους 2, 3 και 4. Εάν έχουμε περισσότερες από 4 εισόδους, τότε πρέπει να καταρρέουμε τις πύλες.
Για παράδειγμα, μπορούμε να έχουμε τέσσερις πύλες λογικής εισόδου NAND εισάγοντας 5 πύλες NAND εισόδου ως εξής:

Τώρα η εξίσωση Boolean για το παραπάνω κύκλωμα γίνεται Y = ((A.B.C.D) ̅)

Ωστόσο, όλοι οι αναφερόμενοι λογικοί κανόνες ισχύουν για το παραπάνω κύκλωμα.

Εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε μόνο 3 εισόδους από την παραπάνω πύλη NAND 4 εισόδων, μπορούμε να συνδέσουμε μια αντίσταση pull-up σε οποιονδήποτε ακροδέκτη και τώρα γίνεται πύλη NAND 3 εισόδων.

Πύλη λογικής δύο εισόδων με βάση το τρανζίστορ:

Τώρα ξέρουμε, πώς λειτουργεί μια πύλη NAND λογικής, ας κατασκευάσουμε μια πύλη NAND 2 εισόδων χρησιμοποιώντας δύο

Τρανζίστορ NPN. Τα λογικά IC κατασκευάζονται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο.
Σχηματική πύλη δύο τρανζίστορ NAND:

Στην έξοδο 'Y' μπορείτε να συνδέσετε ένα LED αν η έξοδος είναι υψηλή, το LED θα ανάψει (ακροδέκτης LED + Ve στο 'Y' με αντίσταση 330 ohm και αρνητικό στο GND).

Όταν εφαρμόζουμε υψηλό σήμα στη βάση των δύο τρανζίστορ, και τα δύο τρανζίστορ ανάβουν, το σήμα γείωσης θα είναι διαθέσιμο στον συλλέκτη του Τ1, επομένως η έξοδος γυρίζει «ΧΑΜΗΛΗ».

Εάν κάποιο από τα τρανζίστορ είναι ΑΝΕΝΕΡΓΟ, δηλαδή εφαρμόζοντας σήμα 'LOW' στη βάση, δεν θα υπάρχει διαθέσιμο σήμα γείωσης στον συλλέκτη του Τ1, αλλά λόγω της αντίστασης έλξης 1Κ το θετικό σήμα θα είναι διαθέσιμο στην έξοδο και η έξοδος γυρίζει 'ΥΨΗΛΟΣ'.

Τώρα ξέρετε πώς να φτιάξετε τη δική σας πύλη λογικής NAND.

Διάφορες πύλες λογικής που χρησιμοποιούν την πύλη NAND:

Η πύλη NAND είναι επίσης γνωστή ως «καθολική πύλη λογικής» επειδή μπορούμε να κάνουμε οποιαδήποτε λογική Boolean με αυτήν την ενιαία πύλη. Αυτό είναι ένα πλεονέκτημα για την κατασκευή IC με διαφορετικές λογικές λειτουργίες και η κατασκευή μιας ενιαίας πύλης είναι οικονομική.

Στα παραπάνω σχήματα εμφανίζονται μόνο 3 τύποι πυλών, αλλά μπορούμε να κάνουμε οποιαδήποτε λογική Boolean.

Quad NAND πύλη IC 7400:

Εάν θέλετε να αγοράσετε μια λογική πύλη NAND από την αγορά, θα λάβετε την παραπάνω διαμόρφωση DIP.
Έχει 14 ακίδες, ο πείρος # 7 και ο πείρος # 14 είναι GND και Vcc αντίστοιχα. Λειτουργεί στα 5V.

Καθυστέρηση διάδοσης:

Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει η έξοδος από LOW σε HIGH και αντίστροφα μετά την παροχή εισόδου.

Η καθυστέρηση διάδοσης από LOW σε HIGH είναι 22 νανοδευτερόλεπτα.
Η καθυστέρηση διάδοσης από HIGH σε LOW είναι 15 nanoseconds.
Υπάρχουν πολλά άλλα ICs πύλης NAND:

• 74LS00 Τετραπλή είσοδος 2
• 74LS10 Τριπλή είσοδος 3
• 74LS20 Διπλή 4 είσοδος
• 74LS30 Ενιαία 8-είσοδος
• CD4011 Quad 2-είσοδος
• CD4023 Τριπλή είσοδος 3
• CD4012 Διπλή είσοδος 4

Πώς λειτουργεί η πύλη NOR

Εδώ θα εξερευνήσουμε την πύλη NOR ψηφιακής λογικής. Θα ρίξουμε μια ματιά στον βασικό ορισμό, το σύμβολο, τον πίνακα αλήθειας, την πύλη NOR πολλαπλών εισόδων, θα κατασκευάσουμε πύλη NOR εισόδου 2 με βάση τρανζίστορ, διάφορες πύλες λογικής χρησιμοποιώντας μόνο πύλη NOR και τέλος θα ρίξουμε μια επισκόπηση στην πύλη NOR IC 7402.

Τι είναι η πύλη Logic 'NOR';

Είναι μια ηλεκτρονική πύλη, της οποίας η έξοδος μετατρέπεται σε «ΥΨΗΛΗ» ή «1» ή «αληθινή» ή δίνει ένα «θετικό σήμα» όταν όλες οι είσοδοι των πυλών NOR είναι «LOW» ή «0» ή «false» ή « αρνητικό σήμα ».

Για παράδειγμα: Πείτε μια πύλη NOR με αριθμό εισόδων 'n', εάν όλες οι είσοδοι είναι 'LOW', η έξοδος μετατρέπεται σε 'HIGH'. Ακόμα κι αν μία είσοδος είναι «ΥΨΗΛΗ» ή «1» ή «αληθινή» ή «θετική ένδειξη», η έξοδος γυρίζει «ΧΑΜΗΛΗ» ή «0» ή «ψευδής» ή δίνει ένα «αρνητικό σήμα».

Σημείωση:

Ο όρος «Υψηλό», «1», «θετικό σήμα», «αληθινό» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Θετικό σήμα είναι το θετικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).
Ο όρος «LOW», «0», «αρνητικό σήμα», «false» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Το αρνητικό σήμα είναι το αρνητικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Απεικόνιση του συμβόλου πύλης Logic NOR:

Εδώ τα 'A' και 'B' είναι οι δύο είσοδοι και το 'Y' είναι έξοδος.

Αυτό το σύμβολο είναι πύλη 'Ή' με αντιστροφή 'o'.

Λογικό ισοδύναμο κύκλωμα πύλης 'NOR':

Η λογική πύλη NOR είναι ο συνδυασμός της λογικής πύλης «OR» και της λογικής πύλης «ΟΧΙ».

Η έκφραση Boolean για λογική πύλη NOR: Η έξοδος «Y» είναι συμπληρωματική προσθήκη των δύο εισόδων «A» και «B». Y = ((A + B) ̅)

Η προσθήκη Boolean συμβολίζεται με (+) και η συμπληρωματική (αντιστροφή) αντιπροσωπεύεται από μια γραμμή (-) πάνω από ένα γράμμα.

Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = '0' ή 'LOW'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = '0' ή 'LOW'
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = '0' ή 'LOW'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = '1' ή 'HIGH'

Οι παραπάνω προϋποθέσεις απλοποιούνται στον πίνακα αλήθειας.

Πίνακας αλήθειας (δύο είσοδο):

Πύλη 3-εισόδου 'NOR':

Εικόνα 3 πύλης NOR εισόδου:

Οι πύλες Logic NOR μπορούν να έχουν αριθμό εισόδων «n», πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να έχει περισσότερες από δύο εισόδους (οι πύλες Logic NOR θα έχουν τουλάχιστον δύο εισόδους και πάντα μία έξοδο).

Για μια πύλη 3 εισόδων NOR, η εξίσωση Boolean περιστρέφεται ως εξής: ((A + B + C) ̅) = Y, παρόμοια για 4 εισόδους και άνω.

Πίνακας αλήθειας για 3 πύλη λογικής εισόδου NOR:

Λογική πολλαπλών εισόδων NOR Gates:

Οι πύλες Logic NOR που διατίθενται στο εμπόριο διατίθενται μόνο σε εισόδους 2, 3 και 4. Εάν έχουμε περισσότερες από 4 εισόδους, τότε πρέπει να καταρρέουμε τις πύλες.
Για παράδειγμα, μπορούμε να έχουμε τέσσερις πύλες NOR λογικής εισόδου με τη σειρά των δύο δύο πυλών NOR εισόδου ως εξής:

Τώρα η εξίσωση Boolean για το παραπάνω κύκλωμα γίνεται Y = ((A + B + C + D) ̅)

Ωστόσο, όλοι οι αναφερόμενοι λογικοί κανόνες ισχύουν για το παραπάνω κύκλωμα.

Εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε μόνο 3 εισόδους από την παραπάνω πύλη NOR 4 εισόδων, μπορούμε να συνδέσουμε μια αντίσταση pull-down σε οποιαδήποτε από τις ακίδες και τώρα γίνεται πύλη NOR 3 εισόδων.

Πύλη Logic NOR δύο εισόδων με βάση το τρανζίστορ:

Τώρα ξέρουμε, πώς λειτουργεί μια πύλη λογικής NOR, ας κατασκευάσουμε μια πύλη NOR 2 εισόδων χρησιμοποιώντας δύο τρανζίστορ NPN. Τα λογικά IC κατασκευάζονται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο.
Σχηματική πύλη δύο τρανζίστορ NOR:

Στην έξοδο 'Y' μπορείτε να συνδέσετε ένα LED αν η έξοδος είναι υψηλή, το LED θα ανάψει (ακροδέκτης LED + Ve στο 'Y' με αντίσταση 330 ohm και αρνητικό στο GND).

Όταν εφαρμόζουμε το σήμα «ΥΨΗΛΟ» στη βάση των δύο τρανζίστορ, και τα δύο τρανζίστορ ανάβουν και το σήμα γείωσης θα είναι διαθέσιμο στον συλλέκτη των Τ1 και Τ2, έτσι η έξοδος γυρίζει «ΧΑΜΗΛΗ».

Εάν εφαρμόσουμε το 'HIGH' σε οποιοδήποτε από τα τρανζίστορ, το αρνητικό σήμα θα είναι διαθέσιμο στην έξοδο, κάνοντας την έξοδο 'LOW'.

Εάν εφαρμόσουμε σήμα 'LOW' στη βάση δύο τρανζίστορ, και τα δύο σβήνουν, αλλά λόγω της αντίστασης pull-up η έξοδος γυρίζει 'HIGH'.
Τώρα ξέρετε πώς να φτιάξετε τη δική σας πύλη λογικής NOR.

Διάφορες πύλες λογικής που χρησιμοποιούν πύλη NOR:

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: NAND και NOR είναι οι δύο πύλες που είναι γνωστές ως καθολικές πύλες.

Η πύλη NOR είναι επίσης μια «καθολική πύλη λογικής» επειδή μπορούμε να δημιουργήσουμε οποιαδήποτε λογική Boolean με αυτήν την ενιαία πύλη. Αυτό είναι ένα πλεονέκτημα για την κατασκευή IC με διαφορετικές λογικές λειτουργίες και η κατασκευή μίας πύλης είναι οικονομική, αυτό είναι ίδιο και για την πύλη NAND.

Στα παραπάνω σχήματα παρουσιάζονται μόνο 3 τύποι πυλών, αλλά μπορούμε να κάνουμε οποιαδήποτε λογική Boolean.
Quad NOR πύλη IC 7402:

Εάν θέλετε να αγοράσετε μια λογική πύλη NOR από την αγορά, θα λάβετε την παραπάνω διαμόρφωση DIP.
Έχει 14 ακίδες, ο πείρος # 7 και ο πείρος # 14 είναι GND και Vcc αντίστοιχα. Λειτουργεί στα 5V.

Καθυστέρηση διάδοσης:

Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει η έξοδος από LOW σε HIGH και αντίστροφα μετά την παροχή εισόδου.

Η καθυστέρηση διάδοσης από LOW σε HIGH είναι 22 νανοδευτερόλεπτα.
Η καθυστέρηση διάδοσης από HIGH σε LOW είναι 15 nanoseconds.
Υπάρχουν πολλά άλλα ICs πύλης NOR διαθέσιμα:

• 74LS02 Τετραπλή είσοδος
• 74LS27 Τριπλή είσοδος 3
• 74LS260 Διπλή 4 είσοδος
• CD4001 Quad 2-είσοδος
• CD4025 Τριπλή είσοδος 3
• CD4002 Διπλή 4 είσοδος

Λογική ΟΔΗ Πύλη

Σε αυτήν την ανάρτηση πρόκειται να διερευνήσουμε τη λογική 'ΟΧΙ' πύλη. Θα μάθουμε για τον βασικό ορισμό, το σύμβολο, τον πίνακα αλήθειας, τα ισοδύναμα πύλης NAND και NOR, τους μετατροπείς Schmitt, τον ταλαντωτή πύλης Schmitt NOT, την πύλη NOT χρησιμοποιώντας τρανζίστορ και τέλος θα ρίξουμε μια ματιά στον λογικό μετατροπέα πύλης NOT 7404.

Προτού αρχίσουμε να εξετάζουμε τις λεπτομέρειες της λογικής πύλης ΟΧΙ που ονομάζεται επίσης ψηφιακός μετατροπέας, δεν πρέπει να συγχέουμε με τους «μετατροπείς ισχύος» που χρησιμοποιούνται σε ηλιακά ή εφεδρικά τροφοδοτικά στο σπίτι ή στο γραφείο.

Τι είναι η πύλη Logic 'NOT';

Πρόκειται για μια πύλη λογικής μονής εισόδου και εξόδου της οποίας η έξοδος είναι συμπληρωματική της εισόδου.

Ο παραπάνω ορισμός αναφέρει ότι εάν η είσοδος είναι 'ΥΨΗΛΗ' ή '1' ή 'αληθής' ή 'θετικό σήμα' η έξοδος θα είναι 'ΧΑΜΗΛΗ' ή '0' ή 'ψευδής' ή 'αρνητικό σήμα'.

Εάν η είσοδος είναι 'LOW' ή '0' ή 'false' ή 'αρνητικό σήμα', η έξοδος θα αντιστραφεί σε 'HIGH' ή '1' ή 'true' ή 'positive signal'

Σημείωση:

Ο όρος «Υψηλό», «1», «θετικό σήμα», «αληθινό» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Θετικό σήμα είναι το θετικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).
Ο όρος «LOW», «0», «αρνητικό σήμα», «false» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Το αρνητικό σήμα είναι το αρνητικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Εικόνα της πύλης λογικής NOT:

Ας υποθέσουμε ότι το 'A' είναι η είσοδος και το 'Y' είναι η έξοδος, η εξίσωση Boolean για λογική πύλη NOT είναι: Ā = Y.

Η εξίσωση δηλώνει ότι η έξοδος είναι αντιστροφή της εισόδου.

Πίνακας αλήθειας για λογική πύλη NOT:

Οι πύλες not θα έχουν πάντα μία είσοδο (και πάντα θα έχουν μία έξοδο) κατηγοριοποιούνται ως συσκευές λήψης αποφάσεων. Το σύμβολο 'o' στην άκρη του τριγώνου αντιπροσωπεύει τη συμπλήρωση ή την αντιστροφή.

Αυτό το σύμβολο 'o' δεν περιορίζεται μόνο στη λογική πύλη 'NOT', αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί από οποιεσδήποτε λογικές πύλες ή οποιοδήποτε ψηφιακό κύκλωμα. Εάν το 'o' βρίσκεται στην είσοδο, αυτό δηλώνει ότι η είσοδος είναι ενεργή-χαμηλή.
Active-Low: Η έξοδος γίνεται ενεργή (ενεργοποίηση τρανζίστορ, LED ή ρελέ κ.λπ.) όταν δίνεται είσοδος 'LOW'.

NAND και NOR Gates ισοδύναμο:

Η πύλη 'ΟΧΙ' μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας λογική 'NAND' και λογικές πύλες 'NOR' ενώνοντας όλες τις ακίδες εισόδου, αυτό ισχύει για πύλες με καρφίτσες εισόδου 3, 4 και υψηλότερες.

Πύλη λογικής με βάση το τρανζίστορ «ΟΧΙ»:

Η λογική 'ΟΧΙ' μπορεί να κατασκευαστεί από ένα τρανζίστορ NPN και μια αντίσταση 1Κ. Εάν εφαρμόσουμε το σήμα «ΥΨΗΛΟ» στη βάση του τρανζίστορ, η γείωση συνδέεται με τον συλλέκτη του τρανζίστορ, έτσι η έξοδος γυρίζει «ΧΑΜΗΛΗ».

Εάν εφαρμόσουμε το σήμα «LOW» στη βάση του τρανζίστορ, το τρανζίστορ παραμένει OFF και δεν θα συνδεθεί στη γείωση, αλλά, η έξοδος θα τραβηχτεί «HIGH» από την αντίσταση pull-up που συνδέεται με Vcc. Έτσι μπορούμε να κάνουμε μια λογική πύλη «ΟΧΙ» χρησιμοποιώντας τρανζίστορ.

Μετατροπείς Schmitt:

Θα διερευνήσουμε αυτήν την ιδέα με έναν αυτόματο φορτιστή μπαταρίας για να εξηγήσουμε τη χρήση και τη λειτουργία των μετατροπέων Schmitt. Ας πάρουμε το παράδειγμα της διαδικασίας φόρτισης μπαταρίας ιόντων λιθίου.

Η μπαταρία ιόντων λιθίου 3,7 V φορτίζεται όταν η μπαταρία χτυπήσει 3 V έως 3,2 V, η τάση της μπαταρίας αυξάνεται σταδιακά κατά τη φόρτιση και η μπαταρία πρέπει να αποκοπεί στα 4,2 V. Μετά τη φόρτιση, η τάση ανοιχτού κυκλώματος της μπαταρίας πέφτει περίπου 4,0 V .

Ένας αισθητήρας τάσης μετρά το όριο διακοπής και ενεργοποιεί το ρελέ για να σταματήσει η φόρτιση. Αλλά όταν η τάση πέσει κάτω από τα 4.2V, ο φορτιστής ανιχνεύει ότι δεν έχει φορτιστεί και ξεκινά τη φόρτιση έως τα 4.2V και διακόπτεται, και πάλι η τάση της μπαταρίας πέφτει στα 4,0V και ξεκινά ξανά τη φόρτιση και αυτή η τρέλα περιστρέφεται ξανά και ξανά.

Αυτό θα σκοτώσει γρήγορα την μπαταρία, για να ξεπεράσουμε αυτό το ζήτημα χρειαζόμαστε χαμηλότερο επίπεδο κατωφλίου ή 'LTV', έτσι ώστε η μπαταρία να μην αρχίσει τη φόρτιση έως ότου η μπαταρία πέσει στα 3 V έως 3,2 V. Η άνω τάση κατωφλίου ή 'UTV' είναι 4.2V σε αυτό το παράδειγμα.

Ένας μετατροπέας Schmitt κατασκευάζεται για να αλλάξει την κατάσταση εξόδου του όταν η τάση διασχίζει την άνω τάση κατωφλίου και παραμένει ίδια έως ότου η είσοδος φτάσει στην χαμηλότερη τάση κατωφλίου.

Παρομοίως, όταν η είσοδος διασχίσει την κατώτερη τάση κατωφλίου, η έξοδος παραμένει ίδια έως ότου η είσοδος φτάσει στην ανώτερη τάση κατωφλίου.

Δεν θα αλλάξει την κατάστασή του μεταξύ του LTV και του UTV.

Τώρα, λόγω αυτού, το ON / OFF θα είναι πολύ πιο ομαλό και η ανεπιθύμητη ταλάντωση θα αφαιρεθεί και επίσης το κύκλωμα θα είναι πιο ανθεκτικό στον ηλεκτρικό θόρυβο.

Schmitt NOT Gate Oscillator:

Το παραπάνω κύκλωμα είναι ένας ταλαντωτής που παράγει τετραγωνικό κύμα σε κύκλο λειτουργίας 33%. Αρχικά ο πυκνωτής είναι σε κατάσταση αποφόρτισης και το σήμα γείωσης θα είναι διαθέσιμο στην είσοδο της πύλης NOT.

Η έξοδος γίνεται θετική και φορτίζει τον πυκνωτή μέσω της αντίστασης 'R', ο πυκνωτής φορτίζει μέχρι την άνω τάση κατωφλίου του μετατροπέα και αλλάζει την κατάσταση, η έξοδος γυρίζει αρνητικό σήμα και ο πυκνωτής αρχίζει να εκφορτώνεται μέσω της αντίστασης 'R' έως ότου φτάσει η τάση του πυκνωτή το χαμηλότερο επίπεδο κατωφλίου και αλλάζει την κατάσταση, η έξοδος γίνεται θετική και φορτίζει τον πυκνωτή.

Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται όσο παρέχεται η τροφοδοσία στο κύκλωμα.

Η συχνότητα του παραπάνω ταλαντωτή μπορεί να υπολογιστεί: F = 680 / RC

Όπου, το F είναι συχνότητα.
Το R είναι αντίσταση στα ωμ.
Το C είναι χωρητικότητα στο farad.
Μετατροπέας τετραγωνικών κυμάτων:

Το παραπάνω κύκλωμα θα μετατρέψει σήμα ημιτονοειδούς κύματος σε τετραγωνικό κύμα, στην πραγματικότητα μπορεί να μετατρέψει οποιαδήποτε αναλογικά κύματα σε τετράγωνο κύμα.

Οι δύο αντιστάσεις R1 και R2 λειτουργούν ως διαχωριστής τάσης, αυτό χρησιμοποιείται για να πάρει ένα σημείο πόλωσης και ο πυκνωτής αποκλείει τυχόν σήματα DC.

Εάν το σήμα εισόδου υπερβαίνει το ανώτερο επίπεδο κατωφλίου ή κάτω από το χαμηλότερο επίπεδο κατωφλίου, η έξοδος γυρίζει

ΧΑΜΗΛΗ ή ΥΨΗΛΗ σύμφωνα με το σήμα, αυτό παράγει τετράγωνο κύμα.

IC 7404 NOT πύλη μετατροπέα:

Το IC 7404 είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα λογικά IC πύλης. Έχει 14 ακίδες, ο πείρος # 7 είναι γειωμένος και ο πείρος # 14 είναι Vcc. Η τάση λειτουργίας είναι από 4,5V έως 5V.

Καθυστέρηση διάδοσης:

Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ο χρόνος που απαιτείται από την πύλη για την επεξεργασία της εξόδου μετά την παροχή μιας εισόδου.
Στη λογική, η πύλη 'NOT' διαρκεί περίπου 22 nano δευτερόλεπτα για να αλλάξει την κατάστασή της από HIGH σε LOW και αντίστροφα.

Υπάρχουν πολλές άλλες λογικές 'ΟΧΙ πύλες IC:

• Πύλη 74LS04 Hex Inverting NOT NOT

• 74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate

• 74LS1004 Hex Inverting Drivers

• Πύλη CD4009 Hex Inverting NOT NOT

• Πύλη CD4069 Hex Inverting NOT NOT

Πώς λειτουργεί η πύλη Ή

Τώρα ας εξερευνήσουμε σχετικά με την ψηφιακή λογική Ή τις πύλες. Θα ρίξουμε μια ματιά στον βασικό ορισμό, το σύμβολο, τον πίνακα αλήθειας, την πύλη OR πολλαπλών εισόδων, θα κατασκευάσουμε πύλη OR εισόδου 2 με βάση τρανζίστορ και τέλος θα ρίξουμε μια επισκόπηση στην πύλη OR 7432.

Τι είναι η πύλη Logic 'OR';

Είναι μια ηλεκτρονική πύλη, της οποίας η έξοδος μετατρέπεται σε 'LOW' ή '0' ή 'false' ή δίνει ένα 'αρνητικό σήμα' όταν όλες οι είσοδοι των θυρών OR είναι 'LOW' ή '0' ή 'false' ή ' αρνητικό σήμα ».

Για παράδειγμα: Πείτε μια πύλη OR με αριθμό εισόδων «n», εάν όλες οι είσοδοι είναι «LOW», η έξοδος γυρίζει «LOW». Ακόμα κι αν μία είσοδος είναι «ΥΨΗΛΗ» ή «1» ή «αληθινή» ή «θετική ένδειξη», η έξοδος γυρίζει «ΥΨΗΛΗ» ή «1» ή «αληθινή» ή δίνει ένα «θετικό σήμα».

Σημείωση:

Ο όρος «Υψηλό», «1», «θετικό σήμα», «αληθινό» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Θετικό σήμα είναι το θετικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).
Ο όρος «LOW», «0», «αρνητικό σήμα», «false» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Το αρνητικό σήμα είναι το αρνητικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Απεικόνιση του συμβόλου λογικής Ή πύλης:

Εδώ τα 'A' και 'B' είναι οι δύο είσοδοι και το 'Y' είναι έξοδος.

Η έκφραση Boolean για λογική OR πύλη: Η έξοδος «Y» είναι η προσθήκη των δύο εισόδων «A» και «B», (A + B) = Y.

Η προσθήκη Boolean συμβολίζεται με (+)

Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι (A + B) = 1 + 1 = '1' ή 'υψηλή'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι (A + B) = 0 + 1 = '1' ή 'υψηλή'
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι (A + B) = 1 + 0 = '1' ή 'υψηλή'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι (A + B) = 0 + 0 = '0' ή 'Χαμηλή'

Οι παραπάνω προϋποθέσεις απλοποιούνται στον πίνακα αλήθειας.

Πίνακας αλήθειας (δύο είσοδο):

Πύλη 3-εισόδου 'Ή':

Εικόνα 3 εισόδου Ή πύλη:

Οι πύλες Logic OR μπορούν να έχουν αριθμό εισόδων «n», πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να έχει περισσότερες από δύο εισόδους (οι πύλες Logic OR θα έχουν τουλάχιστον δύο εισόδους και πάντα μία έξοδο).

Για πύλη λογικής εισόδου 3 Ή η εξίσωση Boolean στρέφεται ως εξής: (A + B + C) = Y, παρόμοια για 4 εισόδους και άνω.

Πίνακας αλήθειας για 3 λογική εισόδου Ή πύλη:

Λογική πολλαπλών εισόδων Ή Πύλες:

Οι πύλες Logic OR που διατίθενται στο εμπόριο διατίθενται μόνο σε εισόδους 2, 3 και 4. Εάν έχουμε περισσότερες από 4 εισόδους, τότε πρέπει να καταρρέουμε τις πύλες.

Μπορούμε να έχουμε έξι πύλη λογικής εισόδου OR, μετατοπίζοντας τις 2 πύλες OR εισόδου ως εξής:

Τώρα η εξίσωση Boolean για το παραπάνω κύκλωμα γίνεται Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Ωστόσο, όλοι οι αναφερόμενοι λογικοί κανόνες ισχύουν για το παραπάνω κύκλωμα.

Εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε μόνο 5 εισόδους από τις παραπάνω 6 εισόδους OR πύλη, μπορούμε να συνδέσουμε μια αντίσταση pull-down σε οποιονδήποτε ακροδέκτη και τώρα γίνεται 5 είσοδος OR πύλη.

Πύλη λογικής OR εισόδου με βάση δύο τρανζίστορ:

Τώρα γνωρίζουμε, πώς λειτουργεί μια πύλη λογικής OR, ας κατασκευάσουμε μια πύλη OR 2 εισόδων χρησιμοποιώντας δύο τρανζίστορ NPN. Τα λογικά IC κατασκευάζονται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο.

Σχηματική πύλη δύο τρανζίστορ Ή:

Στην έξοδο 'Y' μπορείτε να συνδέσετε ένα LED αν η έξοδος είναι υψηλή, το LED θα ανάψει (ακροδέκτης LED + Ve στο 'Y' με αντίσταση 330 ohm και αρνητικό στο GND).

Όταν εφαρμόζουμε σήμα LOW στη βάση των δύο τρανζίστορ, και τα δύο τρανζίστορ σβήνουν, το σήμα γείωσης θα είναι διαθέσιμο στον πομπό του T2 / T1 μέσω αντίστασης pull-down 1k, επομένως η έξοδος γυρίζει LOW.

Εάν κάποιο από τα τρανζίστορ είναι ΟΝ, η θετική τάση θα είναι διαθέσιμη στον πομπό T2 / T1, επομένως η έξοδος γυρίζει ΥΨΗΛΗ.

Τώρα ξέρετε πώς να φτιάξετε τη δική σας λογική πύλη.

Quad OR πύλη IC 7432:

Εάν θέλετε να αγοράσετε λογική Ή πύλη από την αγορά, θα λάβετε την παραπάνω διαμόρφωση.

Έχει 14 ακίδες, ο πείρος # 7 και ο πείρος # 14 είναι GND και Vcc αντίστοιχα. Λειτουργεί στα 5V.

Καθυστέρηση διάδοσης:

Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει η έξοδος από LOW σε HIGH και αντίστροφα.
Η καθυστέρηση διάδοσης από LOW σε HIGH είναι 7,4 νανοδευτερόλεπτα στους 25 βαθμούς Κελσίου.
Η καθυστέρηση διάδοσης από HIGH σε LOW είναι 7,7 νανοδευτερόλεπτα στους 25 βαθμούς Κελσίου.

• 74LS32 Quad 2-είσοδος
• CD4071 Quad 2-είσοδος
• CD4075 Τριπλή είσοδος 3
• CD4072 Διπλή είσοδος 4

Αποκλειστική λογική - ή πύλη

Σε αυτήν την ανάρτηση πρόκειται να διερευνήσουμε τη λογική πύλη XOR ή την πύλη Exclusive-OR. Θα ρίξουμε μια ματιά στον βασικό ορισμό, το σύμβολο, τον πίνακα αλήθειας, το αντίστοιχο κύκλωμα XOR, την πραγματοποίηση XOR χρησιμοποιώντας πύλες λογικής NAND και τέλος, θα ρίξουμε μια επισκόπηση της εισόδου quad 2 Ex-OR gate IC 7486.

Στις προηγούμενες δημοσιεύσεις, μάθαμε για τρεις βασικές πύλες λογικής 'ΚΑΙ', 'Ή' και 'ΟΧΙ'. Μάθαμε επίσης ότι, χρησιμοποιώντας αυτές τις τρεις θεμελιώδεις πύλες μπορούμε να κατασκευάσουμε δύο νέες πύλες λογικής 'NAND' και 'NOR'.

Υπάρχουν δύο ακόμη λογικές πύλες αν και αυτές οι δύο δεν είναι βασικές πύλες, αλλά κατασκευάζεται από το συνδυασμό των άλλων λογικών πυλών και η εξίσωση Boolean είναι τόσο ζωτική και πολύ χρήσιμη που θεωρείται ως ξεχωριστές λογικές πύλες.

Αυτές οι δύο πύλες λογικής είναι η πύλη 'Exclusive OR' και 'Exclusive NOR'. Σε αυτήν την ανάρτηση θα εξερευνήσουμε μόνο τη λογική Exclusive OR gate.

Τι είναι η πύλη 'Αποκλειστική Ή';

Είναι μια ηλεκτρονική πύλη, της οποίας η έξοδος γίνεται «υψηλή» ή «1» ή «αληθινή» ή δίνει ένα «θετικό σήμα» όταν οι δύο λογικές είσοδοι είναι διαφορετικές μεταξύ τους (αυτό ισχύει μόνο για δύο 2 εισόδους Ex - Ή πύλη).

Για παράδειγμα: Πείτε μια αποκλειστική πύλη Ή με εισόδους «δύο», εάν ένας από τον ακροδέκτη εισόδου Α είναι «ΥΨΗΛΟΣ» και ο ακροδέκτης εισόδου Β είναι «ΧΑΜΗΛΗ» τότε η έξοδος γυρίζει «ΥΨΗΛΗ» ή «1» ή «αληθινή» ή 'Θετικό σήμα'.

Εάν και οι δύο είσοδοι έχουν το ίδιο λογικό επίπεδο, δηλαδή και οι δύο ακροδέκτες 'ΥΨΗΛΟ' ή και οι δύο ακροδέκτες 'ΧΑΜΗΛΟ', η έξοδος γυρίζει 'ΧΑΜΗΛΗ' ή '0' ή 'ψευδής' ή 'αρνητικό σήμα'.

Σημείωση:

Ο όρος «Υψηλό», «1», «θετικό σήμα», «αληθινό» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Θετικό σήμα είναι το θετικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Ο όρος «LOW», «0», «αρνητικό σήμα», «false» είναι ουσιαστικά ο ίδιος (Το αρνητικό σήμα είναι το αρνητικό σήμα της μπαταρίας ή του τροφοδοτικού).

Εικονογράφηση της πύλης Logic Exclusive OR:

Εδώ τα 'A' και 'B' είναι οι δύο είσοδοι και το 'Y' είναι έξοδος.

Η έκφραση Boolean για λογική πύλη Ex-OR: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = '1' ή 'LOW'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '1', η έξοδος είναι (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = '1' ή 'HIGH'
Εάν το 'A' είναι '1' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = '1' ή 'HIGH'
Εάν το 'A' είναι '0' και το 'B' είναι '0', η έξοδος είναι (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = '0' ή 'Χαμηλή'
Οι παραπάνω προϋποθέσεις απλοποιούνται στον πίνακα αλήθειας.

Πίνακας αλήθειας (δύο είσοδο):

Στην παραπάνω πύλη Ex-OR λογικής εισόδου, εάν οι δύο είσοδοι είναι διαφορετικές, δηλαδή «1» και «0», η έξοδος γυρίζει «ΥΨΗΛΗ». Αλλά με 3 ή περισσότερες λογικές εισόδου Ex-OR ή γενικά η έξοδος Ex-OR γίνεται 'HIGH' μόνο όταν ο αριθμός ODD της λογικής 'HIGH' εφαρμόζεται στην πύλη.

Για παράδειγμα: Εάν έχουμε 3 είσοδο Ex-OR πύλη, εάν εφαρμόσουμε τη λογική 'HIGH' σε μία μόνο είσοδο (μονός αριθμός λογικής '1') η έξοδος γυρίζει 'HIGH'. Εάν εφαρμόσουμε τη λογική 'ΥΨΗΛΗ' σε δύο εισόδους (αυτός είναι ο ζυγός αριθμός της λογικής '1') η έξοδος γυρίζει 'ΧΑΜΗΛΗ' και ούτω καθεξής.

Αποκλειστική είσοδος 3 ή πύλη:

Εικόνα 3 πύλης EX-OR εισόδου:

Πίνακας αλήθειας για 3 πύλη EX-OR λογικής εισόδου:

Για την πύλη 3 εισόδου Ex-OR η εξίσωση Boolean γίνεται: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Όπως περιγράψαμε προηγουμένως, η λογική πύλη 'Ex-OR' δεν είναι θεμελιώδης λογική πύλη, αλλά, συνδυασμός διαφορετικών λογικών πυλών. Η πύλη Ex-OR μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τη λογική πύλη 'OR', τη λογική πύλη 'AND' και τη λογική πύλη 'NAND' ως εξής:

Ισοδύναμο κύκλωμα για πύλη 'Αποκλειστική Ή':

Η παραπάνω σχεδίαση έχει μεγάλο μειονέκτημα, χρειαζόμαστε 3 διαφορετικές πύλες λογικής για να φτιάξουμε μία πύλη Ex-OR. Αλλά μπορούμε να ξεπεράσουμε αυτό το πρόβλημα εφαρμόζοντας την πύλη Ex-OR με μόνο λογικές πύλες NAND, αυτό είναι επίσης οικονομικό στην κατασκευή.

Αποκλειστική πύλη Ή χρησιμοποιώντας πύλη NAND:

Οι αποκλειστικές πύλες OR χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση πολύπλοκων υπολογιστικών εργασιών όπως αριθμητικές λειτουργίες, πλήρεις πρόσθετες, μισές προσθήκες, μπορεί επίσης να προσφέρει λειτουργικότητα εκτέλεσης.

Logic Exclusive OR Gate IC 7486:

Εάν θέλετε να αγοράσετε λογική πύλη Ex-OR από την αγορά, θα λάβετε την παραπάνω διαμόρφωση DIP.
Έχει 14 ακίδες, ο πείρος # 7 και ο πείρος # 14 είναι GND και Vcc αντίστοιχα. Λειτουργεί στα 5V.

Καθυστέρηση διάδοσης:

Η καθυστέρηση διάδοσης είναι ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει η έξοδος από LOW σε HIGH και αντίστροφα μετά την παροχή εισόδου.
Η καθυστέρηση διάδοσης από LOW σε HIGH είναι 23 νανοδευτερόλεπτα.
Η καθυστέρηση διάδοσης από HIGH σε LOW είναι 17 νανοδευτερόλεπτα.

Συνήθως διαθέσιμα IC πύλης 'EX-OR':

• 74LS86 Τετραπλή είσοδος 2
• CD4030 Quad 2-είσοδος

Ελπίζω ότι η παραπάνω λεπτομερής εξήγηση μπορεί να σας βοήθησε να κατανοήσετε ποιες είναι οι λογικές πύλες και πώς λειτουργούν οι λογικές πύλες, εάν εξακολουθείτε να έχετε απορίες; Παρακαλώ εκφράστε στην ενότητα σχολίων, μπορεί να λάβετε μια γρήγορη απάντηση.