Hoe logische poorten werken

In dit bericht gaan we uitgebreid begrijpen wat logische poorten zijn en hoe ze werken. We zullen de basisdefinitie, het symbool, de waarheidstabel, multi-ingangspoorten bekijken, we zullen ook op transistor gebaseerde poort-equivalenten construeren en tot slot zullen we een overzicht geven van verschillende relevante CMOS-IC's.

Wat zijn logische poorten

Een logische poort in een elektronisch circuit kan worden uitgedrukt als een fysieke eenheid die wordt weergegeven via een Booleaanse functie.

Met andere woorden, een logische poort is ontworpen om een ​​logische functie uit te voeren met behulp van enkele of meer binaire ingangen en om een ​​enkele binaire uitgang te genereren.

Elektronische logische poorten zijn fundamenteel geconfigureerd en geïmplementeerd met behulp van halfgeleiderblokken of elementen zoals diodes of transistors die werken als AAN / UIT-schakelaars met een goed gedefinieerd schakelpatroon. Logische poorten vergemakkelijken het cascaderen van de poorten, zodat het gemakkelijk de samenstelling van Booleaanse functies mogelijk maakt, waardoor het mogelijk wordt fysieke modellen te maken van alle Booleaanse logica. Dit maakt verder algoritmen en wiskunde mogelijk die schrijfbaar zijn met behulp van Booleaanse logica.

Logische schakelingen kunnen halfgeleiderelementen gebruiken in het bereik van multiplexers, registers, rekenkundige logische eenheden (ALU's) en computergeheugen, en zelfs microprocessors, waarbij wel honderden miljoenen logische poorten betrokken zijn. In de huidige implementatie vindt u voornamelijk veldeffecttransistors (FET's) die worden gebruikt voor het vervaardigen van logische poorten. Een goed voorbeeld hiervan zijn metaal-oxide-halfgeleider veldeffecttransistors of MOSFET's.

Laten we de tutorial beginnen met logische EN poorten.

Wat is een logische 'EN' -poort?

Het is een elektronische poort waarvan de output 'hoog' of '1' of 'waar' wordt of een 'positief signaal' afgeeft wanneer alle ingangen van de EN-poorten 'hoog' of '1' of 'waar' of ' positief signaal ”.
Bijvoorbeeld: zeg in een EN-poort met ‘n’ aantal ingangen, als alle ingangen 'hoog' zijn, wordt de uitgang 'hoog'. Zelfs als een ingang 'LAAG' of '0' of 'onwaar' of 'negatief signaal' is, wordt de uitgang 'LAAG' of '0' of 'onwaar' of geeft een 'negatief signaal' af.

Notitie:
De termen 'hoog', '1', 'positief signaal', 'waar' zijn in wezen hetzelfde (positief signaal is het positieve signaal van de batterij of de voeding).
De termen 'LAAG', '0', 'negatief signaal', 'onwaar' zijn in wezen hetzelfde (negatief signaal is het negatieve signaal van de batterij of de voeding).

Illustratie van logica EN poortsymbool:

Hier zijn de 'A' en 'B' de twee ingangen en de 'Y' wordt uitgevoerd.
De Booleaanse uitdrukking voor logische EN-poort: de uitvoer ‘Y’ is een vermenigvuldiging van de twee ingangen ‘A’ en ‘B’. (A.B) = Y.
De Booleaanse vermenigvuldiging wordt aangegeven met een punt (.)
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer (A.B) = 1 x 1 = ‘1’ of 'hoog'
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer (A.B) = 0 x 1 = ‘0’ of ‘Laag’
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer (A.B) = 1 x 0 = ‘0’ of ‘Laag’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer (A.B) = 0 x 0 = ‘0’ of 'Laag'

De bovenstaande voorwaarden zijn vereenvoudigd in de waarheidstabel.

Waarheidstabel (twee ingangen):

3-ingangen 'EN' -poort:

Illustratie van 3 ingangen EN poort:

Logische EN-poorten kunnen een ‘n’ aantal ingangen hebben, wat betekent dat het meer dan twee ingangen kan hebben (logische EN-poorten hebben ten minste twee ingangen en altijd één uitgang).

Voor een EN-poort met 3 ingangen draait de Booleaanse vergelijking als volgt: (A.B.C) = Y, op dezelfde manier voor 4 ingangen en hoger.

Waarheidstabel voor logische EN-poort met 3 ingangen:

Logica met meerdere ingangen EN poorten:

In de handel verkrijgbare logische EN-poorten zijn alleen beschikbaar in 2, 3 en 4 ingangen. Als we meer dan 4 ingangen hebben, moeten we de poorten cascaderen.

We kunnen zes ingangslogica EN-poorten hebben door de 2 ingangs-EN-poorten als volgt in cascade te plaatsen:

Nu wordt de Booleaanse vergelijking voor het bovenstaande circuit Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Toch zijn alle genoemde logische regels van toepassing op het bovenstaande circuit.

Als u slechts 5 ingangen van de bovenstaande 6 ingangen EN-poorten gaat gebruiken, kunnen we een pull-up-weerstand op elke pin aansluiten en nu wordt het 5 ingangen EN-poorten.

Op transistor gebaseerde logische EN-poort met twee ingangen:

Nu we weten hoe een logische EN-poort functioneert, laten we een EN-poort met twee ingangen construeren met behulp van twee NPN-transistors. De logische IC's zijn op bijna dezelfde manier opgebouwd.

Twee transistor EN poortschema:

Aan de uitgang 'Y' kunt u een LED aansluiten als de uitgang hoog is, de LED zal oplichten (LED + Ve-klem op 'Y' met 330 ohm weerstand en negatief naar GND).

Wanneer we een hoog signaal toepassen op de basis van de twee transistors, worden beide transistors ingeschakeld, het + 5V-signaal is beschikbaar bij de emitter van de T2, dus de uitvoer wordt hoog.

Als een van de transistoren UIT is, zal er geen positieve spanning beschikbaar zijn op emitter van T2, maar vanwege de 1K pull-downweerstand zal de negatieve spanning beschikbaar zijn aan de uitgang, dus de uitgang wordt laag genoemd.

Nu weet u hoe u uw eigen logica EN poort moet construeren.

Quad EN poort IC 7408:

Als u logica EN poort van de markt wilt kopen, krijgt u de bovenstaande configuratie.
Het heeft 14 pinnen, de pin # 7 en pin # 14 zijn respectievelijk GND en Vcc. Het werkt op 5V.

Voortplantingsvertraging:

Voortplantingsvertraging is de tijd die de uitgang nodig heeft om van LAAG naar HOOG te veranderen en vice versa.
De voortplantingsvertraging van LAAG naar HOOG is 27 nanoseconden.
De voortplantingsvertraging van HOOG naar LAAG is 19 nanoseconden.
Andere algemeen verkrijgbare 'EN' -poort-IC's:

• 74LS08 Quad 2-ingang
• 74LS11 Drievoudige 3 ingangen
• 74LS21 Dubbele 4 ingangen
• CD4081 Quad 2-ingang
• CD4073 Drievoudige 3-ingangen
• CD4082 dubbele 4 ingangen

U kunt altijd het gegevensblad van de bovenstaande IC's raadplegen voor meer informatie.

Hoe Logic “Exclusive NOR” Gate-functie

In dit bericht gaan we de logische 'Ex-NOR' -poort of Ex-NOR-poort onderzoeken. We zullen de basisdefinitie, het symbool, de waarheidstabel, het Ex-NOR-equivalentcircuit, de Ex-NOR-realisatie bekijken met logische NAND-poorten en tot slot nemen we een overzicht van de quad 2-ingang Ex-OF-poort IC 74266.

Wat is een 'exclusieve NOR' -poort?

Het is een elektronische poort waarvan de output 'hoog' of '1' of 'waar' wordt of een 'positief signaal' afgeeft wanneer de ingangen een even aantal logische '1s' zijn (of 'waar' of 'hoog' of ' positief signaal ”).

Bijvoorbeeld: Zeg een Exclusieve NOR-poort met 'n' aantal ingangen, als de ingangen logisch 'HOOG' zijn met 2 of 4 of 6 ingangen (even aantal ingangen '1s'), wordt de uitgang 'HOOG'.

Zelfs als we geen logica 'hoog' toepassen op ingangspennen (d.w.z. nul aantal logica 'HOOG' en alle logica 'LAAG'), is 'nul' nog steeds een even getal dat de uitgang 'HOOG' wordt.
Als het aantal toegepaste logische '1s' ODD is, wordt de uitgang 'LAAG' (of '0' of 'onwaar' of 'negatief signaal').

Dit is het tegenovergestelde van de logische 'Exclusieve OF' -poort waar de uitgang 'HOOG' wordt wanneer de ingangen een ONEVEN aantal logische '1s' zijn.
Notitie:

De termen 'hoog', '1', 'positief signaal', 'waar' zijn in wezen hetzelfde (positief signaal is het positieve signaal van de batterij of de voeding).

De termen 'LAAG', '0', 'negatief signaal', 'onwaar' zijn in wezen hetzelfde (negatief signaal is het negatieve signaal van de batterij of de voeding).

Illustratie van logische 'Exclusieve NOR' -poort:

'Exclusief NOR'-poort equivalent circuit:

Het bovenstaande is het equivalente circuit voor logische Ex-NOR, wat in feite een combinatie is van logische 'Exclusieve OF' -poort en logische 'NIET' -poort.
Hier zijn de 'A' en 'B' de twee ingangen en de 'Y' wordt uitgevoerd.
De Booleaanse uitdrukking voor logische Ex-NOR-poort: Y = (AB) ̅ + AB.
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = ‘1’ of ‘HOOG’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = ‘0’ of ‘LAAG’
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = ‘0’ of ‘LAAG”
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = ‘1’ of ‘HOOG’
De bovenstaande voorwaarden zijn vereenvoudigd in de waarheidstabel.

Waarheidstabel (twee ingangen):

Exclusieve NOR-poort met 3 ingangen:

Illustratie van Ex-NOR-poort met 3 ingangen:

Waarheidstabel voor logische EX-OR-poort met 3 ingangen:

Voor de Ex-NOR-poort met 3 ingangen wordt de Booleaanse vergelijking: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
De logische 'Ex-NOR' -poort is geen fundamentele logische poort, maar een combinatie van verschillende logische poorten. De Ex-NOR-poort kan als volgt worden gerealiseerd met behulp van logische 'OF' -poorten, logische 'EN' -poort en logische 'NAND' -poort:

Equivalent circuit voor 'Exclusieve NOR' -poort:

Het bovenstaande ontwerp heeft een groot nadeel, we hebben 3 verschillende logische poorten nodig om één Ex-NOR-poort te maken. Maar we kunnen dit probleem oplossen door Ex-NOR-poort te implementeren met alleen logische 'NAND' -poorten, dit is ook economisch te fabriceren.

Exclusieve NOR-poort met NAND-poort:

Exclusieve NOR-poorten worden gebruikt om gecompliceerde computertaken uit te voeren, zoals rekenkundige bewerkingen, binaire optellers, binaire aftrekking, pariteitscontrole en ze worden gebruikt als digitale vergelijkers.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Als u een logische Ex-NOR-poort van de markt wilt kopen, krijgt u de bovenstaande DIP-configuratie.
Het heeft 14 pinnen, de pin # 7 en pin # 14 zijn respectievelijk GND en Vcc. Het werkt op 5V.

Voortplantingsvertraging:

Voortplantingsvertraging is de tijd die de uitgang nodig heeft om van LAAG naar HOOG te veranderen en vice versa na het geven van invoer.

De voortplantingsvertraging van LAAG naar HOOG is 23 nanoseconden.

De voortplantingsvertraging van HOOG naar LAAG is 23 nanoseconden.

Algemeen verkrijgbare 'EX-NOR' poort-IC's:
74LS266 Quad 2-ingang
CD4077 Quad 2-ingang

Hoe NAND Gate werkt

In de onderstaande uitleg gaan we de digitale logische NAND-poort onderzoeken. We zullen de basisdefinitie, het symbool, de waarheidstabel, de NAND-poort met meerdere ingangen bekijken, we zullen een transistorgebaseerde NAND-poort met 2 ingangen construeren, verschillende logische poorten met alleen de NAND-poort en tot slot zullen we een overzicht geven van de NAND-poort IC 7400.

Wat is de logische 'NAND' -poort?

Het is een elektronische poort waarvan de output 'LOW' of '0' of 'false' wordt of een 'negatief signaal' afgeeft wanneer alle ingangen van de NAND-poorten 'hoog' of '1' of 'waar' of ' positief signaal ”.

Bijvoorbeeld: zeg een NIET-EN-poort met een ‘n’ aantal ingangen, als alle ingangen 'hoog' zijn, wordt de uitgang 'LAAG'. Zelfs als een ingang 'LAAG' of '0' of 'vals' of 'negatief signaal' is, wordt de uitgang 'HOOG' of '1' of 'waar' of geeft een 'positief signaal' af.

Notitie:

De termen 'hoog', '1', 'positief signaal', 'waar' zijn in wezen hetzelfde (positief signaal is het positieve signaal van de batterij of de voeding).
De termen 'LAAG', '0', 'negatief signaal', 'onwaar' zijn in wezen hetzelfde (negatief signaal is het negatieve signaal van de batterij of de voeding).

Illustratie van Logic NAND-poortsymbool:

Hier zijn de 'A' en 'B' de twee ingangen en de 'Y' wordt uitgevoerd.

Dit symbool is “EN” poort met inversie “o”.

Logisch 'NAND' Gate-equivalent circuit:

De logische NAND-poort is de combinatie van logische 'EN' -poort en logische 'NIET' -poort.

De Booleaanse uitdrukking voor logische NAND-poort: de uitvoer ‘Y’ is een complementaire vermenigvuldiging van de twee ingangen ‘A’ en ‘B’. Y = ((A.B) ̅)

De Booleaanse vermenigvuldiging wordt aangegeven met een punt (.) En de complementaire (inversie) wordt weergegeven door een balk (-) boven een letter.

Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = ‘0’ of ‘LAAG’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = ‘1’ of ‘HOOG’
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = ‘1’ of ‘HOOG’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = ‘1’ of ‘HOOG’

De bovenstaande voorwaarden zijn vereenvoudigd in de waarheidstabel.

Waarheidstabel (twee ingangen):

3-ingangen 'NAND' -poort:

Illustratie van NAND-poort met 3 ingangen:

Logische NAND-poorten kunnen een ‘n’ aantal ingangen hebben, wat betekent dat het meer dan twee ingangen kan hebben

(Logische NAND-poorten hebben ten minste twee ingangen en altijd één uitgang).
Voor een NAND-poort met 3 ingangen wordt de Booleaanse vergelijking als volgt: ((A.B.C) ̅) = Y, op dezelfde manier voor 4 ingangen en hoger.

Waarheidstabelvoor logische NAND-poort met 3 ingangen:

Multi-input logica NAND-poorten:

In de handel verkrijgbare Logic NAND-poorten zijn alleen beschikbaar in 2, 3 en 4 ingangen. Als we meer dan 4 ingangen hebben, moeten we de poorten cascaderen.
We kunnen bijvoorbeeld vier input logische NAND-poorten hebben door 5 twee input NAND-poorten als volgt te cascaderen:

Nu wordt de Booleaanse vergelijking voor het bovenstaande circuit Y = ((A.B.C.D) ̅)

Toch zijn alle genoemde logische regels van toepassing op het bovenstaande circuit.

Als u slechts 3 ingangen van de bovenstaande NAND-poort met 4 ingangen gaat gebruiken, kunnen we een pull-up-weerstand op een willekeurige pin aansluiten en nu wordt het een NAND-poort met 3 ingangen.

Op transistor gebaseerde logische NAND-poort met twee ingangen:

Nu we weten hoe een logische NAND-poort functioneert, laten we een NAND-poort met 2 ingangen construeren met behulp van twee

NPN-transistors. De logische IC's zijn op bijna dezelfde manier opgebouwd.
Twee transistor NAND-poortschema:

Aan de uitgang “Y” kun je een LED aansluiten als de output hoog is, de LED gaat branden (LED + Ve klem op “Y” met 330 ohm weerstand en negatief naar GND).

Wanneer we een hoog signaal toepassen op de basis van de twee transistors, worden beide transistors ingeschakeld, het aardingsignaal zal beschikbaar zijn bij de collector van de T1, dus de uitgang wordt 'LAAG'.

Als een van de transistors UIT is, dwz het 'LAAG' -signaal aan de basis toevoegt, zal er geen aardingsignaal beschikbaar zijn bij de collector van T1, maar vanwege de 1K pull-up-weerstand zal het positieve signaal beschikbaar zijn aan de uitgang en de uitgang is aan het draaien 'HOOG'.

Nu weet je hoe je zelf een logische NAND-poort moet construeren.

Verschillende logische poorten die NAND-poort gebruiken:

De NIET-EN-poort is ook bekend als 'universele logische poort' omdat we elke Booleaanse logica kunnen maken met deze enkele poort. Dit is een voordeel voor het fabriceren van IC's met verschillende logische functies en het fabriceren van een enkele poort is economisch.

In bovenstaande schema's worden slechts 3 soorten poorten getoond, maar we kunnen elke Booleaanse logica maken.

Quad NAND-poort IC 7400:

Als u een logische NAND-poort van de markt wilt kopen, krijgt u de bovenstaande DIP-configuratie.
Het heeft 14 pinnen, de pin # 7 en pin # 14 zijn respectievelijk GND en Vcc. Het werkt op 5V.

Voortplantingsvertraging:

Voortplantingsvertraging is de tijd die de uitgang nodig heeft om van LAAG naar HOOG te veranderen en vice versa na het geven van een invoer.

De voortplantingsvertraging van LAAG naar HOOG is 22 nanoseconden.
De voortplantingsvertraging van HOOG naar LAAG is 15 nanoseconden.
Er zijn verschillende andere NAND-poort-IC's beschikbaar:

• 74LS00 Quad 2-ingang
• 74LS10 Drievoudige 3-ingangen
• 74LS20 Dubbele 4 ingangen
• 74LS30 Enkele 8-ingang
• CD4011 Quad 2-ingang
• CD4023 Drievoudige 3-ingangen
• CD4012 Dual 4-ingangen

Hoe NOR Gate werkt

Hier gaan we de digitale logische NOR-poort onderzoeken. We zullen de basisdefinitie, het symbool, de waarheidstabel, de NOR-poort met meerdere ingangen bekijken, we zullen een op transistor gebaseerde NOR-poort met 2 ingangen construeren, verschillende logische poorten die alleen de NOR-poort gebruiken en tot slot zullen we een overzicht geven van de NOR-poort IC 7402.

Wat is de logische 'NOR' -poort?

Het is een elektronische poort waarvan de uitgang 'HOOG' of '1' of 'waar' wordt of een 'positief signaal' afgeeft wanneer alle ingangen van de NOR-poorten 'LAAG' of '0' of 'onwaar' of ' negatief signaal ”.

Bijvoorbeeld: zeg een NOR-poort met een ‘n’ aantal ingangen, als alle ingangen 'LAAG' zijn, wordt de uitgang 'HOOG'. Zelfs als een ingang 'HOOG' of '1' of 'waar' of 'positief signaal' is, wordt de uitgang 'LAAG' of '0' of 'onwaar' of wordt een 'negatief signaal' afgegeven.

Notitie:

De termen 'hoog', '1', 'positief signaal', 'waar' zijn in wezen hetzelfde (positief signaal is het positieve signaal van de batterij of de voeding).
De termen 'LAAG', '0', 'negatief signaal', 'onwaar' zijn in wezen hetzelfde (negatief signaal is het negatieve signaal van de batterij of de voeding).

Illustratie van Logic NOR-poortsymbool:

Hier zijn de 'A' en 'B' de twee ingangen en de 'Y' wordt uitgevoerd.

Dit symbool is “OF” poort met inversie “o”.

Logisch 'NOR' Gate Equivalent Circuit:

De logische NOR-poort is de combinatie van een logische 'OF' -poort en een logische 'NIET' -poort.

De Booleaanse uitdrukking voor logische NOR-poort: de uitvoer ‘Y’ is een complementaire toevoeging van de twee ingangen ‘A’ en ‘B’. Y = ((A + B) ̅)

De Booleaanse optelling wordt aangegeven met (+) en de complementaire (inversie) wordt weergegeven door een balk (-) boven een letter.

Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = ‘0’ of ‘LAAG’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = ‘0’ of ‘LAAG”
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = ‘0’ of ‘LAAG’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = ‘1’ of ‘HOOG’

De bovenstaande voorwaarden zijn vereenvoudigd in de waarheidstabel.

Waarheidstabel (twee ingangen):

3-ingangen 'NOR' -poort:

Illustratie van NOR-poort met 3 ingangen:

Logische NOR-poorten kunnen een ‘n’ aantal ingangen hebben, wat betekent dat het meer dan twee ingangen kan hebben (logische NOR-poorten hebben ten minste twee ingangen en altijd één uitgang).

Voor een NOR-poort met 3 ingangen draait de Booleaanse vergelijking als volgt: ((A + B + C) ̅) = Y, op dezelfde manier voor 4 ingangen en hoger.

Waarheidstabel voor logische NOR-poort met 3 ingangen:

Multi-input logica NOR-poorten:

In de handel verkrijgbare logische NOR-poorten zijn alleen beschikbaar in 2, 3 en 4 ingangen. Als we meer dan 4 ingangen hebben, moeten we de poorten cascaderen.
We kunnen bijvoorbeeld vier invoerlogische NOR-poorten hebben door 5 twee invoer-NOR-poorten als volgt te cascaderen:

Nu wordt de Booleaanse vergelijking voor het bovenstaande circuit Y = ((A + B + C + D) ̅)

Toch zijn alle genoemde logische regels van toepassing op het bovenstaande circuit.

Als u slechts 3 ingangen van de bovenstaande NOR-poort met 4 ingangen gaat gebruiken, kunnen we een pull-down-weerstand op een van de pennen aansluiten en nu wordt het een NOR-poort met 3 ingangen.

Op transistor gebaseerde logische NOR-poort met twee ingangen:

Nu we weten hoe een logische NOR-poort functioneert, laten we een NOR-poort met 2 ingangen construeren met behulp van twee NPN-transistors. De logische IC's zijn op bijna dezelfde manier opgebouwd.
Twee transistor NOR-poort Schematisch:

Aan de uitgang “Y” kun je een LED aansluiten als de output hoog is, de LED gaat branden (LED + Ve klem op “Y” met 330 ohm weerstand en negatief naar GND).

Wanneer we het “HOOG” -signaal aan de basis van de twee transistors toepassen, worden beide transistors AAN gezet en is het aardingsignaal beschikbaar bij de collector van de T1 en T2, dus de uitgang wordt “LAAG”.

Als we 'HIGH' toepassen op een van de transistors, blijft het negatieve signaal beschikbaar aan de uitgang, waardoor de uitgang 'LOW' wordt.

Als we het 'LAAG' -signaal toepassen op de basis van twee transistors, worden beide UIT geschakeld, maar vanwege de pull-up-weerstand wordt de uitgang 'HOOG'.
Nu weet je hoe je een eigen logische NOR-poort moet construeren.

Verschillende logische poorten die NOR-poort gebruiken:

OPMERKING: NAND en NOR zijn de twee poorten die ook wel bekend staan ​​als universele poorten.

De NOR-poort is ook een 'universele logische poort' omdat we met deze enkele poort elke Booleaanse logica kunnen maken. Dit is een voordeel voor het fabriceren van IC's met verschillende logische functies en het fabriceren van een enkele poort is economisch, dit geldt ook voor de NAND-poort.

In bovenstaande schema's worden slechts 3 soorten poorten getoond, maar we kunnen elke Booleaanse logica maken.
Quad NOR-poort IC 7402:

Als u een logische NOR-poort van de markt wilt kopen, krijgt u de bovenstaande DIP-configuratie.
Het heeft 14 pinnen, de pin # 7 en pin # 14 zijn respectievelijk GND en Vcc. Het werkt op 5V.

Voortplantingsvertraging:

Voortplantingsvertraging is de tijd die de uitgang nodig heeft om van LAAG naar HOOG te veranderen en vice versa na het geven van een invoer.

De voortplantingsvertraging van LAAG naar HOOG is 22 nanoseconden.
De voortplantingsvertraging van HOOG naar LAAG is 15 nanoseconden.
Er zijn verschillende andere NOR-poort-IC's beschikbaar:

• 74LS02 Quad 2-ingang
• 74LS27 Drievoudige 3-ingangen
• 74LS260 Dubbele 4-ingangen
• CD4001 Quad 2-ingang
• CD4025 Drievoudige 3-ingangen
• CD4002 Dubbele 4 ingangen

Logica NIET Gate

In dit bericht gaan we de logische 'NIET' -poort onderzoeken. We zullen leren over de basisdefinitie, symbool, waarheidstabel, NAND- en NOR-poortequivalenten, Schmitt-omvormers, Schmitt NIET-poortoscillator, NIET-poort met transistor en tot slot zullen we kijken naar logica NIET poortomvormer IC 7404.

Voordat we beginnen met het onderzoeken van de details van de logische NIET-poort, die ook wel digitale omvormer wordt genoemd, moet men niet verwarren met de 'omvormers' die worden gebruikt in zonne- of noodstroomvoorzieningen thuis of op kantoor.

Wat is Logic 'NOT' Gate?

Het is een logische poort met een enkele ingang en een enkele uitgang waarvan de uitgang complementair is aan de ingang.

De bovenstaande definitie stelt dat als de invoer 'HOOG' of '1' of 'waar' of 'positief signaal' is, de uitvoer 'LAAG' of '0' of 'onwaar' of 'negatief signaal' zal zijn.

Als de invoer 'LAAG' of '0' of 'onwaar' of 'negatief signaal' is, wordt de uitvoer omgekeerd naar 'HOOG' of '1' of 'waar' of 'positief signaal'

Notitie:

De termen 'hoog', '1', 'positief signaal', 'waar' zijn in wezen hetzelfde (positief signaal is het positieve signaal van de batterij of de voeding).
De termen 'LAAG', '0', 'negatief signaal', 'onwaar' zijn in wezen hetzelfde (negatief signaal is het negatieve signaal van de batterij of de voeding).

Illustratie van Logic NOT Gate:

Laten we aannemen dat 'A' de invoer is en 'Y' de uitvoer, de Booleaanse vergelijking voor logische NIET-poort is: Ā = Y.

De vergelijking stelt dat de uitvoer een inversie is van de invoer.

Waarheidstabel voor logische NIET-poort:

De niet-poorten hebben altijd een enkele ingang (en hebben altijd een enkele uitgang) en worden gecategoriseerd als besluitvormingsapparaten. Het 'o' -symbool aan het uiteinde van de driehoek staat voor complementatie of inversie.

Dit 'o' -symbool is niet alleen beperkt tot de logische 'NIET' -poort, maar kan ook worden gebruikt door elke logische poort of elk digitaal circuit. Als de “o” op de ingang staat, betekent dit dat de ingang actief-laag is.
Actief-laag: De uitgang wordt actief (activeert een transistor, een LED of een relais enz.) Wanneer een 'LAGE' -ingang wordt gegeven.

NAND- en NOR-poorten equivalent:

De 'NIET' -poort kan worden geconstrueerd met behulp van logische 'NAND' en logische 'NOR' -poorten door alle ingangspennen samen te voegen, dit geldt voor poorten met 3, 4 en hogere ingangspennen.

Op transistor gebaseerde logische 'NIET' -poort:

De logica 'NOT' kan worden opgebouwd door een NPN-transistor en een 1K-weerstand. Als we het 'HOOG' -signaal aan de basis van de transistor toepassen, wordt de aarde verbonden met de collector van de transistor, dus wordt de uitgang 'LAAG'.

Als we het 'LOW' -signaal toepassen op de basis van de transistor, blijft de transistor UIT en wordt niet verbonden met aarde, maar de output wordt 'HIGH' getrokken door de pull-up-weerstand die is aangesloten op Vcc. Zo kunnen we een logische 'NIET' -poort maken met behulp van een transistor.

Schmitt-omvormers:

We zullen dit concept onderzoeken met een automatische acculader om het gebruik en de werking van de Schmitt-omvormers uit te leggen. Laten we het voorbeeld nemen van de oplaadprocedure voor de li-ionbatterij.

De 3,7 V Li-ion accu wordt opgeladen als de accu 3 V raakt tot 3,2 V, de accuspanning stijgt geleidelijk tijdens het opladen en de accu moet worden afgesneden bij 4,2 V. Na het opladen daalt de nullastspanning van de accu rond 4,0 V .

Een spanningssensor meet de uitschakellimiet en activeert het relais om het opladen te stoppen. Maar wanneer de spanning onder 4.2V daalt, detecteert de lader als niet geladen en begint het opladen tot 4.2V en wordt het afgesneden, opnieuw daalt de accuspanning naar 4.0V en begint het opladen opnieuw en deze waanzin herhaalt zich steeds maar weer.

Dit zal de batterij snel doden, om dit probleem op te lossen hebben we een lagere drempelwaarde of 'LTV' nodig zodat de batterij pas begint met opladen als de batterij daalt tot 3 V tot 3,2 V. De bovenste drempelspanning of 'UTV' is 4.2V in dit voorbeeld.

Een Schmitt-omvormer wordt gemaakt om zijn uitgangstoestand te schakelen wanneer de spanning de bovenste drempelspanning overschrijdt en deze blijft hetzelfde totdat de ingang de onderste drempelspanning bereikt.

Evenzo, zodra de ingang de onderste drempelspanning overschrijdt, blijft de uitgang hetzelfde totdat de ingang de bovenste drempelspanning bereikt.

Het zal zijn toestand niet veranderen tussen de LTV en UTV.

Hierdoor zal AAN / UIT nu veel soepeler zijn en zal ongewenste oscillatie worden verwijderd en ook zal het circuit beter bestand zijn tegen elektrische ruis.

Schmitt NOT Gate Oscillator:

Het bovenstaande circuit is een oscillator die een blokgolf produceert met een inschakelduur van 33%. Aanvankelijk is de condensator in ontladen toestand en zal het aardingsignaal beschikbaar zijn bij de ingang van de NIET-poort.

De uitgang wordt positief en laadt de condensator op via weerstand 'R', de condensator laadt op tot de bovenste drempelspanning van de omvormer en verandert de toestand, de uitgang wordt negatief en de condensator begint te ontladen via de weerstand 'R' totdat de condensatorspanning bereikt het onderste drempelniveau en de toestand verandert, wordt de uitgang positief en laadt de condensator op.

Deze cyclus herhaalt zich zolang de stroomtoevoer naar het circuit wordt gegeven.

De frequentie van de bovenstaande oscillator kan worden berekend: F = 680 / RC

Waar, F is frequentie.
R is weerstand in ohm.
C is capaciteit in farad.
Vierkante golfomvormer:

Het bovenstaande circuit converteert het sinusgolfsignaal naar een blokgolf, eigenlijk kan het alle analoge golven in blokgolf omzetten.

De twee weerstanden R1 en R2 werken als spanningsdeler, deze wordt gebruikt om een ​​instelpunt te krijgen en de condensator blokkeert alle DC-signalen.

Als het ingangssignaal boven het bovenste drempelniveau of onder het onderste drempelniveau komt, draait de uitgang

LAAG of HOOG afhankelijk van het signaal, dit produceert een blokgolf.

IC 7404 NOT gate-omvormer:

De IC 7404 is een van de meest gebruikte logic NOT gate IC's. Het heeft 14 pinnen, pin # 7 is geaard en pin # 14 is Vcc. De bedrijfsspanning is van 4,5V tot 5V.

Voortplantingsvertraging:

De voortplantingsvertraging is de tijd die de poort nodig heeft om de uitvoer te verwerken na het geven van een invoer.
In de logica heeft de 'NIET' -poort ongeveer 22 nano-seconden nodig om zijn status te veranderen van HOOG naar LAAG en vice versa.

Er zijn verschillende andere logische 'NOT gate IC's':

• 74LS04 Hex die NIET-poort omkeert

• 74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate

• 74LS1004 Hex-inverterende stuurprogramma's

• CD4009 Hex die NIET-poort omkeert

• CD4069 Hex die NIET-poort omkeert

Hoe OR-poort werkt

Laten we nu eens kijken naar digitale logische OF-poorten. We zullen de basisdefinitie, het symbool, de waarheidstabel, de OF-poort met meerdere ingangen bekijken, we zullen een op transistor gebaseerde OF-poort met 2 ingangen construeren en tot slot zullen we een overzicht geven van de OF-poort IC 7432.

Wat is een logische 'OF' -poort?

Het is een elektronische poort waarvan de output 'LOW' of '0' of 'false' wordt of een 'negatief signaal' afgeeft wanneer alle ingangen van de OF-poorten 'LOW' of '0' of 'false' of ' negatief signaal ”.

Bijvoorbeeld: zeg een OF-poort met een ‘n’ aantal ingangen, als alle ingangen 'LAAG' zijn, wordt de uitgang 'LAAG'. Zelfs als een ingang 'HOOG' of '1' of 'waar' of 'positief signaal' is, wordt de uitgang 'HOOG' of '1' of 'waar' of geeft een 'positief signaal' af.

Notitie:

De termen 'hoog', '1', 'positief signaal', 'waar' zijn in wezen hetzelfde (positief signaal is het positieve signaal van de batterij of de voeding).
De termen 'LAAG', '0', 'negatief signaal', 'onwaar' zijn in wezen hetzelfde (negatief signaal is het negatieve signaal van de batterij of de voeding).

Illustratie van logica OF poortsymbool:

Hier zijn de 'A' en 'B' de twee ingangen en de 'Y' wordt uitgevoerd.

De Booleaanse uitdrukking voor logische OF-poort: de uitvoer ‘Y’ is een optelling van de twee ingangen ‘A’ en ‘B’, (A + B) = Y.

De Booleaanse toevoeging wordt aangegeven met (+)

Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer (A + B) = 1 + 1 = ‘1’ of ‘hoog’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer (A + B) = 0 + 1 = ‘1’ of 'hoog'
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer (A + B) = 1 + 0 = ‘1’ of 'hoog'
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer (A + B) = 0 + 0 = ‘0’ of 'Laag'

De bovenstaande voorwaarden zijn vereenvoudigd in de waarheidstabel.

Waarheidstabel (twee ingangen):

“OF” -poort met 3 ingangen:

Illustratie van 3 ingangen OF poort:

Logische OF-poorten kunnen een ‘n’ aantal ingangen hebben, wat betekent dat het meer dan twee ingangen kan hebben (logische OF-poorten hebben ten minste twee ingangen en altijd één uitgang).

Voor een logische OF-poort met 3 ingangen draait de Booleaanse vergelijking als volgt: (A + B + C) = Y, op dezelfde manier voor 4 ingangen en hoger.

Waarheidstabel voor logische OF-poort met 3 ingangen:

Logica met meerdere ingangen OF poorten:

In de handel verkrijgbare logische OF-poorten zijn alleen beschikbaar in 2, 3 en 4 ingangen. Als we meer dan 4 ingangen hebben, moeten we de poorten cascaderen.

We kunnen zes ingangslogische OF-poorten hebben door de 2 ingangs-OF-poorten als volgt in cascade te plaatsen:

Nu wordt de Booleaanse vergelijking voor het bovenstaande circuit Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Toch zijn alle genoemde logische regels van toepassing op het bovenstaande circuit.

Als je slechts 5 ingangen van de bovenstaande 6 ingangen OF-poort gaat gebruiken, kunnen we een pull-down-weerstand op een willekeurige pin aansluiten en nu wordt het 5-ingangen OF-poort.

Op transistor gebaseerde logische OF-poort met twee ingangen:

Nu we weten hoe een logische OF-poort functioneert, laten we een OF-poort met twee ingangen construeren met behulp van twee NPN-transistors. De logische IC's zijn op bijna dezelfde manier opgebouwd.

Twee transistor OF poortschema:

Aan de uitgang 'Y' kunt u een LED aansluiten als de uitgang hoog is, de LED zal oplichten (LED + Ve-klem op 'Y' met 330 ohm weerstand en negatief naar GND).

Wanneer we een LAAG signaal toepassen op de basis van de twee transistors, worden beide transistors UIT geschakeld, het aardingsignaal zal beschikbaar zijn op de emitter van de T2 / T1 via 1k pull-down weerstand, dus de uitgang wordt LAAG.

Als een van de transistoren AAN is, is er een positieve spanning beschikbaar op de emitter van T2 / T1, dus de uitgang wordt HOOG.

Nu weet u hoe u uw eigen logische OF-poort moet construeren.

Quad OF-poort IC 7432:

Als u een logische OF-poort van de markt wilt kopen, krijgt u de bovenstaande configuratie.

Het heeft 14 pinnen, de pin # 7 en pin # 14 zijn respectievelijk GND en Vcc. Het werkt op 5V.

Voortplantingsvertraging:

Voortplantingsvertraging is de tijd die de uitgang nodig heeft om van LAAG naar HOOG te veranderen en vice versa.
De voortplantingsvertraging van LAAG naar HOOG is 7,4 nanoseconden bij 25 graden Celsius.
De voortplantingsvertraging van HOOG naar LAAG is 7,7 nanoseconden bij 25 graden Celsius.

• 74LS32 Quad 2-ingang
• CD4071 Quad 2-ingang
• CD4075 Drievoudige 3 ingangen
• CD4072 dubbele 4-ingangen

Logic Exclusive –OF Gate

In dit bericht gaan we de logische XOR-poort of Exclusive-OR-poort onderzoeken. We zullen de basisdefinitie, het symbool, de waarheidstabel, het XOR-equivalentcircuit, de XOR-realisatie bekijken met behulp van logische NAND-poorten en tot slot zullen we een overzicht nemen van de Ex-OF-poort IC 7486 met quad 2-ingang.

In de vorige berichten hebben we geleerd over drie fundamentele logische poorten 'EN', 'OF' en 'NIET'. We hebben ook geleerd dat we met behulp van deze drie fundamentele poorten twee nieuwe logische poorten 'NAND' en 'NOR' kunnen construeren.

Er zijn nog twee logische poorten, hoewel deze twee geen basispoorten zijn, maar het is geconstrueerd door de combinatie van de andere logische poorten en de Booleaanse vergelijking is zo essentieel en zeer nuttig dat het als afzonderlijke logische poorten wordt beschouwd.

Deze twee logische poorten zijn 'Exclusieve OF' -poort en 'Exclusieve NOR'. In dit bericht gaan we alleen de logische exclusieve OF-poort onderzoeken.

Wat is een 'exclusieve OF'-poort?

Het is een elektronische poort waarvan de uitgang 'hoog' of '1' of 'waar' wordt of een 'positief signaal' afgeeft wanneer de twee logische ingangen ten opzichte van elkaar verschillen (dit is alleen van toepassing voor twee 2 ingangen Ex -OF poort).

Bijvoorbeeld: zeg een exclusieve OF-poort met 'twee' ingangen, als een van de invoerpen A 'HOOG' is en de invoerpen B 'LAAG', dan wordt de uitvoer 'HOOG' of '1' of 'waar' of 'Positief signaal'.

Als beide ingangen hetzelfde logische niveau hebben, d.w.z. beide pinnen 'HOOG' of beide pinnen 'LAAG', wordt de uitgang 'LAAG' of '0' of 'onwaar' of 'negatief signaal'.

Notitie:

De termen 'hoog', '1', 'positief signaal', 'waar' zijn in wezen hetzelfde (positief signaal is het positieve signaal van de batterij of de voeding).

De termen 'LAAG', '0', 'negatief signaal', 'onwaar' zijn in wezen hetzelfde (negatief signaal is het negatieve signaal van de batterij of de voeding).

Illustratie van Logic Exclusive OF-poort:

Hier zijn de 'A' en 'B' de twee ingangen en de 'Y' wordt uitgevoerd.

De Booleaanse uitdrukking voor logische Ex-OF-poort: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = ‘1’ of ‘LAAG’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘1’ is, is de uitvoer (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = ‘1’ of ‘HOOG’
Als ‘A’ ‘1’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = ‘1’ of ‘HOOG’
Als ‘A’ ‘0’ is en ‘B’ ‘0’ is, is de uitvoer (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = ‘0’ of ‘Laag’
De bovenstaande voorwaarden zijn vereenvoudigd in de waarheidstabel.

Waarheidstabel (twee ingangen):

In de bovenstaande logische Ex-OF-poort met twee ingangen, als de twee ingangen verschillend zijn, d.w.z. '1' en '0', wordt de uitgang 'HOOG'. Maar met 3 of meer ingangslogica Ex-OR of in het algemeen wordt de uitgang van de Ex-OR alleen 'HOOG' wanneer het ODD-nummer van logische 'HOOG' wordt toegepast op de poort.

Bijvoorbeeld: Als we Ex-OF-poorten met 3 ingangen hebben, als we logica 'HOOG' toepassen op slechts één ingang (oneven aantal logische '1'), wordt de uitgang 'HOOG'. Als we logica 'HOOG' toepassen op twee ingangen (dit is even aantal logische '1'), wordt de uitgang 'LAAG' enzovoort.

Exclusieve OF-poort met 3 ingangen:

Illustratie van EX-OR-poort met 3 ingangen:

Waarheidstabel voor logische EX-OR-poort met 3 ingangen:

Voor de Ex-OF-poort met 3 ingangen wordt de Booleaanse vergelijking: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Zoals we eerder hebben beschreven, is de logische 'Ex-OF' -poort geen fundamentele logische poort, maar een combinatie van verschillende logische poorten. De Ex-OF-poort kan als volgt worden gerealiseerd met behulp van een logische 'OF' -poort, een logische 'EN' -poort en een logische 'NAND' -poort:

Equivalent circuit voor 'Exclusieve OF' -poort:

Het bovenstaande ontwerp heeft een groot nadeel, we hebben 3 verschillende logische poorten nodig om één Ex-OF-poort te maken. Maar we kunnen dit probleem oplossen door Ex-OF-poort te implementeren met alleen logische NAND-poorten, dit is ook economisch om te fabriceren.

Exclusieve OF-poort met NAND-poort:

Exclusieve OK-poorten worden gebruikt om gecompliceerde computertaken uit te voeren, zoals rekenkundige bewerkingen, volledige optellers, halve optellers, het kan ook uitvoerfunctionaliteit leveren.

Logic Exclusive OF Gate IC 7486:

Als u een logische Ex-OF-poort van de markt wilt kopen, krijgt u de bovenstaande DIP-configuratie.
Het heeft 14 pinnen, de pin # 7 en pin # 14 zijn respectievelijk GND en Vcc. Het werkt op 5V.

Voortplantingsvertraging:

Voortplantingsvertraging is de tijd die de uitgang nodig heeft om van LAAG naar HOOG te veranderen en vice versa na het geven van invoer.
De voortplantingsvertraging van LAAG naar HOOG is 23 nanoseconden.
De voortplantingsvertraging van HOOG naar LAAG is 17 nanoseconden.

Algemeen verkrijgbare 'EX-OR' -poort-IC's:

• 74LS86 Quad 2-ingang
• CD4030 Quad 2-ingang

Ik hoop dat de bovenstaande gedetailleerde uitleg u heeft geholpen te begrijpen wat logische poorten zijn en hoe logische poorten werken, als u nog vragen heeft? Geef alsjeblieft aan in het commentaargedeelte, je kunt snel een antwoord krijgen.