Hur logiska grindar fungerar

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





I det här inlägget kommer vi att förstå fullständigt vad logikportar är och hur det fungerar. Vi kommer att ta en titt på grunddefinitionen, symbolen, sanningstabellen, Multi-ingångsgrindar, vi kommer också att konstruera transistorbaserade grindekvivalenter och slutligen tar vi en översikt över olika relevanta CMOS-IC.

Vad är Logic Gates

En logisk grind i en elektronisk krets kan uttryckas som en fysisk enhet representerad genom en boolsk funktion.



Med andra ord är en logisk grind utformad för att utföra en logisk funktion med en eller flera binära ingångar och för att generera en enda binär utgång.

Elektroniska logikgrindar är i grunden konfigurerade och implementerade med hjälp av halvledarblock eller element såsom dioder eller transistorer som fungerar som PÅ / AV-omkopplare med ett väldefinierat omkopplingsmönster. Logiska grindar underlättar kaskadering av grindarna så att det enkelt möjliggör sammansättning av booleska funktioner, vilket gör det möjligt att skapa fysiska modeller för all boolesk logik. Detta möjliggör ytterligare algoritmer och matematik skrivbara med boolesk logik.



Logiska kretsar kan använda halvledarelement inom området för multiplexorer, register, aritmetiska logikenheter (ALU) och datorminne och till och med mikroprocessorer, som involverar så höga som 100-talet miljoner logikgrindar. I dagens implementering hittar du mestadels fälteffekttransistorer (FET), som används för tillverkning av logiska grindar, ett bra exempel är fälteffekttransistorer av metall-oxid-halvledare eller MOSFET.

Låt oss börja guiden med logik OCH grindar.

Vad är Logic “AND” Gate?

Det är en elektronisk grind vars utgång blir 'hög' eller '1' eller 'sant' eller ger en 'positiv signal' när alla ingångarna till OCH-grindarna är 'höga' eller '1' eller 'sanna' eller ' positiv signal ”.
Till exempel: Säg i en AND-grind med 'n' antal ingångar, om alla ingångar är 'höga' blir utgången 'hög'. Även om en ingång är 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller 'negativ signal', blir utgången 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller ger en 'negativ signal'.

Notera:
Uttrycket “Hög”, “1”, “positiv signal”, “sann” är i princip samma (Positiv signal är batteriets eller strömförsörjningens positiva signal).
Uttrycket 'LÅG', '0', 'negativ signal', 'falsk' är i princip samma (negativ signal är batteriets eller strömförsörjningens negativa signal).

Illustration av logik OCH gate-symbol:

OCH Gate

Här är 'A' och 'B' de två ingångarna och 'Y' matas ut.
Det booleska uttrycket för logik OCH-grind: Utgången 'Y' är multiplicering av de två ingångarna 'A' och 'B'. (A.B) = Y.
Den booleska multiplikationen betecknas med en punkt (.)
Om 'A' är '1' och 'B' är '1' är utgången (A.B) = 1 x 1 = '1' eller 'hög'
Om 'A' är '0' och 'B' är '1' är utgången (A.B) = 0 x 1 = '0' eller 'Låg'
Om 'A' är '1' och 'B' är '0' är utgången (A.B) = 1 x 0 = '0' eller 'Låg'
Om 'A' är '0' och 'B' är '0' är utgången (A.B) = 0 x 0 = '0' eller 'Låg'

Ovanstående villkor är förenklade i sanningstabellen.

Sanningstabell (två ingångar):

A (ingång) B (INGÅNG) Y (utgång)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

3-ingångs 'OCH' -port:

3 ingångar OCH grind

Illustration av 3 ingångar OCH grind:

Logiska OCH-grindar kan ha 'n' antal ingångar, vilket innebär att det kan ha mer än två ingångar (Logiska OCH-grindar kommer att ha minst två ingångar och alltid en utgång).

För en 3-ingång OCH-grind blir den booleska ekvationen så här: (A.B.C) = Y, på samma sätt för 4 ingångar och högre.

Sanningstabell för 3 ingångslogik OCH-grind:

A (INGÅNG) B (INGÅNG) C (INGÅNG) Y (UTGÅNG)
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1

Multi-ingångslogik OCH-grindar:

Kommersiellt tillgängliga logiska OCH-grindar finns endast i 2, 3 och 4 ingångar. Om vi ​​har mer än fyra ingångar måste vi kaskadera grindarna.

Vi kan ha sex ingångslogik OCH-grindar genom att kaskadera de två ingång OCH-grindarna enligt följande:

6 ingångs logiska grindar


Nu blir den booleska ekvationen för ovanstående krets Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Ändå gäller alla nämnda logiska regler för ovanstående krets.

Om du bara ska använda 5 ingångar från ovanstående 6 ingångar OCH-grindar kan vi ansluta ett uppdragsmotstånd vid valfri stift och nu blir det 5-ingång OCH-grind.

Transistorbaserad logisk OCH-grind med två ingångar:

Nu vet vi hur en logik OCH-grind fungerar, låt oss konstruera en 2-ingång OCH-grind med två NPN-transistorer. De logiska IC: erna är konstruerade på nästan samma sätt.

Två transistor OCH grind Schematisk:

Två transistor OCH grind

Vid utgången 'Y' kan du ansluta en lysdiod om utgången är hög lyser lysdioden (LED + Ve-terminal vid 'Y' med 330 ohm motstånd och negativ till GND).

När vi applicerar hög signal till basen av de två transistorerna slår båda transistorerna PÅ, + 5V-signalen kommer att finnas tillgänglig vid T2-sändaren, så utgången blir hög.

Om någon av transistorn är AV, kommer ingen positiv spänning att finnas tillgänglig vid sändaren av T2, men på grund av 1K neddragningsmotstånd kommer den negativa spänningen att vara tillgänglig vid utgången, så utgången kallas låg.

Nu vet du hur du konstruerar din egen logik OCH-grind.

Quad AND gate IC 7408:

Quad OCH Gate IC

Om du vill köpa logik OCH grind från marknaden kommer du i ovanstående konfiguration.
Den har 14 stift stift nr 7 och stift nr 14 är GND respektive Vcc. Den drivs med 5V.

Förökningsfördröjning:

Förökningsfördröjning är den tid det tar för produktionen att ändras från LÅG till HÖG och vice versa.
Förökningsfördröjningen från LÅG till HÖG är 27 nanosekunder.
Förökningsfördröjningen från HIGH till LOW är 19 nanosekunder.
Andra vanligt tillgängliga 'AND' -portal-IC: er:

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

Du kan alltid hänvisa datablad för ovanstående IC för mer information.

Hur logik “Exklusiv NOR” -funktion

I det här inlägget ska vi utforska om logiken 'Ex-NOR' gate eller Exclusive-NOR gate. Vi kommer att ta en titt på grunddefinitionen, symbolen, sanningstabellen, Ex-NOR-ekvivalent krets, Ex-NOR-realisering med logiska NAND-grindar och slutligen kommer vi att ta en översikt över fyr 2-ingång Ex-ELLER-grind IC 74266.

Vad är 'Exclusive NOR' gate?

Det är en elektronisk grind vars utgång blir 'hög' eller '1' eller 'sant' eller ger en 'positiv signal' när ingångarna är jämnt antal logiska '1s' (eller 'sanna' eller 'höga' eller ' positiv signal ”).

Till exempel: Säg en Exclusiv NOR-grind med 'n' antal ingångar, om ingångarna är logiska 'HÖG' med 2 eller 4 eller 6 ingångar (jämnt antal ingångar '1s') blir utgången 'HÖG'.

Även om vi inte använder någon logik 'hög' på ingångsstift (dvs. noll antal logiska 'HÖG' och all logik 'LÅG') är fortfarande 'noll' ett jämnt tal som utgången blir 'HÖG'.
Om antalet logiska '1s' som tillämpas är ODD blir utgången 'LÅG' (eller '0' eller 'falsk' eller 'negativ signal').

Detta är motsatsen till logisk 'Exclusive OR' -port där dess utgång blir 'HÖG' när ingångarna är ODD-antal logiska '1s'.
Notera:

Uttrycket “Hög”, “1”, “positiv signal”, “sann” är i princip samma (Positiv signal är batteriets eller strömförsörjningens positiva signal).

Uttrycket 'LÅG', '0', 'negativ signal', 'falsk' är i princip samma (negativ signal är batteriets eller strömförsörjningens negativa signal).

Illustration av Logic “Exclusive NOR” gate:

Exklusiv NOR Gate

'Exklusiv NOR' -port motsvarande krets:

EXNOR ekvivalent krets

Ovanstående är motsvarande krets för logisk Ex-NOR, som i grunden är en kombination av logisk 'Exclusive OR' -port och logisk 'NOT' -port.
Här är 'A' och 'B' de två ingångarna och 'Y' matas ut.
Det booleska uttrycket för logisk Ex-NOR-grind: Y = (AB) ̅ + AB.
Om 'A' är '1' och 'B' är '1' är utgången ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = '1' eller 'HÖG'
Om 'A' är '0' och 'B' är '1' är utgången ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' eller 'LÅG'
Om 'A' är '1' och 'B' är '0' är utgången ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' eller 'LÅG'
Om 'A' är '0' och 'B' är '0' är utgången ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' eller 'HÖG'
Ovanstående villkor är förenklade i sanningstabellen.

Sanningstabell (två ingångar):

A (ingång) B (INGÅNG) Y (utgång)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

3 ingångar exklusiv NOR Gate:

Illustration av Ex-NOR-grind med 3 ingångar:

3 ingångar Ex-NOR grind

Sanningstabell för 3-ingångslogik EX-ELLER-grind:

A (INGÅNG) B (INGÅNG) C (INGÅNG) Y (UTGÅNG)
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0

För Ex-NOR-grinden med 3 ingångar blir den booleska ekvationen: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Logiken 'Ex-NOR' -grinden är inte en grundläggande logisk grind utan en kombination av olika logiska grindar. Ex-NOR-grinden kan realiseras med hjälp av logiska 'ELLER' -portar, logiska 'OCH' -portar och logiska 'NAND' -portar enligt följande:

Motsvarande krets för 'Exclusive NOR' -port:

Ovanstående design har stor nackdel, vi behöver 3 olika logiska grindar för att göra en Ex-NOR-grind. Men vi kan övervinna detta problem genom att implementera Ex-NOR-grind med endast logiska 'NAND' -portar, detta är också ekonomiskt att tillverka.

Exklusiv NOR-grind med NAND-grind:

EXNOR med NAND Gate

Exklusiva NOR-grindar används för att utföra komplicerade datauppgifter såsom aritmetiska operationer, binära addrar, binär subtraktion, paritetskontroll och de används som digitala jämförare.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

IC 74266 Pinouts

Om du vill köpa logisk Ex-NOR-grind från marknaden kommer du i ovanstående DIP-konfiguration.
Den har 14 stift stift nr 7 och stift nr 14 är GND respektive Vcc. Den drivs med 5V.

Förökningsfördröjning:

Förökningsfördröjning är den tid det tar för utgången att ändras från LÅG till HÖG och vice versa efter att ha gett inmatning.

Förökningsfördröjningen från LÅG till HÖG är 23 nanosekunder.

Förökningsfördröjningen från HIGH till LOW är 23 nanosekunder.

Vanligt tillgängliga 'EX-NOR' grind-IC: er:
74LS266 Quad 2-ingång
CD4077 Quad 2-ingång

Hur NAND Gate fungerar

I nedanstående förklaring kommer vi att utforska om digital logisk NAND-grind. Vi kommer att ta en titt på grunddefinitionen, symbolen, sanningstabellen, NAND-grind med flera ingångar, vi kommer att konstruera transistorbaserad NAND-grind med två ingångar, olika logiska grindar som endast använder NAND-grinden och slutligen tar vi en översikt över NAND-grinden IC 7400.

Vad är Logic “NAND” Gate?

Det är en elektronisk grind, vars utgång blir 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller ger en 'negativ signal' när alla ingångarna till NAND-grindarna är 'höga' eller '1' eller 'sanna' eller ' positiv signal ”.

Till exempel: Säg en NAND-grind med 'n' antal ingångar, om alla ingångar är 'höga' blir utgången 'LÅG'. Även om en ingång är 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller 'negativ signal', blir utgången 'HÖG' eller '1' eller 'sann' eller ger en 'positiv signal'.

Notera:

Uttrycket “Hög”, “1”, “positiv signal”, “sann” är i princip samma (Positiv signal är batteriets eller strömförsörjningens positiva signal).
Uttrycket 'LÅG', '0', 'negativ signal', 'falsk' är i princip samma (negativ signal är batteriets eller strömförsörjningens negativa signal).

Illustration av Logic NAND gate-symbol:

NAND Gate-symbol

Här är 'A' och 'B' de två ingångarna och 'Y' matas ut.

Denna symbol är 'OCH' -port med inversion 'o'.

Logisk 'NAND' Gate Equivalent Circuit:

Den logiska NAND-grinden är kombinationen av logisk 'OCH' -grind och logisk 'INTE' -grind.

Det booleska uttrycket för logisk NAND-grind: Utgången 'Y' är kompletterande multiplikation av de två ingångarna 'A' och 'B'. Y = ((A.B) ̅)

Den booleska multiplikationen betecknas med en punkt (.) Och den kompletterande (inversionen) representeras av en stapel (-) över en bokstav.

Om 'A' är '1' och 'B' är '1' är utgången ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = '0' eller 'LÅG'
Om 'A' är '0' och 'B' är '1' är utgången ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = '1' eller 'HÖG'
Om 'A' är '1' och 'B' är '0' är utgången ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = '1' eller 'HÖG'
Om 'A' är '0' och 'B' är '0' är utgången ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = '1' eller 'HÖG'

Ovanstående villkor är förenklade i sanningstabellen.

Sanningstabell (två ingångar):

A (ingång) B (INGÅNG) Y (utgång)
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

3-ingångs 'NAND' -port:

Illustration av NAND-grind med 3 ingångar:

Logiska NAND-grindar kan ha 'n' antal ingångar, vilket innebär att det kan ha mer än två ingångar

(Logiska NAND-grindar har minst två ingångar och alltid en utgång).
För en NAND-grind med 3 ingångar blir den booleska ekvationen så här: ((A.B.C) ̅) = Y, på samma sätt för 4 ingångar och högre.

Sanningstabellenför NAND-grind med 3 ingångar:

A (INGÅNG) B (INGÅNG) C (INGÅNG) Y (UTGÅNG)
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0

NAND-grindar med flera ingångar:

Kommersiellt tillgängliga Logic NAND-grindar finns endast i 2, 3 och 4 ingångar. Om vi ​​har mer än fyra ingångar måste vi kaskadera grindarna.
Till exempel kan vi ha fyra ingångslogiska NAND-grindar genom att kaskadera 5 två ingångs-NAND-grindar enligt följande:

logisk NAND-grind genom att kaskadera 5 två ingångs-NAND-grindar

Nu blir den booleska ekvationen för ovanstående krets Y = ((A.B.C.D) ̅)

Ändå gäller alla nämnda logiska regler för ovanstående krets.

Om du bara ska använda 3 ingångar från ovanstående 4 ingångar NAND-grind, kan vi ansluta ett uppdragningsmotstånd till valfri en stift och nu blir det 3-ingångs NAND-grind.

Transistorbaserad logisk NAND-grind med två ingångar:

Nu vet vi hur en logisk NAND-grind fungerar, låt oss konstruera en NAND-grind med 2 ingångar med två

NPN-transistorer. De logiska IC: erna är konstruerade på nästan samma sätt.
Två transistor NAND gate Schematisk:

2 transistor NAND-grind

Vid utgången “Y” kan du ansluta en lysdiod om utgången är hög, lysdioden lyser (LED + Ve-terminal vid “Y” med 330 ohm motstånd och negativ till GND).

När vi applicerar hög signal till basen av de två transistorerna, båda transistorerna slås PÅ, kommer marksignalen att finnas tillgänglig vid T1-samlaren, så utgången blir 'LÅG'.

Om någon av transistorn är AV, dvs tillämpar 'LOW' -signal på basen, kommer ingen marksignal att finnas tillgänglig vid samlaren av T1, men på grund av 1K pull-up-motståndet kommer den positiva signalen att finnas tillgänglig vid utgången och utgången är 'HÖG'.

Nu vet du hur du konstruerar din egen logiska NAND-grind.

Olika logiska grindar som använder NAND gate:

NAND-grinden är också känd som 'universal logic gate' eftersom vi kan skapa vilken Boolean-logik som helst med denna enda grind. Detta är en fördel för att tillverka IC: er med olika logiska funktioner och det är ekonomiskt att tillverka en enda grind.

Olika logiska grindar som använder NAND-grinden

I ovanstående scheman visas bara 3 typer av grindar, men vi kan göra vilken booleska logik som helst.

Quad NAND-grind IC 7400:

IC 7400 pinouts

Om du vill köpa en logisk NAND-grind från marknaden kommer du i ovanstående DIP-konfiguration.
Den har 14 stift stift nr 7 och stift nr 14 är GND respektive Vcc. Den drivs med 5V.

Förökningsfördröjning:

Förökningsfördröjning är den tid det tar för utgången att ändras från LÅG till HÖG och vice versa efter att ha gett en inmatning.

Utbredningsfördröjningen från LÅG till HÖG är 22 nanosekunder.
Utbredningsfördröjningen från HIGH till LOW är 15 nanosekunder.
Det finns flera andra NAND gate IC: er tillgängliga:

  • 74LS00 Quad 2-ingång
  • 74LS10 Triple 3-ingång
  • 74LS20 Dual 4-ingång
  • 74LS30 Enkel 8-ingång
  • CD4011 Quad 2-ingång
  • CD4023 Triple 3-ingång
  • CD4012 Dubbel 4-ingång

Hur NOR Gate fungerar

Här ska vi utforska om digital logik NOR gate. Vi kommer att ta en titt på den grundläggande definitionen, symbol, sanningstabell, Multi-ingång NOR-grind, vi kommer att konstruera transistorbaserad 2-ingång NOR-grind, olika logiska grindar som endast använder NOR-grind och slutligen tar vi en översikt över NOR-grinden IC 7402.

Vad är Logic “NOR” Gate?

Det är en elektronisk grind vars utgång blir 'HÖG' eller '1' eller 'sant' eller ger en 'positiv signal' när alla ingångarna till NOR-grindarna är 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller ' negativ signal ”.

Till exempel: Säg en NOR-grind med 'n' antal ingångar, om alla ingångar är 'LÅG' blir utgången 'HÖG'. Även om en ingång är 'HÖG' eller '1' eller 'sann' eller 'positiv signal' blir utgången 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller ger en 'negativ signal'.

Notera:

Uttrycket “Hög”, “1”, “positiv signal”, “sann” är i princip samma (Positiv signal är batteriets eller strömförsörjningens positiva signal).
Uttrycket 'LÅG', '0', 'negativ signal', 'falsk' är i princip samma (negativ signal är batteriets eller strömförsörjningens negativa signal).

Illustration av Logic NOR gate-symbol:

logik NOR gate

Här är 'A' och 'B' de två ingångarna och 'Y' matas ut.

Denna symbol är 'ELLER' -port med inversion 'o'.

Logisk “NOR” Gate Equivalent Circuit:

Logisk “NOR” Gate Equivalent Circuit:

Den logiska NOR-grinden är kombinationen av logisk 'ELLER' -grind och logisk 'INTE' -grind.

Det booleska uttrycket för logisk NOR-grind: Utgången 'Y' är ett komplement till de två ingångarna 'A' och 'B'. Y = ((A + B) ̅)

Det booleska tillägget betecknas med (+) och det kompletterande (inversion) representeras av en stapel (-) över en bokstav.

Om 'A' är '1' och 'B' är '1' är utgången ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = '0' eller 'LOW'
Om 'A' är '0' och 'B' är '1' är utgången ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = '0' eller 'LOW'
Om 'A' är '1' och 'B' är '0' är utgången ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = '0' eller 'LOW'
Om 'A' är '0' och 'B' är '0' är utgången ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = '1' eller 'HÖG'

Ovanstående villkor är förenklade i sanningstabellen.

Sanningstabell (två ingångar):

A (ingång) B (INGÅNG) Y (utgång)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

3-ingång “NOR” -port:

Illustration av 3-ingångs NOR-grind:

3 ingångar NOR

Logiska NOR-grindar kan ha 'n' antal ingångar, vilket innebär att det kan ha mer än två ingångar (Logiska NOR-grindar kommer att ha minst två ingångar och alltid en utgång).

För en 3-ingångs NOR-grind blir den booleska ekvationen så här: ((A + B + C) ̅) = Y, på samma sätt för 4 ingångar och högre.

Sanningstabell för 3-ingångs-NOR-grind:

A (INGÅNG) B (INGÅNG) C (INGÅNG) Y (UTGÅNG)
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 0

Multi-ingångslogik NOR-grindar:

Kommersiellt tillgängliga Logic NOR-grindar finns endast i 2, 3 och 4 ingångar. Om vi ​​har mer än fyra ingångar måste vi kaskadera grindarna.
Till exempel kan vi ha fyra ingångslogiska NOR-grindar genom att kaskadera 5 två ingångs NOR-grindar enligt följande:

Multi-ingångslogik NOR-grindar:

Nu blir den booleska ekvationen för ovanstående krets Y = ((A + B + C + D) ̅)

Ändå gäller alla nämnda logiska regler för ovanstående krets.

Om du bara ska använda 3 ingångar från ovanstående 4 ingångar NOR-grind, kan vi ansluta ett neddragningsmotstånd till någon av stiften och nu blir det 3-ingångs NOR-grind.

Transistorbaserad logisk NOR-grind med två ingångar:

Nu vet vi hur en logisk NOR-grind fungerar, låt oss konstruera en 2-ingångs NOR-grind med två NPN-transistorer. De logiska IC: erna är konstruerade på nästan samma sätt.
Två transistor NOR gate Schematisk:

Två transistor NOR gate Schematisk

Vid utgången “Y” kan du ansluta en lysdiod om utgången är hög, lysdioden lyser (LED + Ve-terminal vid “Y” med 330 ohm motstånd och negativ till GND).

När vi applicerar 'HÖG' -signal på basen av de två transistorerna slås båda transistorerna PÅ och marksignalen kommer att finnas tillgänglig vid samlaren av T1 och T2, varför utgången blir 'LÅG'.

Om vi ​​applicerar 'HÖG' på någon av transistorn, kommer fortfarande den negativa signalen att finnas tillgänglig vid utgången, vilket gör att utgången går 'LÅG'.

Om vi ​​applicerar 'LOW' -signal på basen av två transistorer stängs båda av, men på grund av uppdragningsmotståndet blir utgången 'HIGH'.
Nu vet du hur du konstruerar din egen logiska NOR-grind.

Olika logiska grindar som använder NOR gate:

OBS: NAND och NOR är de två portarna som annars kallas universalportar.

NOR-porten är också en ”universell logikport” eftersom vi kan skapa valfri boolesk logik med denna enda port. Detta är en fördel för att tillverka IC: er med olika logiska funktioner och att tillverka en enda grind är ekonomiskt, detta är detsamma för NAND-grind också.

I ovanstående scheman visas bara tre typer av grindar, men vi kan skapa valfri boolesk logik.
Quad NOR gate IC 7402:

7402-Quad 2-ingångs NOR-grindar


Om du vill köpa en logisk NOR-grind från marknaden kommer du i ovanstående DIP-konfiguration.
Den har 14 stift stift nr 7 och stift nr 14 är GND respektive Vcc. Den drivs med 5V.

Förökningsfördröjning:

Förökningsfördröjning är den tid det tar för utgången att ändras från LÅG till HÖG och vice versa efter att ha gett en inmatning.

Utbredningsfördröjningen från LÅG till HÖG är 22 nanosekunder.
Utbredningsfördröjningen från HIGH till LOW är 15 nanosekunder.
Det finns flera andra NOR gate IC: er tillgängliga:

  • 74LS02 Quad 2-ingång
  • 74LS27 Triple 3-ingång
  • 74LS260 Dubbel 4-ingång
  • CD4001 Quad 2-ingång
  • CD4025 Triple 3-ingång
  • CD4002 Dubbel 4-ingång

Logik INTE Gate

I det här inlägget ska vi utforska om logiken 'NOT' gate. Vi kommer att lära oss om dess grundläggande definition, symbol, sanningstabell, NAND- och NOR-grindekvivalenter, Schmitt-växelriktare, Schmitt INTE grindoscillator, INTE grind med transistor och slutligen kommer vi att ta en titt på logik INTE grindomvandlare IC 7404.

Innan vi börjar titta på detaljerna i logik NOT gate, som också kallas digital inverter, får man inte förväxla med 'Power inverters' som används i solenergi eller reservkällor hemma eller på kontoret.

Vad är Logic “NOT” Gate?

Det är en logisk grind med en ingång och en utgång vars utgång kompletterar ingången.

Ovanstående definition anger att om ingången är “HÖG” eller “1” eller “sann” eller “positiv signal” kommer utgången att vara “LÅG” eller “0” eller “falsk” eller “negativ signal”.

Om ingången är 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller 'negativ signal' kommer utgången att inverteras till 'HÖG' eller '1' eller 'sann' eller 'positiv signal'

Notera:

Uttrycket “Hög”, “1”, “positiv signal”, “sann” är i princip samma (Positiv signal är batteriets eller strömförsörjningens positiva signal).
Uttrycket 'LÅG', '0', 'negativ signal', 'falsk' är i princip samma (negativ signal är batteriets eller strömförsörjningens negativa signal).

Illustration av Logic NOT Gate:

INTE Gate

Låt oss anta att 'A' är ingången och 'Y' är utgången, den booleska ekvationen för logisk NOT-grinden är: Ā = Y.

Ekvationen säger att utgången är inversion av ingången.

Sanningstabell för logik INTE gate:

TILL (INMATNING) Y (PRODUKTION)
0 1
1 0

De inte grindarna har alltid en enda ingång (och har alltid en enda utgång) den kategoriseras som beslutsfattande enheter. “O” -symbolen vid triangelns spets representerar komplettering eller inversion.

Denna 'o' -symbol är inte bara begränsad till den logiska 'INTE' -grinden, utan kan också användas av alla logiska grindar eller någon digital krets. Om “o” är vid ingången anger detta att ingången är aktiv-låg.
Aktiv-låg: Utgången blir aktiv (aktiverar en transistor, en lysdiod eller ett relä etc.) när “LÅG” ingång ges.

NAND och NOR Gates Equivalent:

INTE grindekvivalenter med NAND- och NOR-grindar

'NOT' -porten kan konstrueras med logiska 'NAND' och logiska 'NOR' -portar genom att sammanfoga alla ingångsstift, detta gäller portar med 3, 4 och högre ingångsstift.

Transistorbaserad logisk 'NOT' -port:

transistor INTE grindekvivalent

Logiken ”NOT” kan konstrueras av en NPN-transistor och ett 1K-motstånd. Om vi ​​applicerar 'HÖG' -signal på basen på transistorn, blir marken ansluten till transistorns kollektor, så utgången blir 'LÅG'.

Om vi ​​applicerar 'LÅG' -signal på basen på transistorn, förblir transistorn AV och kommer inte att anslutas till marken, men utgången dras 'HÖG' av uppkopplingsmotståndet som är anslutet till Vcc. Således får vi kan göra en logisk 'INTE' grind med hjälp av transistor.

Schmitt-växlare:

Vi kommer att utforska detta koncept med en automatisk batteriladdare för att förklara hur Schmitt-växelriktarna används och fungerar. Låt oss ta exemplet på laddningsproceduren för litiumjonbatterier.

3,7 V litiumjonbatteriet laddas när batteriet träffar 3 V till 3,2 V, batterispänningen stiger gradvis under laddning och batteriet måste stängas av vid 4,2 V. Efter laddning sjunker batteriets öppna kretsspänning runt 4,0 V .

En spänningssensor mäter gränsvärdet och utlöser reläet för att sluta ladda. Men när spänningen sjunker under 4,2 V upptäcker laddaren att den inte är laddad och börjar laddningen till 4,2 V och avstängning, igen faller batterispänningen till 4,0 V och börjar laddningen igen och denna galenskap cyklar om och om igen.

Detta kommer att döda batteriet snabbt. För att komma till rätta med problemet behöver vi en lägre tröskelnivå eller 'LTV' så att batteriet inte startar förrän batteriet sjunker till 3 V till 3,2 V. Den övre tröskelspänningen eller 'UTV' är 4.2V i detta exempel.

En Schmitt-växelriktare är gjord för att byta utgångstillstånd när spänningen passerar den övre tröskelspänningen och den förblir densamma tills ingången når den nedre tröskelspänningen.

På samma sätt, när ingången korsar lägre tröskelspänning, förblir utsignalen densamma tills ingången når den övre tröskelspänningen.

Det ändrar inte dess tillstånd mellan LTV och UTV.

Nu, på grund av detta, kommer ON / OFF att bli mycket mjukare och oönskad svängning kommer att avlägsnas och även kretsen blir mer motståndskraftig mot elektrisk brus.

Schmitt INTE grindoscillator:

Schmitt INTE Portoscillator

Ovanstående krets är en oscillator som producerar fyrkantig våg vid 33% arbetscykel. Ursprungligen är kondensatorn i urladdat tillstånd och marksignalen kommer att finnas tillgänglig vid ingången till NOT-grinden.

Utgången blir positiv och laddar kondensatorn via motståndet 'R', kondensatorn laddar upp till omriktarens övre tröskelspänning och ändrar tillståndet, utgången blir negativ signal och kondensatorn börjar urladdas via motståndet 'R' tills kondensatorns spänning når den lägre tröskelnivån och ändrar tillståndet, utgången blir positiv och laddar kondensatorn.

Denna cykel upprepas så länge strömförsörjningen ges till kretsen.

Frekvensen för ovanstående oscillator kan beräknas: F = 680 / RC

Fyrkantig omvandlare

Där F är frekvens.
R är motstånd i ohm.
C är kapacitans i farad.
Fyrkantig omvandlare:

Ovanstående krets omvandlar sinusvågssignal till fyrkantvåg, faktiskt kan den konvertera alla analoga vågor till fyrkantiga vågor.

De två motstånden R1 och R2 fungerar som spänningsdelare, detta används för att få en förspänningspunkt och kondensatorn blockerar eventuella likströmsignaler.

Om insignalen går över övre tröskelnivå eller under lägre tröskelnivå vrider utgången

LÅG eller HÖG enligt signalen producerar detta fyrkantvåg.

IC 7404 INTE grindomvandlare:

IC 7404 INTE grind

IC 7404 är en av de mest använda logiska NOT gate IC. Den har 14 stift, stift nr 7 är slipat och stift nr 14 är Vcc. Driftspänningen är från 4,5V till 5V.

Förökningsfördröjning:

Utbredningsfördröjningen är den tid som grinden tar för att bearbeta utmatningen efter att ha gett en inmatning.
I logik tar det 'INTE' -grinden cirka 22 nanosekunder att ändra sitt tillstånd från HÖG till LÅG och vice versa.

Det finns flera andra logiska 'INTE gate IC: er:

• 74LS04 Hexinverterande NOT-grind

• 74LS14 Hex Schmitt inverterande NOT-grind

• 74LS1004 hex-inverterande drivrutiner

• CD4009 Hex Inverting NOT Gate

• CD4069 Hex Inverting NOT Gate

Hur ELLER grinden fungerar

Låt oss nu utforska om digital logik ELLER grindar. Vi kommer att ta en titt på grunddefinitionen, symbolen, sanningstabellen, Multi-ingång ELLER-grind, vi kommer att konstruera transistorbaserad 2-ingång ELLER-grind och slutligen tar vi en översikt över ELLER-grinden IC 7432.

Vad är Logic “ELLER” Gate?

Det är en elektronisk grind vars utgång blir 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller ger en 'negativ signal' när alla ingångarna till ELLER grindarna är 'LÅG' eller '0' eller 'falsk' eller ' negativ signal ”.

Till exempel: Säg en ELLER-grind med 'n' antal ingångar. Om alla ingångar är 'LÅG' blir utgången 'LÅG'. Även om en ingång är 'HÖG' eller '1' eller 'sann' eller 'positiv signal', blir utgången 'HÖG' eller '1' eller 'sann' eller ger en 'positiv signal'.

Notera:

Uttrycket “Hög”, “1”, “positiv signal”, “sann” är i princip samma (Positiv signal är batteriets eller strömförsörjningens positiva signal).
Uttrycket 'LÅG', '0', 'negativ signal', 'falsk' är i princip samma (negativ signal är batteriets eller strömförsörjningens negativa signal).

Illustration av logik ELLER grindsymbol:

2 ingång ELLER grind

Här är 'A' och 'B' de två ingångarna och 'Y' matas ut.

Det booleska uttrycket för logik ELLER gate: Utgången 'Y' är tillägg av de två ingångarna 'A' och 'B', (A + B) = Y.

Det booleska tillägget betecknas med (+)

Om 'A' är '1' och 'B' är '1' är utgången (A + B) = 1 + 1 = '1' eller 'hög'
Om 'A' är '0' och 'B' är '1' är utgången (A + B) = 0 + 1 = '1' eller 'hög'
Om 'A' är '1' och 'B' är '0' är utgången (A + B) = 1 + 0 = '1' eller 'hög'
Om 'A' är '0' och 'B' är '0' är utgången (A + B) = 0 + 0 = '0' eller 'Låg'

Ovanstående villkor är förenklade i sanningstabellen.

Sanningstabell (två ingångar):

A (ingång) B (INGÅNG) Y (utgång)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

3-ingångs 'ELLER' -port:

Illustration av 3 ingång ELLER grind:

3 ingång ELLER grind

Logiska ELLER-grindar kan ha 'n' antal ingångar, vilket innebär att det kan ha mer än två ingångar (logiska ELLER-grindar kommer att ha minst två ingångar och alltid en utgång).

För en 3-ingångs-ELLER-grind blir den booleska ekvationen så här: (A + B + C) = Y, på samma sätt för 4-ingångar och högre.

Sanningstabell för 3 ingångslogik ELLER grind:

A (INGÅNG) B (INGÅNG) C (INGÅNG) Y (UTGÅNG)
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1

Multi-ingångslogik ELLER grindar:

Kommersiellt tillgängliga logiska ELLER-grindar finns endast i 2, 3 och 4 ingångar. Om vi ​​har mer än fyra ingångar måste vi kaskadera grindarna.

Vi kan ha sex ingångslogik ELLER grind genom att kaskadera de två ingångs ELLER grindarna enligt följande:

Multi-ingångslogik ELLER grindar

Nu blir den booleska ekvationen för ovanstående krets Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Ändå gäller alla nämnda logiska regler för ovanstående krets.

Om du bara ska använda 5 ingångar från ovanstående 6 ingångar ELLER-grind, kan vi ansluta ett neddragbart motstånd vid valfri stift och nu blir det 5-ingång ELLER grind.

Transistorbaserad logisk ELLER-grind med två ingångar:

Nu vet vi hur en logisk ELLER-grind fungerar, låt oss konstruera en 2-ingång ELLER grind med två NPN-transistorer. De logiska IC: erna är konstruerade på nästan samma sätt.

Två transistor ELLER grindschema:

Två transistor ELLER grindschemat

Vid utgången 'Y' kan du ansluta en lysdiod om utgången är hög lyser lysdioden (LED + Ve-terminal vid 'Y' med 330 ohm motstånd och negativ till GND).

När vi applicerar LÅG signal på basen av de två transistorerna stängs båda transistorerna AV, marksignalen kommer att finnas tillgänglig vid sändaren på T2 / T1 via 1k-motstånd, så utgången blir LÅG.

Om någon av transistorn är PÅ, kommer positiv spänning att finnas tillgänglig vid sändaren av T2 / T1, varför utgången blir HÖG.

Nu vet du hur du konstruerar din egen logik ELLER grind.

Quad ELLER gate IC 7432:

Quad ELLER gate IC 7432

Om du vill köpa logik ELLER gate från marknaden kommer du i konfigurationen ovan.

Den har 14 stift stift nr 7 och stift nr 14 är GND respektive Vcc. Den drivs med 5V.

Förökningsfördröjning:

Förökningsfördröjning är den tid det tar för produktionen att ändras från LÅG till HÖG och vice versa.
Utbredningsfördröjningen från LÅG till HÖG är 7,4 nanosekunder vid 25 grader Celsius.
Utbredningsfördröjningen från HÖG till LÅG är 7,7 nanosekunder vid 25 grader Celsius.

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

Logik Exklusiv –ELLER Gate

I det här inlägget ska vi utforska om logik XOR gate eller Exclusive-OR gate. Vi kommer att ta en titt på grunddefinitionen, symbolen, sanningstabellen, XOR-ekvivalent krets, XOR-realisering med hjälp av logiska NAND-grindar och slutligen kommer vi att ta en översikt över fyringångs ingång EX-ELLER grind IC 7486.

I föregående inlägg lärde vi oss om tre grundläggande logikgrindar ”AND”, “OR” och “NOT”. Vi lärde oss också att med hjälp av dessa tre grundläggande grindar kan vi konstruera två nya logiska grindar 'NAND' och 'NOR'.

Det finns ytterligare två logiska grindar, även om dessa två inte är grundgrindar, men den är konstruerad av kombinationen av de andra logiska grindarna och dess booleska ekvation är så viktig och mycket användbar att den betraktas som distinkta logiska grindar.

Dessa två logiska grindar är 'Exclusive OR' gate och 'Exclusive NOR'. I det här inlägget ska vi bara utforska om logik Exklusiv ELLER gate.

Vad är 'Exklusiv ELLER' -port?

Det är en elektronisk grind vars utgång blir 'hög' eller '1' eller 'sant' eller ger en 'positiv signal' när de två logiska ingångarna är olika i förhållande till varandra (detta gäller endast för två 2 ingångar Ex -ELLER-grinden).

Till exempel: Säg en exklusiv ELLER-grind med 'två' ingångar, om en av ingångsstift A är 'HÖG' och ingångsstift B är 'LÅG' blir utgången 'HÖG' eller '1' eller 'sann' eller “Positiv signal”.

Om båda ingångarna har samma logiska nivå, dvs båda stiften “HIGH” eller båda stiften “LOW”, blir utgången “LOW” eller “0” eller “false” eller “negative signal”.

Notera:

Uttrycket “Hög”, “1”, “positiv signal”, “sann” är i princip samma (Positiv signal är batteriets eller strömförsörjningens positiva signal).

Uttrycket 'LÅG', '0', 'negativ signal', 'falsk' är i princip samma (negativ signal är batteriets eller strömförsörjningens negativa signal).

Illustration av Logic Exclusive ELLER gate:

Exklusiv ELLER grind

Här är 'A' och 'B' de två ingångarna och 'Y' matas ut.

Det booleska uttrycket för logisk Ex-ELLER-grind: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Om 'A' är '1' och 'B' är '1' är utgången (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = '1' eller 'LÅG'
Om 'A' är '0' och 'B' är '1' är utgången (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = '1' eller 'HÖG'
Om 'A' är '1' och 'B' är '0' är utgången (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = '1' eller 'HÖG'
Om 'A' är '0' och 'B' är '0' är utgången (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = '0' eller 'Låg'
Ovanstående villkor är förenklade i sanningstabellen.

Sanningstabell (två ingångar):

A (ingång) B (INGÅNG) Y (utgång)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

I ovanstående två ingångslogiska Ex-ELLER-grind, om de två ingångarna är olika, dvs “1” och “0”, blir utgången “HÖG”. Men med 3 eller fler ingångslogik Ex-OR eller i allmänhet blir Ex-OR: s utgång 'HÖG' endast när ODD-antalet logiska 'HÖG' tillämpas på grinden.

Till exempel: Om vi ​​har 3 ingångar Ex-ELLER-grind, om vi använder logik 'HÖG' på endast en ingång (udda antal logiska '1') blir utgången 'HÖG'. Om vi ​​tillämpar logik “HÖG” på två ingångar (detta är jämnt antal logiska “1”) blir utgången “LÅG” och så vidare.

3 ingångar exklusivt ELLER grind:

Illustration av EX-ELLER-grind med 3 ingångar:

3 ingångar EX ELLER Gate

Sanningstabell för 3-ingångslogik EX-ELLER-grind:

A (INGÅNG) B (INGÅNG) C (INGÅNG) Y (UTGÅNG)
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1

För Ex-OR-grinden med 3 ingångar blir den booleska ekvationen: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Som vi beskrivit tidigare är den logiska 'Ex-OR' -grinden inte en grundläggande logisk grind utan en kombination av olika logiska grindar. Ex-OR-grinden kan realiseras med hjälp av logisk 'ELLER' -port, logisk 'OCH' -port och logisk 'NAND' -port enligt följande:

Motsvarande krets för 'Exklusiv ELLER' -port:

Motsvarande krets för


Ovanstående design har stor nackdel, vi behöver 3 olika logiska grindar för att göra en Ex-OR-grind. Men vi kan övervinna detta problem genom att implementera Ex-ELLER-grind med endast logiska NAND-grindar, detta är också ekonomiskt att tillverka.

Exklusiv ELLER-grind med NAND-grind:

Exklusiv ELLER-grind med NAND-grind

Exklusiva ELLER-grindar används för att utföra komplicerade datauppgifter som aritmetiska operationer, fulladdare, halvadders, det kan också leverera utföra funktioner.

Logik Exklusiv ELLER Gate IC 7486:

IC 7486 pinouts

Om du vill köpa en logisk Ex-OR-grind från marknaden kommer du i ovanstående DIP-konfiguration.
Den har 14 stift stift nr 7 och stift nr 14 är GND respektive Vcc. Den drivs med 5V.

Förökningsfördröjning:

Förökningsfördröjning är den tid det tar för utgången att ändras från LÅG till HÖG och vice versa efter att ha gett inmatning.
Förökningsfördröjningen från LÅG till HÖG är 23 nanosekunder.
Förökningsfördröjningen från HIGH till LOW är 17 nanosekunder.

Vanligt tillgängliga 'EX-ELLER' gate IC: er:

  • 74LS86 Quad 2-ingång
  • CD4030 Quad 2-ingång

Jag hoppas att den detaljerade förklaringen ovan kan ha hjälpt dig att förstå vad logiska grindar är och hur logiska grindar fungerar, om du fortfarande har några frågor? Vänligen uttryck i kommentarsektionen, du kan få ett snabbt svar.




Tidigare: Kondensatorläckagetestarkrets - Hitta läckande kondensatorer snabbt Nästa: Digital buffert - Working, Definition, Sanningstabell, Double Inversion, Fan-out