Logic Gates ทำงานอย่างไร

ในโพสต์นี้เราจะทำความเข้าใจอย่างละเอียดเกี่ยวกับลอจิกเกตคืออะไรและทำงานอย่างไร เราจะดูคำจำกัดความพื้นฐานสัญลักษณ์ตารางความจริงประตูอินพุตแบบหลายช่องเราจะสร้างการเทียบเท่าเกตที่ใช้ทรานซิสเตอร์และในที่สุดเราจะนำเสนอภาพรวมเกี่ยวกับ CMOS IC ที่เกี่ยวข้องต่างๆ

Logic Gates คืออะไร

ลอจิกเกตในวงจรอิเล็กทรอนิกส์สามารถแสดงเป็นหน่วยทางกายภาพที่แสดงผ่านฟังก์ชันบูลีน

กล่าวอีกนัยหนึ่งลอจิกเกตถูกออกแบบมาเพื่อเรียกใช้ฟังก์ชันลอจิคัลโดยใช้อินพุตไบนารีเดียวหรือมากกว่าและเพื่อสร้างเอาต์พุตไบนารีเดียว

ประตูลอจิกอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการกำหนดค่าโดยพื้นฐานและใช้งานโดยใช้บล็อกเซมิคอนดักเตอร์หรือองค์ประกอบเช่นไดโอดหรือทรานซิสเตอร์ซึ่งทำงานเหมือนสวิตช์เปิด / ปิดที่มีรูปแบบการสลับที่กำหนดไว้อย่างดี ประตูลอจิกช่วยอำนวยความสะดวกในการเรียงซ้อนของประตูเพื่อให้สามารถจัดองค์ประกอบของฟังก์ชันบูลีนได้อย่างง่ายดายทำให้สามารถสร้างแบบจำลองทางกายภาพของตรรกะบูลีนทั้งหมดได้ สิ่งนี้ทำให้อัลกอริทึมและคณิตศาสตร์สามารถเขียนได้โดยใช้ตรรกะบูลีน

วงจรลอจิกอาจใช้องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ในช่วงของมัลติเพล็กเซอร์รีจิสเตอร์หน่วยตรรกะทางคณิตศาสตร์ (ALU) และหน่วยความจำคอมพิวเตอร์และแม้แต่ไมโครโปรเซสเซอร์ซึ่งเกี่ยวข้องกับลอจิกเกตที่สูงถึง 100 ล้านล้าน ในการนำไปใช้งานในปัจจุบันคุณจะพบทรานซิสเตอร์ภาคสนาม (FET) เป็นส่วนใหญ่ซึ่งใช้สำหรับการผลิตลอจิกเกตตัวอย่างที่ดีคือทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์หรือ MOSFET ที่เป็นโลหะออกไซด์ - เซมิคอนดักเตอร์

มาเริ่มบทช่วยสอนด้วยตรรกะและประตู

Logic“ AND” Gate คืออะไร?

เป็นประตูอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือให้ 'สัญญาณบวก' เมื่ออินพุตทั้งหมดของประตู AND เป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือ ' สัญญาณบวก”.
ตัวอย่างเช่นพูดในประตู AND ด้วยจำนวนอินพุต 'n' หากอินพุตทั้งหมด 'สูง' เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง' แม้ว่าอินพุตหนึ่งจะเป็น“ LOW” หรือ“ 0” หรือ“ False” หรือ“ Negative Signal” เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ LOW” หรือ“ 0” หรือ“ false” หรือให้“ สัญญาณลบ”

บันทึก:
คำว่า“ สูง”“ 1”“ สัญญาณบวก”“ จริง” นั้นเหมือนกัน (สัญญาณบวกคือสัญญาณบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)
คำว่า“ LOW”,“ 0”,“ Negative Signal”,“ false” นั้นเหมือนกันหมด (สัญญาณลบคือสัญญาณลบของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

ภาพประกอบสัญลักษณ์ลอจิกและเกต:

ในที่นี้ 'A' และ 'B' คืออินพุตสองอินพุตและเอาต์พุต 'Y'
นิพจน์บูลีนสำหรับลอจิก AND gate: เอาต์พุต 'Y' คือการคูณของอินพุตสองอินพุต 'A' และ 'B' (A.B) = ย.
การคูณบูลีนแสดงด้วยจุด (.)
ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' คือ '1' ผลลัพธ์คือ (A.B) = 1 x 1 = '1' หรือ 'high'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' คือ '1' เอาต์พุตคือ (A.B) = 0 x 1 = '0' หรือ 'ต่ำ'
หาก 'A' เป็น '1' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ (A.B) = 1 x 0 = '0' หรือ 'ต่ำ'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ (A.B) = 0 x 0 = '0' หรือ 'ต่ำ'

เงื่อนไขข้างต้นทำให้ง่ายขึ้นในตารางความจริง

ตารางความจริง (สองอินพุต):

ประตู“ และ” 3 อินพุต:

ภาพประกอบของ 3 อินพุตและประตู:

ลอจิกและเกตสามารถมีจำนวนอินพุต 'n' ได้ซึ่งหมายความว่าสามารถมีอินพุตได้มากกว่าสองอินพุต (ลอจิกและเกตจะมีอินพุตอย่างน้อยสองอินพุตและหนึ่งเอาต์พุตเสมอ)

สำหรับอินพุต 3 และเกตสมการบูลีนจะเปลี่ยนเป็นดังนี้: (A.B.C) = Y ในทำนองเดียวกันสำหรับอินพุต 4 ขึ้นไป

ตารางความจริงสำหรับลอจิกอินพุต 3 ตัวและประตู:

หลายอินพุตตรรกะและประตู:

ลอจิกและเกตที่วางจำหน่ายทั่วไปมีให้ในอินพุต 2, 3 และ 4 เท่านั้น หากเรามีอินพุตมากกว่า 4 รายการเราต้องเรียงซ้อนประตู

เราสามารถมีลอจิกอินพุตหกตัวและประตูได้โดยเรียงซ้อนอินพุตและประตู 2 รายการดังนี้:

ตอนนี้สมการบูลีนสำหรับวงจรข้างต้นกลายเป็น Y = (A.B) (C.D) (E.F)

ถึงกระนั้นกฎทางตรรกะที่กล่าวถึงทั้งหมดจะใช้กับวงจรข้างต้น

หากคุณจะใช้อินพุตเพียง 5 อินพุตจาก 6 อินพุตและเกตข้างต้นเราสามารถเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบดึงขึ้นที่พินใดก็ได้และตอนนี้มันกลายเป็น 5 อินพุตและเกต

ทรานซิสเตอร์ใช้สองอินพุตตรรกะและประตู:

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าฟังก์ชันลอจิกและเกตเป็นอย่างไรมาสร้าง 2 อินพุตและเกตโดยใช้ทรานซิสเตอร์ NPN สองตัว ลอจิกไอซีสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกันเกือบทั้งหมด

ทรานซิสเตอร์สองตัวและแผนผังเกต:

ที่เอาต์พุต“ Y” คุณสามารถเชื่อมต่อ LED ได้หากเอาต์พุตสูง LED จะติดสว่าง (ขั้ว LED + Ve ที่“ Y” พร้อมตัวต้านทาน 330 โอห์มและขั้วลบเป็น GND)

เมื่อเราใช้สัญญาณสูงที่ฐานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวจะเปิดขึ้นสัญญาณ + 5V จะพร้อมใช้งานที่ตัวปล่อยของ T2 ดังนั้นเอาต์พุตจึงมีค่าสูง

หากทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งปิดอยู่จะไม่มีแรงดันไฟฟ้าบวกที่ตัวปล่อยของ T2 แต่เนื่องจากตัวต้านทานแบบดึงลง 1K จะมีแรงดันไฟฟ้าลบที่เอาต์พุตดังนั้นเอาต์พุตจึงเรียกว่าต่ำ

ตอนนี้คุณรู้วิธีสร้างตรรกะและประตูของคุณเองแล้ว

Quad และประตู IC 7408:

หากคุณต้องการซื้อลอจิก AND ประตูจากตลาดคุณจะได้รับในการกำหนดค่าด้านบน
มี 14 พินพิน # 7 และพิน # 14 คือ GND และ Vcc ตามลำดับ ทำงานที่ 5V

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์:

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์คือเวลาที่เอาต์พุตเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH และในทางกลับกัน
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จาก LOW ถึง HIGH คือ 27 นาโนวินาที
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จากสูงไปต่ำคือ 19 นาโนวินาที
ไอซีเกต“ และ” อื่น ๆ ที่มีอยู่ทั่วไป:

• 74LS08 Quad 2 อินพุต
• 74LS11 Triple 3 อินพุต
• 74LS21 อินพุตคู่ 4 ช่อง
• CD4081 Quad 2 อินพุต
• CD4073 Triple 3 อินพุต
• CD4082 อินพุต 4 คู่

คุณสามารถอ้างอิงแผ่นข้อมูลสำหรับ IC ด้านบนสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมได้ตลอดเวลา

Logic 'Exclusive NOR' Gate Function อย่างไร

ในโพสต์นี้เราจะมาสำรวจเกี่ยวกับลอจิกเกต“ Ex-NOR” หรือเกท Exclusive-NOR เราจะมาดูคำจำกัดความพื้นฐานสัญลักษณ์ตารางความจริงวงจรเทียบเท่า Ex-NOR การใช้ Ex-NOR โดยใช้ ประตู NAND ลอจิก และสุดท้ายเราจะมาดูภาพรวมของอินพุต Quad 2 Ex-OR gate IC 74266

ประตู“ Exclusive NOR” คืออะไร?

เป็นประตูอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือให้ 'สัญญาณบวก' เมื่ออินพุตมีจำนวนลอจิก '1' (หรือ 'จริง' หรือ 'สูง' หรือ ' สัญญาณบวก”)

ตัวอย่างเช่นพูดประตู NOR พิเศษที่มีจำนวนอินพุต 'n' หากอินพุตเป็นลอจิก 'สูง' โดยมีอินพุต 2 หรือ 4 หรือ 6 อินพุต (จำนวนอินพุต '1s' เท่า ๆ กัน) เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง'

แม้ว่าเราจะไม่ใช้ลอจิก 'สูง' กับพินอินพุต (เช่นเลขศูนย์ของลอจิก 'สูง' และลอจิกทั้งหมด 'ต่ำ') แต่ 'ศูนย์' ยังคงเป็นเลขคู่ที่เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง'
หากจำนวนลอจิก“ 1s” ที่ใช้เป็น ODD ผลลัพธ์จะเปลี่ยนเป็น“ LOW” (หรือ“ 0” หรือ“ false” หรือ“ negative signal”)

ตรงข้ามกับลอจิกเกต“ Exclusive OR” ที่เอาต์พุตเปลี่ยนเป็น“ สูง” เมื่ออินพุตเป็นจำนวน ODD ของลอจิก“ 1s”
บันทึก:

คำว่า“ สูง”“ 1”“ สัญญาณบวก”“ จริง” นั้นเหมือนกัน (สัญญาณบวกคือสัญญาณบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

คำว่า“ LOW”,“ 0”,“ Negative Signal”,“ false” นั้นเหมือนกันหมด (สัญญาณลบคือสัญญาณลบของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

ภาพประกอบของประตู Logic“ Exclusive NOR”:

วงจรเทียบเท่าประตู“ พิเศษ NOR”:

ข้างต้นเป็นวงจรสมมูลสำหรับลอจิก Ex-NOR ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นการรวมกันของลอจิกเกต“ เอกสิทธิ์หรือ” และลอจิกเกต“ ไม่”
ในที่นี้ 'A' และ 'B' คืออินพุตสองอินพุตและเอาต์พุต 'Y'
นิพจน์บูลีนสำหรับลอจิก Ex-NOR gate: Y = (AB) ̅ + AB
ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' คือ '1' เอาต์พุตคือ ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = '1' หรือ 'HIGH'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' คือ '1' เอาต์พุตคือ ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' หรือ 'LOW'
ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' หรือ 'LOW'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' คือ '0' เอาต์พุตคือ ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' หรือ 'HIGH'
เงื่อนไขข้างต้นทำให้ง่ายขึ้นในตารางความจริง

ตารางความจริง (สองอินพุต):

3 อินพุตประตู NOR พิเศษ:

ภาพประกอบของประตู Ex-NOR 3 อินพุต:

ตารางความจริงสำหรับลอจิกอินพุต 3 ประตู EX-OR:

สำหรับประตู Ex-NOR 3 อินพุตสมการบูลีนจะกลายเป็น: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC
ลอจิกเกต“ Ex-NOR” ไม่ใช่ลอจิกเกตพื้นฐาน แต่เป็นการรวมกันของลอจิกเกตที่แตกต่างกัน ประตู Ex-NOR สามารถรับรู้ได้โดยใช้ลอจิก 'หรือ' ประตูลอจิก 'AND' เกทและลอจิกเกต 'NAND' ดังนี้:

วงจรเทียบเท่าสำหรับประตู“ Exclusive NOR”:

การออกแบบข้างต้นมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญเราต้องใช้ลอจิกเกตที่แตกต่างกัน 3 อันเพื่อสร้างเกต Ex-NOR หนึ่งอัน แต่เราสามารถเอาชนะปัญหานี้ได้โดยการใช้ Ex-NOR gate ด้วยลอจิกเฉพาะประตู“ NAND” ซึ่งยังประหยัดในการประดิษฐ์

ประตู NOR พิเศษที่ใช้ประตู NAND:

ประตู NOR พิเศษใช้เพื่อดำเนินการคำนวณที่ซับซ้อนเช่นการคำนวณเลขคณิตไบนารีแอดเดอร์การลบไบนารีตัวตรวจสอบความเท่าเทียมกันและใช้เป็นตัวเปรียบเทียบแบบดิจิทัล

ลอจิก Exclusive-NOR Gate IC 74266:

หากคุณต้องการซื้อลอจิก Ex-NOR gate จากตลาดคุณจะได้รับในการกำหนดค่า DIP ด้านบน
มี 14 พินพิน # 7 และพิน # 14 คือ GND และ Vcc ตามลำดับ ทำงานที่ 5V

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์:

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์คือเวลาที่เอาต์พุตเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH และในทางกลับกันหลังจากให้อินพุต

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จาก LOW ถึง HIGH คือ 23 นาโนวินาที

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จากสูงไปต่ำคือ 23 นาโนวินาที

IC ประตู“ EX-NOR” ที่มีจำหน่ายทั่วไป:
74LS266 Quad 2 อินพุต
CD4077 Quad 2 อินพุต

NAND Gate ทำงานอย่างไร

ในคำอธิบายด้านล่างนี้เราจะสำรวจเกี่ยวกับประตู NAND ตรรกะดิจิทัล เราจะมาดูคำจำกัดความพื้นฐานสัญลักษณ์ตารางความจริงประตู NAND อินพุตหลายตัวเราจะสร้างทรานซิสเตอร์โดยใช้ 2 อินพุต NAND เกตประตูลอจิกต่างๆโดยใช้เกต NAND เท่านั้นและสุดท้ายเราจะดูภาพรวมเกี่ยวกับประตู NAND ไอซี 7400.

Logic“ NAND” Gate คืออะไร?

เป็นประตูอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'LOW' หรือ '0' หรือ 'false' หรือให้ 'สัญญาณลบ' เมื่ออินพุตทั้งหมดของประตู NAND เป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือ ' สัญญาณบวก”.

ตัวอย่างเช่นพูดเกต NAND ที่มีจำนวนอินพุต 'n' หากอินพุตทั้งหมด 'สูง' เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'ต่ำ' แม้ว่าอินพุตหนึ่งจะเป็น 'LOW' หรือ '0' หรือ 'False' หรือ 'Negative Signal' เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือให้ 'สัญญาณบวก'

บันทึก:

คำว่า“ สูง”“ 1”“ สัญญาณบวก”“ จริง” นั้นเหมือนกัน (สัญญาณบวกคือสัญญาณบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)
คำว่า“ LOW”,“ 0”,“ Negative Signal”,“ false” นั้นเหมือนกันหมด (สัญญาณลบคือสัญญาณลบของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

ภาพประกอบสัญลักษณ์ประตู Logic NAND:

ในที่นี้ 'A' และ 'B' คืออินพุตสองอินพุตและเอาต์พุต 'Y'

สัญลักษณ์นี้คือประตู“ AND” ที่มีการผกผัน“ o”

ลอจิก“ NAND” วงจรเทียบเท่าเกต:

ลอจิก NAND gate คือการรวมกันของลอจิกเกต“ AND” และลอจิกเกต“ NOT”

นิพจน์บูลีนสำหรับลอจิกเกต NAND: เอาต์พุต 'Y' คือการคูณเสริมของอินพุตสองอินพุต 'A' และ 'B' Y = ((A.B) ̅)

การคูณบูลีนแสดงด้วยจุด (.) และส่วนเสริม (การผกผัน) จะแสดงด้วยแถบ (-) เหนือตัวอักษร

ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' คือ '1' ผลลัพธ์คือ ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = '0' หรือ 'LOW'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' คือ '1' ผลลัพธ์คือ ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = '1' หรือ 'HIGH'
ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' เป็น '0' ผลลัพธ์คือ ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = '1' หรือ 'HIGH'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = '1' หรือ 'HIGH'

เงื่อนไขข้างต้นทำให้ง่ายขึ้นในตารางความจริง

ตารางความจริง (สองอินพุต):

ประตู“ NAND” 3 อินพุต:

ภาพประกอบของประตู NAND อินพุต 3 ช่อง:

ประตู NAND ลอจิกสามารถมีจำนวนอินพุต 'n' ได้ซึ่งหมายความว่าสามารถมีอินพุตได้มากกว่าสองอินพุต

(ประตู NAND ลอจิกจะมีอินพุตอย่างน้อยสองอินพุตและหนึ่งเอาต์พุตเสมอ)
สำหรับ NAND เกท 3 อินพุตสมการบูลีนจะเปลี่ยนเป็นดังนี้: ((A.B.C) ̅) = Y ในทำนองเดียวกันสำหรับ 4 อินพุตขึ้นไป

ตารางความจริงสำหรับ 3 อินพุตลอจิก NAND gate:

ประตู NAND ลอจิกอินพุตหลายตัว:

Logic NAND gates ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดมีให้ในอินพุต 2, 3 และ 4 เท่านั้น หากเรามีอินพุตมากกว่า 4 รายการเราต้องเรียงซ้อนประตู
ตัวอย่างเช่นเราสามารถมีประตู NAND ลอจิกอินพุตสี่ตัวโดยเรียงซ้อน 5 ประตู NAND อินพุตสองประตูดังนี้:

ตอนนี้สมการบูลีนสำหรับวงจรข้างต้นกลายเป็น Y = ((A.B.C.D) ̅)

ถึงกระนั้นกฎทางตรรกะที่กล่าวถึงทั้งหมดจะใช้กับวงจรข้างต้น

หากคุณจะใช้อินพุตเพียง 3 อินพุตจากอินพุต NAND เกต 4 อินพุตด้านบนเราสามารถเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบดึงขึ้นกับพินใดพินหนึ่งและตอนนี้มันกลายเป็น 3 อินพุต NAND เกต

ทรานซิสเตอร์ใช้สองอินพุต Logic NAND gate:

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าลอจิกเกตทำงานอย่างไรเรามาสร้างเกต NAND อินพุต 2 ตัวโดยใช้สองตัวกัน

ทรานซิสเตอร์ NPN ลอจิกไอซีสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกันเกือบทั้งหมด
แผนผังประตู NAND ของทรานซิสเตอร์สองตัว:

ที่เอาต์พุต“ Y” คุณสามารถเชื่อมต่อ LED ได้หากเอาต์พุตสูงไฟ LED จะเรืองแสง (ขั้ว LED + Ve ที่“ Y” พร้อมตัวต้านทาน 330 โอห์มและขั้วลบเป็น GND)

เมื่อเราใช้สัญญาณสูงที่ฐานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวจะเปิดขึ้นสัญญาณกราวด์จะพร้อมใช้งานที่คอลเลกชันของ T1 ดังนั้นเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'LOW'

หากทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งปิดอยู่โดยใช้สัญญาณ“ LOW” กับฐานจะไม่มีสัญญาณกราวด์ที่ตัวสะสมของ T1 แต่เนื่องจากตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 1K สัญญาณบวกจะพร้อมใช้งานที่เอาต์พุตและเอาต์พุตจะเปลี่ยน 'สูง'.

ตอนนี้คุณรู้วิธีสร้างลอจิก NAND gate ของคุณเองแล้ว

Logic Gates ต่างๆโดยใช้ NAND gate:

NAND gate มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า 'universal logic gate' เนื่องจากเราสามารถสร้างตรรกะบูลีนด้วยประตูเดียวนี้ได้ นี่เป็นข้อดีสำหรับการสร้าง IC ที่มีฟังก์ชันลอจิกที่แตกต่างกันและการสร้างประตูเดียวนั้นประหยัด

ในแผนผังข้างต้นจะแสดงประตูเพียง 3 ประเภท แต่เราสามารถสร้างตรรกะบูลีนได้

Quad NAND เกต IC 7400:

หากคุณต้องการซื้อลอจิก NAND gate จากตลาดคุณจะได้รับในการกำหนดค่า DIP ด้านบน
มี 14 พินพิน # 7 และพิน # 14 คือ GND และ Vcc ตามลำดับ ทำงานที่ 5V

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์:

ความล่าช้าในการแพร่กระจายคือเวลาที่เอาต์พุตจะเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH และในทางกลับกันหลังจากให้อินพุต

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จาก LOW ถึง HIGH คือ 22 นาโนวินาที
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จากสูงไปต่ำคือ 15 นาโนวินาที
มีไอซีเกต NAND อื่น ๆ อีกมากมายให้ใช้งาน:

• 74LS00 Quad 2 อินพุต
• 74LS10 Triple 3 อินพุต
• 74LS20 Dual 4 อินพุต
• 74LS30 Single 8 อินพุต
• CD4011 Quad 2 อินพุต
• CD4023 Triple 3 อินพุต
• CD4012 Dual 4 อินพุต

NOR Gate ทำงานอย่างไร

เราจะมาสำรวจเกี่ยวกับประตู NOR ลอจิกดิจิทัล เราจะมาดูคำจำกัดความพื้นฐานสัญลักษณ์ตารางความจริงประตู NOR แบบหลายอินพุตเราจะสร้างทรานซิสเตอร์ตามอินพุต NOR ประตู 2 ประตูลอจิกต่างๆโดยใช้ประตู NOR เท่านั้นและในที่สุดเราจะดูภาพรวมของประตู NOR IC 7402

Logic“ NOR” Gate คืออะไร?

เป็นประตูอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ สูง” หรือ“ 1” หรือ“ จริง” หรือให้“ สัญญาณบวก” เมื่ออินพุตทั้งหมดของประตู NOR เป็น“ ต่ำ” หรือ“ 0” หรือ“ เท็จ” หรือ“ สัญญาณลบ”.

ตัวอย่างเช่นพูดประตู NOR ด้วยจำนวนอินพุต 'n' หากอินพุตทั้งหมด 'ต่ำ' เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง' แม้ว่าอินพุตหนึ่งจะเป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือ 'สัญญาณบวก' เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'ต่ำ' หรือ '0' หรือ 'เท็จ' หรือให้ 'สัญญาณเชิงลบ'

บันทึก:

คำว่า“ สูง”“ 1”“ สัญญาณบวก”“ จริง” นั้นเหมือนกัน (สัญญาณบวกคือสัญญาณบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)
คำว่า“ LOW”,“ 0”,“ Negative Signal”,“ false” นั้นเหมือนกันหมด (สัญญาณลบคือสัญญาณลบของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

ภาพประกอบสัญลักษณ์ประตู Logic NOR:

ในที่นี้ 'A' และ 'B' คืออินพุตสองอินพุตและเอาต์พุต 'Y'

สัญลักษณ์นี้คือประตู“ หรือ” ที่มีการผกผัน“ o”

วงจรเทียบเท่าประตูลอจิก“ NOR”:

ลอจิก NOR เกตคือการรวมกันของลอจิกเกต“ OR” และลอจิกเกต“ ไม่ใช่”

นิพจน์บูลีนสำหรับลอจิก NOR gate: เอาต์พุต 'Y' เป็นส่วนเสริมของอินพุตสองอินพุต 'A' และ 'B' Y = ((A + B) ̅)

การเพิ่มบูลีนแสดงด้วย (+) และส่วนเสริม (การผกผัน) แสดงด้วยแถบ (-) เหนือตัวอักษร

ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' คือ '1' เอาต์พุตคือ ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = '0' หรือ 'LOW'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' คือ '1' เอาต์พุตคือ ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = '0' หรือ 'LOW'
ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = '0' หรือ 'LOW'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = '1' หรือ 'HIGH'

เงื่อนไขข้างต้นทำให้ง่ายขึ้นในตารางความจริง

ตารางความจริง (สองอินพุต):

ประตู“ NOR” 3 อินพุต:

ภาพประกอบ 3 อินพุต NOR ประตู:

ประตูลอจิก NOR สามารถมีจำนวนอินพุต 'n' ซึ่งหมายความว่าสามารถมีอินพุตได้มากกว่าสองอินพุต (ประตูลอจิก NOR จะมีอินพุตอย่างน้อยสองอินพุตและหนึ่งเอาต์พุตเสมอ)

สำหรับประตู NOR 3 อินพุตสมการบูลีนจะเปลี่ยนเป็นดังนี้: ((A + B + C) ̅) = Y ในทำนองเดียวกันสำหรับอินพุต 4 ตัวขึ้นไป

ตารางความจริงสำหรับลอจิกอินพุต 3 ประตู NOR:

หลายอินพุตลอจิก NOR ประตู:

ประตู Logic NOR ที่มีวางจำหน่ายทั่วไปมีให้ในอินพุต 2, 3 และ 4 เท่านั้น หากเรามีอินพุตมากกว่า 4 รายการเราต้องเรียงซ้อนประตู
ตัวอย่างเช่นเราสามารถมีประตูลอจิกอินพุตสี่ประตู NOR โดยเรียงซ้อน 5 อินพุต NOR สองประตูดังนี้:

ตอนนี้สมการบูลีนสำหรับวงจรด้านบนกลายเป็น Y = ((A + B + C + D) ̅)

ถึงกระนั้นกฎทางตรรกะที่กล่าวถึงทั้งหมดจะใช้กับวงจรข้างต้น

หากคุณจะใช้อินพุตเพียง 3 อินพุตจาก 4 อินพุต NOR gate ข้างต้นเราสามารถเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบดึงลงกับพินใดก็ได้และตอนนี้มันกลายเป็น 3 อินพุต NOR เกต

ทรานซิสเตอร์ใช้สองอินพุต Logic NOR gate:

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าฟังก์ชันลอจิก NOR gate เป็นอย่างไรมาสร้างประตู NOR 2 อินพุตโดยใช้ทรานซิสเตอร์ NPN สองตัว ลอจิกไอซีสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกันเกือบทั้งหมด
แผนผังประตู NOR สองทรานซิสเตอร์:

ที่เอาต์พุต“ Y” คุณสามารถเชื่อมต่อ LED ได้หากเอาต์พุตสูงไฟ LED จะเรืองแสง (ขั้ว LED + Ve ที่“ Y” พร้อมตัวต้านทาน 330 โอห์มและขั้วลบถึง GND)

เมื่อเราใช้สัญญาณ“ HIGH” ที่ฐานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวจะเปิดและสัญญาณกราวด์จะมีอยู่ที่คอลเลกชันของ T1 และ T2 ดังนั้นเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ LOW”

หากเราใช้“ HIGH” กับทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งสัญญาณลบจะยังคงมีอยู่ที่เอาต์พุตทำให้เอาต์พุตเป็น“ LOW”

หากเราใช้สัญญาณ“ LOW” ที่ฐานของทรานซิสเตอร์สองตัวทั้งสองตัวจะปิด แต่เนื่องจากตัวต้านทานแบบดึงขึ้นเอาต์พุตจึงเปลี่ยนเป็น“ สูง”
ตอนนี้คุณรู้วิธีสร้างประตูตรรกะ NOR ของคุณเองแล้ว

Logic Gates ต่างๆโดยใช้ NOR gate:

หมายเหตุ: NAND และ NOR เป็นสองประตูที่รู้จักกันในชื่อประตูสากล

ประตู NOR ยังเป็น 'ลอจิกเกตสากล' เนื่องจากเราสามารถสร้างลอจิกบูลีนด้วยเกตเดียวนี้ได้ นี่เป็นข้อดีสำหรับการสร้าง IC ที่มีฟังก์ชันลอจิคัลที่แตกต่างกันและการสร้างประตูเดียวนั้นประหยัดซึ่งก็เหมือนกับประตู NAND เช่นกัน

ในแผนผังข้างต้นมีการจัดแสดงประตูเพียง 3 ประเภท แต่เราสามารถสร้างตรรกะบูลีนได้
ประตู Quad NOR IC 7402:

หากคุณต้องการซื้อประตูตรรกะ NOR จากตลาดคุณจะได้รับในการกำหนดค่ากรมทรัพย์สินทางปัญญาด้านบน
มี 14 พินพิน # 7 และพิน # 14 คือ GND และ Vcc ตามลำดับ ทำงานที่ 5V

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์:

ความล่าช้าในการแพร่กระจายคือเวลาที่เอาต์พุตจะเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH และในทางกลับกันหลังจากให้อินพุต

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จาก LOW ถึง HIGH คือ 22 นาโนวินาที
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จากสูงไปต่ำคือ 15 นาโนวินาที
มีไอซีประตู NOR อื่น ๆ อีกมากมายให้เลือก

• 74LS02 Quad 2 อินพุต
• 74LS27 Triple 3 อินพุต
• 74LS260 อินพุต 4 คู่
• CD4001 Quad 2 อินพุต
• CD4025 Triple 3 อินพุต
• CD4002 Dual 4 อินพุต

ลอจิกไม่ใช่ประตู

ในโพสต์นี้เราจะมาสำรวจเกี่ยวกับประตูลอจิก“ NOT” เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับนิยามพื้นฐานสัญลักษณ์ตารางความจริงเทียบเท่าประตู NAND และ NOR, อินเวอร์เตอร์ Schmitt, ออสซิลเลเตอร์ Schmitt NOT เกตไม่ใช่เกตที่ใช้ทรานซิสเตอร์และสุดท้ายเราจะมาดูตรรกะ NOT เกตอินเวอร์เตอร์ IC 7404

ก่อนที่เราจะเริ่มดูรายละเอียดของลอจิก NOT gate ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าอินเวอร์เตอร์ดิจิตอลอย่าสับสนกับ“ อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า” ที่ใช้กับพลังงานแสงอาทิตย์หรือแหล่งจ่ายไฟสำรองที่บ้านหรือที่ทำงาน

Logic“ NOT” Gate คืออะไร?

เป็นลอจิกเกตอินพุตเดี่ยวและเอาต์พุตเดี่ยวซึ่งเอาต์พุตเป็นส่วนเสริมของอินพุต

คำจำกัดความข้างต้นระบุว่าหากอินพุตเป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือ 'สัญญาณบวก' เอาต์พุตจะเป็น 'ต่ำ' หรือ '0' หรือ 'เท็จ' หรือ 'สัญญาณลบ'

หากอินพุตเป็น“ LOW” หรือ“ 0” หรือ“ False” หรือ“ Negative Signal” เอาต์พุตจะเปลี่ยนกลับเป็น“ สูง” หรือ“ 1” หรือ“ จริง” หรือ“ สัญญาณบวก”

บันทึก:

คำว่า“ สูง”“ 1”“ สัญญาณบวก”“ จริง” นั้นเหมือนกัน (สัญญาณบวกคือสัญญาณบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)
คำว่า“ LOW”,“ 0”,“ Negative Signal”,“ false” นั้นเหมือนกันหมด (สัญญาณลบคือสัญญาณลบของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

ภาพประกอบ Logic NOT Gate:

สมมติว่า“ A” เป็นอินพุตและ“ Y” คือเอาต์พุตสมการบูลีนสำหรับลอจิก NOT gate คือĀ = Y

สมการระบุว่าเอาต์พุตกำลังผกผันของอินพุต

ตารางความจริงสำหรับลอจิกไม่ใช่ประตู:

ประตูที่ไม่ใช่จะมีอินพุตเดียวเสมอ (และมีเอาต์พุตเดียวเสมอ) จะถูกจัดประเภทเป็นอุปกรณ์ในการตัดสินใจ สัญลักษณ์“ o” ที่ส่วนปลายของสามเหลี่ยมหมายถึงการเสริมหรือการผกผัน

สัญลักษณ์“ o” นี้ไม่ได้ จำกัด อยู่แค่ลอจิกเกต“ ไม่” เท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กับลอจิกเกตหรือวงจรดิจิทัลใดก็ได้ หาก“ o” อยู่ที่อินพุตแสดงว่าอินพุตนั้นแอ็คทีฟต่ำ
Active-Low: เอาต์พุตจะเปิดใช้งาน (เปิดใช้งานทรานซิสเตอร์, LED หรือรีเลย์ ฯลฯ ) เมื่อให้อินพุต 'LOW'

NAND และ NOR Gates เทียบเท่า:

ประตู 'NOT' สามารถสร้างได้โดยใช้ลอจิก 'NAND' และลอจิกเกต 'NOR' โดยเชื่อมต่อพินอินพุตทั้งหมดซึ่งใช้กับประตูที่มีพินอินพุต 3, 4 และสูงกว่า

ประตูลอจิก“ NOT” ที่ใช้ทรานซิสเตอร์:

ตรรกะ“ NOT” สามารถสร้างได้โดยทรานซิสเตอร์ NPN และตัวต้านทาน 1K ถ้าเราใช้สัญญาณ“ HIGH” ที่ฐานของทรานซิสเตอร์กราวด์จะเชื่อมต่อกับตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ดังนั้นเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ LOW”

หากเราใช้สัญญาณ“ LOW” ที่ฐานของทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์จะยังคงปิดอยู่และจะไม่เชื่อมต่อกับกราวด์ แต่เอาต์พุตจะถูกดึง“ สูง” โดยตัวต้านทานแบบดึงขึ้นที่เชื่อมต่อกับ Vcc ดังนั้นเราจึงสามารถสร้างประตูลอจิก“ NOT” โดยใช้ทรานซิสเตอร์

Schmitt อินเวอร์เตอร์:

เราจะสำรวจแนวคิดนี้ด้วยเครื่องชาร์จแบตเตอรี่อัตโนมัติเพื่ออธิบายการใช้งานและการทำงานของอินเวอร์เตอร์ Schmitt มาดูตัวอย่างขั้นตอนการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 3.7 V จะชาร์จเมื่อแบตเตอรี่ถึง 3 V ถึง 3.2 V แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะค่อยๆเพิ่มขึ้นในขณะชาร์จและแบตเตอรี่จะต้องถูกตัดออกที่ 4.2 V หลังจากชาร์จแล้วแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่จะลดลงประมาณ 4.0 V .

เซ็นเซอร์แรงดันจะวัดขีด จำกัด การตัดและสั่งให้รีเลย์หยุดชาร์จ แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่า 4.2V เครื่องชาร์จจะตรวจพบว่าไม่มีการชาร์จและเริ่มการชาร์จจนถึง 4.2V และตัดออกอีกครั้งแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ 4.0V และเริ่มการชาร์จอีกครั้งและความบ้าคลั่งนี้จะวนซ้ำไปซ้ำมา

การทำเช่นนี้จะฆ่าแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วเพื่อแก้ไขปัญหานี้เราจำเป็นต้องลดระดับเกณฑ์ที่ต่ำลงหรือ“ LTV” เพื่อที่แบตเตอรี่จะไม่เริ่มชาร์จจนกว่าแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ 3 V ถึง 3.2 V แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์บนหรือ“ UTV” คือ 4.2V ในตัวอย่างนี้

อินเวอร์เตอร์ Schmitt ถูกสร้างขึ้นเพื่อเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตเมื่อแรงดันไฟฟ้าข้ามแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ด้านบนและจะยังคงเหมือนเดิมจนกว่าอินพุตจะถึงแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเกณฑ์

ในทำนองเดียวกันเมื่ออินพุตข้ามแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ที่ต่ำกว่าเอาต์พุตจะยังคงเหมือนเดิมจนกว่าอินพุตจะถึงแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์บน

จะไม่เปลี่ยนสถานะระหว่าง LTV และ UTV

ด้วยเหตุนี้การเปิด / ปิดจะราบรื่นขึ้นมากและการสั่นที่ไม่ต้องการจะถูกลบออกและวงจรจะทนต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าได้ดีขึ้น

Schmitt NOT Gate Oscillator:

วงจรข้างต้นเป็นออสซิลเลเตอร์ที่ผลิตคลื่นสี่เหลี่ยมที่รอบการทำงาน 33% ในขั้นต้นตัวเก็บประจุอยู่ในสถานะปลดและสัญญาณกราวด์จะพร้อมใช้งานที่อินพุตของประตู NOT

เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็นบวกและชาร์จตัวเก็บประจุผ่านตัวต้านทาน“ R” ตัวเก็บประจุจะชาร์จจนถึงแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์บนของอินเวอร์เตอร์และเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็นสัญญาณลบและตัวเก็บประจุจะเริ่มปล่อยผ่านตัวต้านทาน“ R” จนกว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะถึง ระดับขีด จำกัด ที่ต่ำกว่าและเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็นบวกและชาร์จตัวเก็บประจุ

วงจรนี้จะทำซ้ำตราบเท่าที่จ่ายไฟให้กับวงจร

สามารถคำนวณความถี่ของออสซิลเลเตอร์ข้างต้นได้: F = 680 / RC

โดยที่ F คือความถี่
R คือความต้านทานเป็นโอห์ม
C คือความจุในหน่วยฟารัด
ตัวแปลงคลื่นสี่เหลี่ยม:

วงจรข้างต้นจะแปลงสัญญาณคลื่นไซน์เป็นคลื่นสี่เหลี่ยมจริง ๆ แล้วมันสามารถแปลงคลื่นอนาล็อกเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมได้

ตัวต้านทานสองตัว R1 และ R2 ทำงานเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งใช้เพื่อรับจุดให้น้ำหนักและตัวเก็บประจุจะบล็อกสัญญาณ DC ใด ๆ

หากสัญญาณอินพุตสูงกว่าระดับขีด จำกัด บนหรือต่ำกว่าระดับขีด จำกัด ล่างเอาต์พุตจะเปลี่ยนไป

ต่ำหรือสูงตามสัญญาณสิ่งนี้ก่อให้เกิดคลื่นสี่เหลี่ยม

IC 7404 ไม่ใช่อินเวอร์เตอร์ประตู:

IC 7404 เป็นหนึ่งในลอจิก NOT gate IC ที่ใช้กันมากที่สุด มีหมุด 14 พิน # 7 เป็นกราวด์และพิน # 14 คือ Vcc แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ระหว่าง 4.5V ถึง 5V

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์:

ความล่าช้าในการแพร่กระจายคือเวลาที่เกตใช้ในการประมวลผลเอาต์พุตหลังจากให้อินพุต
ในลอจิกเกต“ NOT” จะใช้เวลาประมาณ 22 นาโนวินาทีในการเปลี่ยนสถานะจากสูงเป็นต่ำและในทางกลับกัน

มีตรรกะอื่น ๆ อีกหลายประการ“ NOT gate ICs:

• 74LS04 Hex Inverting NOT Gate

•ประตู 74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT

•ไดรเวอร์ 74LS1004 Hex Inverting

• CD4009 Hex Inverting NOT Gate

• CD4069 Hex Inverting NOT Gate

หรือประตูทำงานอย่างไร

ตอนนี้เรามาสำรวจเกี่ยวกับตรรกะดิจิทัลหรือประตู เราจะมาดูคำจำกัดความพื้นฐานสัญลักษณ์ตารางความจริงอินพุตหลายตัวหรือเกตเราจะสร้างทรานซิสเตอร์โดยใช้อินพุตหรือเกต 2 อินพุทและสุดท้ายเราจะดูภาพรวมของ OR gate IC 7432

Logic“ OR” Gate คืออะไร?

เป็นประตูอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'LOW' หรือ '0' หรือ 'false' หรือให้ 'สัญญาณลบ' เมื่ออินพุตทั้งหมดของประตู OR เป็น 'LOW' หรือ '0' หรือ 'false' หรือ ' สัญญาณลบ”.

ตัวอย่างเช่นพูดว่า OR gate ที่มีจำนวนอินพุต 'n' หากอินพุตทั้งหมดเป็น 'LOW' เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'LOW' แม้ว่าอินพุตหนึ่งจะเป็น“ สูง” หรือ“ 1” หรือ“ จริง” หรือ“ สัญญาณบวก” เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ สูง” หรือ“ 1” หรือ“ จริง” หรือให้“ สัญญาณบวก”

บันทึก:

คำว่า“ สูง”“ 1”“ สัญญาณบวก”“ จริง” นั้นเหมือนกัน (สัญญาณบวกคือสัญญาณบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)
คำว่า“ LOW”,“ 0”,“ Negative Signal”,“ false” นั้นเหมือนกันหมด (สัญญาณลบคือสัญญาณลบของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

ภาพประกอบสัญลักษณ์ลอจิกหรือเกต:

ในที่นี้ 'A' และ 'B' คืออินพุตสองอินพุตและเอาต์พุต 'Y'

นิพจน์บูลีนสำหรับลอจิกหรือเกต: เอาต์พุต 'Y' เป็นการเพิ่มอินพุตสองอินพุต 'A' และ 'B', (A + B) = Y

การเพิ่มบูลีนแสดงโดย (+)

ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' คือ '1' ผลลัพธ์คือ (A + B) = 1 + 1 = '1' หรือ 'high'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' คือ '1' ผลลัพธ์คือ (A + B) = 0 + 1 = '1' หรือ 'high'
ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' เป็น '0' ผลลัพธ์คือ (A + B) = 1 + 0 = '1' หรือ 'high'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ (A + B) = 0 + 0 = '0' หรือ 'ต่ำ'

เงื่อนไขข้างต้นทำให้ง่ายขึ้นในตารางความจริง

ตารางความจริง (สองอินพุต):

ประตู“ หรือ” 3 อินพุต:

ภาพประกอบของ 3 อินพุตหรือประตู:

ลอจิกหรือเกตสามารถมีจำนวนอินพุต 'n' ซึ่งหมายความว่าสามารถมีอินพุตได้มากกว่าสองอินพุต (ลอจิกหรือเกตจะมีอินพุตอย่างน้อยสองอินพุตและหนึ่งเอาต์พุตเสมอ)

สำหรับลอจิกอินพุต 3 หรือเกตสมการบูลีนจะเปลี่ยนเป็นดังนี้: (A + B + C) = Y ในทำนองเดียวกันสำหรับ 4 อินพุตขึ้นไป

ตารางความจริงสำหรับลอจิกอินพุต 3 ตัวหรือประตู:

ตรรกะอินพุตหลายหรือประตู:

ลอจิกหรือเกตที่มีจำหน่ายทั่วไปมีให้ในอินพุต 2, 3 และ 4 เท่านั้น หากเรามีอินพุตมากกว่า 4 รายการเราต้องเรียงซ้อนประตู

เราสามารถมีลอจิกอินพุตหกหรือเกตได้โดยเรียงซ้อนอินพุตหรือเกต 2 รายการดังนี้:

ตอนนี้สมการบูลีนสำหรับวงจรข้างต้นกลายเป็น Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

ถึงกระนั้นกฎทางตรรกะที่กล่าวถึงทั้งหมดจะใช้กับวงจรข้างต้น

หากคุณกำลังจะใช้เพียง 5 อินพุตจาก 6 อินพุตหรือเกตข้างต้นเราสามารถเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบดึงลงที่ขาใดก็ได้และตอนนี้มันกลายเป็น 5 อินพุตหรือเกต

ทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับสองอินพุตตรรกะหรือประตู:

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าฟังก์ชันลอจิกหรือเกตเป็นอย่างไรมาสร้าง 2 อินพุตหรือเกตโดยใช้ทรานซิสเตอร์ NPN สองตัว ลอจิกไอซีสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกันเกือบทั้งหมด

ทรานซิสเตอร์สองตัวหรือแผนผังประตู:

ที่เอาต์พุต“ Y” คุณสามารถเชื่อมต่อ LED ได้หากเอาต์พุตสูง LED จะติดสว่าง (ขั้ว LED + Ve ที่“ Y” พร้อมตัวต้านทาน 330 โอห์มและขั้วลบเป็น GND)

เมื่อเราใช้สัญญาณ LOW กับฐานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองทรานซิสเตอร์ทั้งสองจะปิดลงสัญญาณกราวด์จะพร้อมใช้งานที่ตัวปล่อยของ T2 / T1 ผ่านตัวต้านทานแบบดึงลง 1k ดังนั้นเอาต์พุตจึงเปลี่ยนเป็น LOW

หากทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งเปิดอยู่จะมีแรงดันไฟฟ้าบวกที่อิมิตเตอร์ของ T2 / T1 ดังนั้นเอาต์พุตจึงเปลี่ยนเป็นสูง

ตอนนี้คุณรู้วิธีสร้างตรรกะหรือประตูของคุณเองแล้ว

รูปสี่เหลี่ยมหรือประตู IC 7432:

หากคุณต้องการซื้อลอจิกหรือประตูจากตลาดคุณจะได้รับในการกำหนดค่าด้านบน

มี 14 พินพิน # 7 และพิน # 14 คือ GND และ Vcc ตามลำดับ ทำงานที่ 5V

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์:

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์คือเวลาที่เอาต์พุตเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH และในทางกลับกัน
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จาก LOW ถึง HIGH คือ 7.4 นาโนวินาทีที่ 25 องศาเซลเซียส
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จากสูงไปต่ำคือ 7.7 นาโนวินาทีที่ 25 องศาเซลเซียส

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

Logic Exclusive –OR Gate

ในโพสต์นี้เราจะมาสำรวจเกี่ยวกับลอจิก XOR gate หรือ Exclusive-OR gate เราจะมาดูคำจำกัดความพื้นฐานสัญลักษณ์ตารางความจริงวงจรเทียบเท่า XOR การรับรู้ XOR โดยใช้ลอจิก NAND gates และสุดท้ายเราจะดูภาพรวมของอินพุต Quad 2 Ex-OR gate IC 7486

ในโพสต์ก่อนหน้านี้เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับลอจิกเกตพื้นฐานสามประตู“ AND”“ OR” และ“ NOT” เรายังได้เรียนรู้ว่าการใช้ประตูพื้นฐานทั้งสามนี้เราสามารถสร้างลอจิกเกตใหม่สองประตู“ NAND” และ“ NOR” ได้

มีลอจิกเกตอีกสองอันแม้ว่าทั้งสองนี้จะไม่ใช่ประตูพื้นฐาน แต่มันถูกสร้างขึ้นโดยการรวมกันของลอจิกเกตอื่น ๆ และสมการบูลีนนั้นมีความสำคัญและมีประโยชน์มากจนถือว่าเป็นลอจิกเกตที่แตกต่างกัน

ลอจิกเกตทั้งสองนี้คือเกต“ Exclusive OR” และ“ Exclusive NOR” ในโพสต์นี้เราจะสำรวจเฉพาะเกี่ยวกับลอจิก Exclusive OR gate

ประตู“ Exclusive OR” คืออะไร?

เป็นประตูอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'สูง' หรือ '1' หรือ 'จริง' หรือให้ 'สัญญาณบวก' เมื่ออินพุตลอจิกสองตัวแตกต่างกันเมื่อเทียบกัน (ใช้ได้กับอินพุต 2 ตัวเท่านั้น Ex ประตู -OR)

ตัวอย่างเช่นพูดว่า Exclusive OR gate ที่มีอินพุต 'สอง' หากขาอินพุต A คือ 'HIGH' และขาอินพุต B เป็น 'LOW' เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น 'HIGH' หรือ '1' หรือ 'true' หรือ “ สัญญาณบวก”

หากอินพุตทั้งสองอยู่ในระดับลอจิกเดียวกันเช่นทั้งพิน“ สูง” หรือทั้งสองพิน“ ต่ำ” เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ ต่ำ” หรือ“ 0” หรือ“ เท็จ” หรือ“ สัญญาณลบ”

บันทึก:

คำว่า“ สูง”“ 1”“ สัญญาณบวก”“ จริง” นั้นเหมือนกัน (สัญญาณบวกคือสัญญาณบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

คำว่า“ LOW”,“ 0”,“ Negative Signal”,“ false” นั้นเหมือนกันหมด (สัญญาณลบคือสัญญาณลบของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ)

ภาพประกอบของ Logic Exclusive หรือ gate:

ในที่นี้ 'A' และ 'B' คืออินพุตสองอินพุตและเอาต์พุต 'Y'

นิพจน์บูลีนสำหรับลอจิก Ex-OR gate: Y = (A. ) ̅B + A.B ̅

ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' คือ '1' ผลลัพธ์คือ (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = '1' หรือ 'LOW'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' คือ '1' ผลลัพธ์คือ (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = '1' หรือ 'HIGH'
ถ้า 'A' เป็น '1' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = '1' หรือ 'HIGH'
ถ้า 'A' เป็น '0' และ 'B' เป็น '0' เอาต์พุตคือ (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = '0' หรือ 'ต่ำ'
เงื่อนไขข้างต้นทำให้ง่ายขึ้นในตารางความจริง

ตารางความจริง (สองอินพุต):

ในลอจิกอินพุตสองประตูด้านบน Ex-OR ถ้าอินพุตทั้งสองต่างกันเช่น“ 1” และ“ 0” เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ สูง” แต่ด้วยลอจิกอินพุต 3 ตัวขึ้นไป Ex-OR หรือโดยทั่วไปเอาต์พุตของ Ex-OR จะเปลี่ยนเป็น 'สูง' ก็ต่อเมื่อใช้ลอจิก 'HIGH' จำนวน ODD กับเกต

ตัวอย่างเช่นหากเรามีประตู Ex-OR 3 อินพุตถ้าเราใช้ลอจิก“ HIGH” กับอินพุตเดียว (จำนวนคี่ของลอจิก“ 1”) เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ สูง” ถ้าเราใช้ลอจิก“ HIGH” กับอินพุตสองตัว (นี่คือจำนวนลอจิก“ 1”) เอาต์พุตจะเปลี่ยนเป็น“ LOW” ไปเรื่อย ๆ

3 อินพุตพิเศษหรือประตู:

ภาพประกอบของประตู EX-OR 3 อินพุต:

ตารางความจริงสำหรับลอจิกอินพุต 3 ประตู EX-OR:

สำหรับประตู Ex-OR 3 อินพุตสมการบูลีนจะกลายเป็น: A (BC) ̅ + A ̅BC̅ + (AB) ̅C + ABC

ดังที่เราได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ประตูลอจิก“ Ex-OR” ไม่ใช่ลอจิกเกตพื้นฐาน แต่เป็นการรวมกันของลอจิกเกตที่แตกต่างกัน ประตู Ex-OR สามารถรับรู้ได้โดยใช้ลอจิก 'OR' ประตูลอจิก 'AND' และลอจิกเกต 'NAND' ดังนี้:

วงจรเทียบเท่าสำหรับประตู 'Exclusive OR':

การออกแบบข้างต้นมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญเราต้องใช้ลอจิกเกตที่แตกต่างกัน 3 อันเพื่อสร้างประตู Ex-OR หนึ่งอัน แต่เราสามารถเอาชนะปัญหานี้ได้โดยใช้ Ex-OR gate ด้วยลอจิก NAND gates เท่านั้นซึ่งยังประหยัดในการประดิษฐ์

พิเศษหรือประตูโดยใช้ NAND gate:

ประตูพิเศษหรือประตูถูกใช้เพื่อทำงานด้านการคำนวณที่ซับซ้อนเช่นการคำนวณทางคณิตศาสตร์การเติมเต็มส่วนเพิ่มครึ่งหนึ่งนอกจากนี้ยังสามารถส่งมอบฟังก์ชันการทำงานได้อีกด้วย

ตรรกะเฉพาะหรือเกต IC 7486:

หากคุณต้องการซื้อลอจิก Ex-OR gate จากตลาดคุณจะได้รับในการกำหนดค่า DIP ด้านบน
มี 14 พินพิน # 7 และพิน # 14 คือ GND และ Vcc ตามลำดับ ทำงานที่ 5V

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์:

ความล่าช้าในการขยายพันธุ์คือเวลาที่เอาต์พุตเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH และในทางกลับกันหลังจากให้อินพุต
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จาก LOW ถึง HIGH คือ 23 นาโนวินาที
ความล่าช้าในการขยายพันธุ์จากสูงไปต่ำคือ 17 นาโนวินาที

IC ประตู“ EX-OR” ที่มีอยู่ทั่วไป:

• 74LS86 Quad 2 อินพุต
• CD4030 Quad 2 อินพุต

ฉันหวังว่าคำอธิบายโดยละเอียดข้างต้นอาจช่วยให้คุณเข้าใจว่าลอจิกเกตคืออะไรและลอจิกเกตทำงานอย่างไรหากคุณยังมีข้อสงสัย โปรดแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นคุณอาจได้รับคำตอบอย่างรวดเร็ว