Mantık Kapıları Nasıl Çalışır?

Bu yazıda mantık kapılarının ne olduğunu ve çalıştığını kapsamlı bir şekilde anlayacağız. Temel tanıma, sembole, doğruluk tablosuna, Çoklu giriş kapılarına bir göz atacağız, aynı zamanda transistör tabanlı kapı eşdeğerlerini de oluşturacağız ve son olarak çeşitli ilgili CMOS IC'lere genel bir bakış yapacağız.

Mantık Kapıları nedir

Elektronik bir devrede bir mantık kapısı, bir Boole işlevi aracılığıyla temsil edilen fiziksel bir birim olarak ifade edilebilir.

Başka bir deyişle, bir mantık kapısı, tek veya daha fazla ikili giriş kullanarak mantıksal bir işlevi yürütmek ve tek bir ikili çıktı oluşturmak için tasarlanmıştır.

Elektronik Mantık kapıları temelde yarı iletken bloklar veya iyi tanımlanmış bir anahtarlama modeline sahip AÇMA / KAPAMA anahtarları gibi çalışan diyotlar veya transistörler gibi öğeler kullanılarak yapılandırılır ve uygulanır. Mantık kapıları, Boolean işlevlerinin kolayca bileşimini mümkün kılarak, tüm Boolean mantığının fiziksel modellerini oluşturmayı mümkün kılarak kapıların basamaklandırılmasını kolaylaştırır. Bu ayrıca algoritmaların ve matematiğin Boole mantığı kullanılarak yazılabilmesini sağlar.

Mantık devreleri, çoklayıcılar, yazmaçlar, aritmetik mantık birimleri (ALU'lar) ve bilgisayar belleği ve hatta 100 milyonlarca mantık geçidi içeren mikro işlemciler aralığında yarı iletken elemanlar kullanabilir. Bugünün uygulamasında, mantık kapıları üretmek için kullanılan çoğunlukla alan etkili transistörler (FET'ler) bulacaksınız, bunun iyi bir örneği metal oksit yarı iletken alan etkili transistörler veya MOSFET'ler olabilir.

Öğreticiye mantık VE kapıları ile başlayalım.

Mantık 'VE' Kapısı nedir?

VE geçitlerinin tüm girişleri 'yüksek' veya '1' veya 'doğru' veya 'olduğunda' çıkışı 'yüksek' veya '1' veya 'doğru' olan veya 'pozitif sinyal' veren elektronik bir geçittir. pozitif sinyal ”.
Örneğin: 'n' sayıda girişe sahip bir AND geçidinde söyleyin, eğer tüm girişler 'yüksek' ise çıkış 'yüksek' olur. Bir giriş 'DÜŞÜK' veya '0' veya 'yanlış' veya 'negatif sinyal' olsa bile, çıkış 'DÜŞÜK' veya '0' veya 'yanlış' olur veya 'negatif sinyal' verir.

Not:
'Yüksek', '1', 'pozitif sinyal', 'doğru' terimleri esasen aynıdır (Pozitif sinyal, pilin veya güç kaynağının pozitif sinyalidir).
'DÜŞÜK', '0', 'negatif sinyal', 'yanlış' terimleri esasen aynıdır (Negatif sinyal, pilin veya güç kaynağının negatif sinyalidir).

Mantık VE kapı sembolünün resmi:

Burada 'A' ve 'B' iki giriş ve 'Y' çıktıdır.
Mantık VE geçidi için Boole ifadesi: 'Y' çıkışı, 'A' ve 'B' iki girişinin çarpımıdır. (A.B) = Y.
Boole çarpımı bir nokta (.) İle gösterilir.
'A' '1' ve 'B', '1' ise, çıktı (A.B) = 1 x 1 = '1' veya 'yüksek' olur
'A' '0' ve 'B' '1' ise, çıktı (A.B) = 0 x 1 = '0' veya 'Düşük' dür
'A' '1' ve 'B' '0' ise çıktı (A.B) = 1 x 0 = '0' veya 'Düşük' dür
'A' '0' ve 'B' '0' ise, çıktı (A.B) = 0 x 0 = '0' veya 'Düşük' dür

Yukarıdaki koşullar doğruluk tablosunda basitleştirilmiştir.

Doğruluk Tablosu (İki Giriş):

3-Girişli 'VE' Kapısı:

3 girişli AND geçidinin çizimi:

Mantık VE geçitleri 'n' sayıda girişe sahip olabilir, bu da ikiden fazla girişe sahip olabileceği anlamına gelir (Mantık VE geçitleri en az iki girişe ve her zaman bir çıkışa sahip olacaktır).

3 girişli bir AND geçidi için Boole denklemi şu şekilde döner: (A.B.C) = Y, benzer şekilde 4 giriş ve üstü için.

3 girişli mantık VE geçidi için Gerçek Tablosu:

Çoklu Giriş Mantığı VE Kapıları:

Piyasada bulunan Logic AND geçitleri yalnızca 2, 3 ve 4 girişlerde mevcuttur. 4'ten fazla girişimiz varsa, kapıları kademelendirmemiz gerekir.

Aşağıdaki gibi 2 girişli AND geçidini basamaklandırarak altı giriş mantığı AND geçidine sahip olabiliriz:

Şimdi yukarıdaki devre için Boole denklemi Y = (A.B) olur. (C.D). (E.F)

Yine de, belirtilen tüm mantıksal kurallar yukarıdaki devre için geçerlidir.

Yukarıdaki 6 giriş AND geçidinden sadece 5 giriş kullanacaksanız, herhangi bir pime bir pull-up direnci bağlayabiliriz ve şimdi 5 giriş AND geçidi olur.

Transistör Tabanlı iki girişli Mantık VE geçidi:

Artık bir mantık AND geçidinin nasıl çalıştığını biliyoruz, hadi iki NPN transistörü kullanarak 2 girişli bir AND geçidi oluşturalım. Mantık IC'leri neredeyse aynı şekilde oluşturulur.

İki Transistör VE kapı Şeması:

'Y' çıkışına, çıkış yüksekse bir LED bağlayabilirsiniz (LED + Ve terminali 330 ohm direnç ile 'Y' de ve GND'ye negatif).

İki transistörün tabanına yüksek sinyal uyguladığımızda, her iki transistör de AÇIK konuma gelir, + 5V sinyali T2'nin vericisinde mevcut olur, böylece çıkış yüksek olur.

Transistörlerden herhangi biri KAPALI ise, T2 vericisinde pozitif voltaj bulunmayacaktır, ancak 1K aşağı çekme direnci nedeniyle çıkışta negatif voltaj mevcut olacaktır, bu nedenle çıkış düşük olarak adlandırılır.

Artık kendi mantığınızı VE kapınızı nasıl inşa edeceğinizi biliyorsunuz.

Dörtlü AND kapısı IC 7408:

Piyasadan mantık VE kapı satın almak istiyorsanız, yukarıdaki konfigürasyona gireceksiniz.
14 pime sahiptir, pim # 7 ve pim # 14 sırasıyla GND ve Vcc'dir. 5V ile çalıştırılır.

Yayılma gecikmesi:

Yayılma gecikmesi, çıkışın DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e veya tam tersi şekilde değişmesi için geçen süredir.
DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e yayılma gecikmesi 27 nanosaniyedir.
YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e yayılma gecikmesi 19 nanosaniyedir.
Yaygın olarak bulunan diğer 'VE' geçit IC'leri:

• 74LS08 Dörtlü 2 girişli
• 74LS11 Üçlü 3 girişli
• 74LS21 Çift 4 girişli
• CD4081 Dörtlü 2 girişli
• CD4073 Üçlü 3 girişli
• CD4082 Çift 4 girişli

Daha fazla bilgi için her zaman yukarıdaki IC'lerin veri sayfasına başvurabilirsiniz.

Mantık 'Özel NOR' Geçidi İşlevi Nasıl

Bu yazıda 'Ex-NOR' geçidi veya Exclusive-NOR geçidi mantığını keşfedeceğiz. Temel tanıma, sembole, doğruluk tablosuna, Ex-NOR eşdeğer devresine, Ex-NOR gerçekleştirmeye bir göz atacağız. mantık NAND kapıları ve son olarak, dörtlü 2 girişli Ex-OR geçidi IC 74266'ya genel bakış yapacağız.

'Exclusive NOR' kapısı nedir?

Girişler çift sayıda mantık '1s' (veya 'doğru' veya 'yüksek' veya ') olduğunda çıkışı' yüksek 'veya' 1 'veya' doğru 'olan veya' pozitif sinyal 'veren elektronik bir geçittir. pozitif sinyal ”).

Örneğin: Giriş sayısı 'n' olan bir Özel NOR geçidi deyin, eğer girişler 2 veya 4 veya 6 girişli (çift sayıda giriş '1s') mantıksal 'YÜKSEK' ise çıkış 'YÜKSEK' olur.

Giriş pinlerine hiçbir mantık 'yüksek' uygulamasak bile (yani sıfır sayıda mantık 'YÜKSEK' ve tüm mantık 'DÜŞÜK'), yine de 'sıfır' çift sayıdır, çıkış 'YÜKSEK' olur.
Uygulanan mantık '1s' sayısı ODD ise, çıkış 'DÜŞÜK' (veya '0' veya 'yanlış' veya 'negatif sinyal') olur.

Bu, girişler ODD lojik '1s' sayısı olduğunda çıktısının 'YÜKSEK' olduğu mantık 'Exclusive OR' geçidinin tersidir.
Not:

'Yüksek', '1', 'pozitif sinyal', 'doğru' terimleri esasen aynıdır (Pozitif sinyal, pilin veya güç kaynağının pozitif sinyalidir).

'DÜŞÜK', '0', 'negatif sinyal', 'yanlış' terimleri esasen aynıdır (Negatif sinyal, pilin veya güç kaynağının negatif sinyalidir).

Mantık 'Özel NOR' kapısının çizimi:

'Özel NOR' geçidi eşdeğeri Devresi:

Yukarıdaki mantık Ex-NOR için eşdeğer devredir, bu temelde mantık 'Özel OR' geçidi ve mantık 'DEĞİL' geçidinin birleşimidir.
Burada 'A' ve 'B' iki giriş ve 'Y' çıktıdır.
Mantık Ex-NOR kapısı için Boole ifadesi: Y = (AB) ̅ + AB.
'A', '1' ve 'B', '1' ise, çıktı ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = '1' veya 'HIGH' olur
'A' '0' ve 'B' '1' ise, çıktı ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' veya 'DÜŞÜK' olur
'A', '1' ve 'B', '0' ise, çıktı ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = '0' veya 'DÜŞÜK' olur
'A' '0' ve 'B' '0' ise, çıktı ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = '1' veya 'HIGH' olur
Yukarıdaki koşullar doğruluk tablosunda basitleştirilmiştir.

Doğruluk Tablosu (İki Giriş):

3 Girişli Özel NOR Geçidi:

3 girişli Ex-NOR geçidi çizimi:

3 girişli mantık EX-OR geçidi için Gerçek Tablosu:

3 girişli Ex-NOR geçidi için Boole denklemi şöyle olur: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
Mantık “Ex-NOR” kapısı temel bir mantık kapısı değil, farklı mantık kapılarının birleşimidir. Ex-NOR geçidi, mantık 'VEYA' kapıları, mantık 'VE' geçidi ve mantık 'NAND' geçidi kullanılarak aşağıdaki şekilde gerçekleştirilebilir:

'Özel NOR' geçidi için eşdeğer devre:

Yukarıdaki tasarımın büyük dezavantajı var, bir Ex-NOR geçidi yapmak için 3 farklı mantık geçidine ihtiyacımız var. Ancak Ex-NOR geçidini sadece mantıksal “NAND” kapıları ile uygulayarak bu problemin üstesinden gelebiliriz, bu aynı zamanda fabrikasyonu da ekonomiktir.

NAND geçidini kullanan özel NOR geçidi:

Özel NOR geçitleri, aritmetik işlemler, ikili toplayıcılar, ikili çıkarma, eşlik denetleyicileri gibi karmaşık hesaplama görevlerini gerçekleştirmek için kullanılır ve dijital karşılaştırıcılar olarak kullanılırlar.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Piyasadan logic Ex-NOR kapısı satın almak istiyorsanız, yukarıdaki DIP konfigürasyonuna gireceksiniz.
14 pime sahiptir, pim # 7 ve pim # 14 sırasıyla GND ve Vcc'dir. 5V ile çalıştırılır.

Yayılma gecikmesi:

Yayılma gecikmesi, girdi verildikten sonra çıkışın DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e ve tam tersi şekilde değişmesi için geçen süredir.

DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e yayılma gecikmesi 23 nanosaniyedir.

YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e yayılma gecikmesi 23 nanosaniyedir.

Yaygın olarak bulunan 'EX-NOR' geçit IC'leri:
74LS266 Dörtlü 2 girişli
CD4077 Dörtlü 2 girişli

NAND Gate Nasıl Çalışır?

Aşağıdaki açıklamada sayısal mantık NAND geçidi hakkında araştırma yapacağız. Temel tanıma, sembole, doğruluk tablosuna, Çoklu girişli NAND geçidine bir göz atacağız, transistör tabanlı 2 girişli NAND geçidi, sadece NAND geçidi kullanarak çeşitli mantık geçitleri inşa edeceğiz ve son olarak NAND geçidine genel bir bakış yapacağız. IC 7400.

Mantık “NAND” Kapısı nedir?

Bu, çıkışı 'LOW' veya '0' veya 'false' olan veya NAND geçitlerinin tüm girişleri 'high' veya '1' veya 'true' veya 'olduğunda' negatif sinyal 'veren elektronik bir geçittir. pozitif sinyal ”.

Örneğin: Giriş sayısı 'n' olan bir NAND geçidi söyleyin, tüm girişler 'yüksek' ise çıkış 'DÜŞÜK' olur. Bir giriş 'DÜŞÜK' veya '0' veya 'yanlış' veya 'negatif sinyal' olsa bile, çıkış 'YÜKSEK' veya '1' veya 'doğru' olur veya 'pozitif sinyal' verir.

Not:

'Yüksek', '1', 'pozitif sinyal', 'doğru' terimleri esasen aynıdır (Pozitif sinyal, pilin veya güç kaynağının pozitif sinyalidir).
'DÜŞÜK', '0', 'negatif sinyal', 'yanlış' terimleri esasen aynıdır (Negatif sinyal, pilin veya güç kaynağının negatif sinyalidir).

Mantık NAND kapısı sembolünün resmi:

Burada 'A' ve 'B' iki giriş ve 'Y' çıktıdır.

Bu sembol, 'o' ters çevrilmiş 'VE' kapısıdır.

Mantık 'NAND' Kapısı Eşdeğer Devresi:

Mantık NAND geçidi, mantık 'VE' geçidi ile mantık 'DEĞİL' geçidinin birleşimidir.

Mantık NAND geçidi için Boole ifadesi: 'Y' çıktısı, 'A' ve 'B' girişlerinin tamamlayıcı çarpımıdır. Y = ((A.B) ̅)

Boole çarpımı bir nokta (.) İle gösterilir ve tamamlayıcı (ters çevirme) bir harf üzerinde bir çubukla (-) gösterilir.

'A', '1' ve 'B', '1' ise, çıktı ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = '0' veya 'LOW' olur
'A', '0' ve 'B', '1' ise, çıktı ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = '1' veya 'HIGH' olur
'A', '1' ve 'B', '0' ise, çıktı ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = '1' veya 'HIGH' olur
'A', '0' ve 'B', '0' ise, çıktı ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = '1' veya 'HIGH' olur

Yukarıdaki koşullar doğruluk tablosunda basitleştirilmiştir.

Doğruluk Tablosu (İki Giriş):

3-Girişli “NAND” Kapısı:

3 girişli NAND geçidinin çizimi:

Mantık NAND geçitleri 'n' sayıda girişe sahip olabilir, bu da ikiden fazla girişe sahip olabileceği anlamına gelir

(Mantık NAND geçitlerinin en az iki girişi ve her zaman bir çıkışı olacaktır).
3 girişli bir NAND geçidi için Boole denklemi şu şekilde döner: ((A.B.C) ̅) = Y, benzer şekilde 4 giriş ve üstü için.

Doğruluk şeması3 girişli mantık NAND geçidi için:

Çoklu Giriş Mantık NAND Kapıları:

Piyasada bulunan Logic NAND geçitleri yalnızca 2, 3 ve 4 girişlerde mevcuttur. 4'ten fazla girişimiz varsa, kapıları kademelendirmemiz gerekir.
Örneğin, aşağıdaki gibi 5 iki giriş NAND geçidini basamaklandırarak dört giriş mantığı NAND geçidine sahip olabiliriz:

Şimdi yukarıdaki devre için Boole denklemi Y = ((A.B.C.D) ̅) olur

Yine de, belirtilen tüm mantıksal kurallar yukarıdaki devre için geçerlidir.

Yukarıdaki 4 girişli NAND geçidinden sadece 3 giriş kullanacaksanız, herhangi bir pime bir pull-up direnci bağlayabiliriz ve şimdi 3 giriş NAND geçidi olur.

Transistör Tabanlı iki girişli Mantık NAND geçidi:

Şimdi bir mantık NAND geçidinin nasıl çalıştığını biliyoruz, hadi iki girişli bir NAND geçidi oluşturalım.

NPN transistörleri. Mantık IC'leri neredeyse aynı şekilde oluşturulur.
İki Transistör NAND kapısı Şeması:

'Y' çıkışına, çıkış yüksekse bir LED bağlayabilirsiniz, LED yanar (330 ohm dirençli 'Y' de LED + Ve terminali ve GND'ye negatif).

İki transistörün tabanına yüksek sinyal uyguladığımızda, her iki transistör de AÇIK konuma gelir, toprak sinyali T1'in kollektöründe mevcut olur, böylece çıkış 'DÜŞÜK' olur.

Transistörlerden herhangi biri KAPALI ise, yani tabana 'DÜŞÜK' sinyali uyguluyorsa, T1 kollektöründe toprak sinyali mevcut olmayacaktır, ancak 1K yukarı çekme direnci nedeniyle pozitif sinyal çıkışta mevcut olacaktır ve çıkış döner 'YÜKSEK'.

Artık kendi mantık NAND kapınızı nasıl inşa edeceğinizi biliyorsunuz.

NAND geçidini Kullanan Çeşitli Mantık Kapıları:

NAND geçidi aynı zamanda “evrensel mantık kapısı” olarak da bilinir çünkü bu tek kapı ile herhangi bir Boole mantığı yapabiliriz. Bu, farklı mantıksal işlevlere sahip IC'lerin üretilmesi için bir avantajdır ve tek bir geçit üretmek ekonomiktir.

Yukarıdaki şemalarda sadece 3 tip kapı gösterilmiştir, ancak herhangi bir Boole mantığı yapabiliriz.

Dörtlü NAND geçidi IC 7400:

Piyasadan bir mantık NAND geçidi satın almak istiyorsanız, yukarıdaki DIP yapılandırmasına gireceksiniz.
14 pime sahiptir, pim # 7 ve pim # 14 sırasıyla GND ve Vcc'dir. 5V ile çalıştırılır.

Yayılma gecikmesi:

Yayılma gecikmesi, bir girdi verdikten sonra çıkışın DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e ve bunun tersi için geçen süredir.

DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e yayılma gecikmesi 22 nanosaniyedir.
YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e yayılma gecikmesi 15 nanosaniyedir.
Birkaç başka NAND geçit IC'si mevcuttur:

• 74LS00 Dörtlü 2 girişli
• 74LS10 Üçlü 3 girişli
• 74LS20 Çift 4 girişli
• 74LS30 Tek 8 girişli
• CD4011 Dörtlü 2 girişli
• CD4023 Üçlü 3 girişli
• CD4012 Çift 4 girişli

NOR Gate Nasıl Çalışır?

Burada dijital mantık NOR geçidi hakkında araştırma yapacağız. Temel tanıma, sembole, doğruluk tablosuna, Çok girişli NOR geçidine bir göz atacağız, transistör tabanlı 2 girişli NOR geçidi, sadece NOR geçidini kullanarak çeşitli mantık geçitleri inşa edeceğiz ve son olarak NOR geçidine genel bir bakış yapacağız. IC 7402.

Mantık “NOR” Kapısı nedir?

NOR geçitlerinin tüm girişleri 'DÜŞÜK' veya '0' veya 'yanlış' veya 'yanlış' olduğunda çıkışı 'YÜKSEK' veya '1' veya 'doğru' olan veya 'pozitif sinyal' veren elektronik bir geçittir. negatif sinyal ”.

Örneğin: Giriş sayısı 'n' olan bir NOR geçidi deyin, tüm girişler 'DÜŞÜK' ise çıkış 'YÜKSEK' olur. Bir giriş 'YÜKSEK' veya '1' veya 'doğru' veya 'pozitif sinyal' olsa bile, çıkış 'DÜŞÜK' veya '0' veya 'yanlış' olur veya 'negatif sinyal' verir.

Not:

'Yüksek', '1', 'pozitif sinyal', 'doğru' terimleri esasen aynıdır (Pozitif sinyal, pilin veya güç kaynağının pozitif sinyalidir).
'DÜŞÜK', '0', 'negatif sinyal', 'yanlış' terimleri esasen aynıdır (Negatif sinyal, pilin veya güç kaynağının negatif sinyalidir).

Logic NOR kapı sembolünün resmi:

Burada 'A' ve 'B' iki giriş ve 'Y' çıktıdır.

Bu sembol, 'o' ters çevrilmiş 'OR' kapısıdır.

Mantık 'NOR' Geçidi Eşdeğer Devresi:

Mantık NOR geçidi, mantık 'VEYA' geçidi ile mantık 'DEĞİL' geçidinin birleşimidir.

Mantık NOR geçidi için Boole ifadesi: 'Y' çıkışı, 'A' ve 'B' iki girişinin tamamlayıcı toplamıdır. Y = ((A + B) ̅)

Boole toplamı (+) ile gösterilir ve tamamlayıcı (ters çevirme) bir harf üzerinde bir çubuk (-) ile temsil edilir.

'A', '1' ve 'B', '1' ise, çıktı ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = '0' veya 'LOW' olur
'A' '0' ve 'B' '1' ise, çıktı ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = '0' veya 'DÜŞÜK' olur
'A', '1' ve 'B', '0' ise, çıktı ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = '0' veya 'LOW' olur
'A', '0' ve 'B', '0' ise, çıktı ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = '1' veya 'HIGH' olur

Yukarıdaki koşullar doğruluk tablosunda basitleştirilmiştir.

Doğruluk Tablosu (İki Giriş):

3-Girişli “NOR” Geçidi:

3 girişli NOR geçidi çizimi:

Mantık NOR geçitleri 'n' sayıda girişe sahip olabilir, bu da ikiden fazla girişe sahip olabileceği anlamına gelir (Mantık NOR geçitlerinin en az iki girişi ve her zaman bir çıkışı olacaktır).

3 girişli NOR geçidi için Boole denklemi şu şekilde döner: ((A + B + C) ̅) = Y, benzer şekilde 4 giriş ve üstü için.

3 girişli mantık NOR geçidi için Gerçek Tablosu:

Çoklu Giriş Mantığı NOR Kapıları:

Piyasada bulunan Logic NOR geçitleri yalnızca 2, 3 ve 4 girişlerde mevcuttur. 4'ten fazla girişimiz varsa, kapıları kademelendirmemiz gerekir.
Örneğin, aşağıdaki gibi 5 iki girişli NOR geçidini basamaklayarak dört giriş mantığı NOR geçidine sahip olabiliriz:

Şimdi yukarıdaki devre için Boole denklemi Y = ((A + B + C + D) ̅) olur

Yine de, belirtilen tüm mantıksal kurallar yukarıdaki devre için geçerlidir.

Yukarıdaki 4 girişli NOR geçidinden sadece 3 giriş kullanacaksanız, pinlerden herhangi birine aşağı çekme direnci bağlayabiliriz ve şimdi 3 girişli NOR geçidi olur.

Transistör Tabanlı iki girişli Mantık NOR geçidi:

Artık mantıksal NOR geçidinin nasıl çalıştığını biliyoruz, hadi iki NPN transistörü kullanarak 2 girişli bir NOR geçidi oluşturalım. Mantık IC'leri neredeyse aynı şekilde oluşturulur.
İki Transistör NOR kapısı Şeması:

'Y' çıkışına, çıkış yüksekse bir LED bağlayabilirsiniz, LED yanar (330 ohm dirençli 'Y' de LED + Ve terminali ve GND'ye negatif).

İki transistörün tabanına “YÜKSEK” sinyali uyguladığımızda, hem transistörler AÇIK konuma gelir hem de toprak sinyali T1 ve T2'nin kollektöründe mevcut olur, böylece çıkış “DÜŞÜK” olur.

Transistörlerden herhangi birine 'HIGH' uygularsak, yine de negatif sinyal çıkışta mevcut olacak ve çıkışın 'DÜŞÜK' olmasına neden olacaktır.

İki transistörün tabanına 'DÜŞÜK' sinyali uygularsak, her ikisi de KAPALI olur, ancak yukarı kaldırma direnci nedeniyle çıkış 'YÜKSEK' olur.
Artık kendi mantık NOR kapınızı nasıl inşa edeceğinizi biliyorsunuz.

NOR kapısını Kullanan Çeşitli Mantık Kapıları:

NOT: NAND ve NOR, aksi takdirde evrensel kapılar olarak bilinen iki kapıdır.

NOR kapısı aynı zamanda bir “evrensel mantık kapısıdır” çünkü bu tek kapı ile herhangi bir Boole mantığı yapabiliriz. Bu, farklı mantıksal işlevlere sahip IC'leri imal etmek için bir avantajdır ve tek bir geçit üretmek ekonomiktir, bu NAND geçidi için de aynıdır.

Yukarıdaki şemalarda sadece 3 tip kapı gösterilmektedir, ancak herhangi bir Boole mantığı yapabiliriz.
Dörtlü NOR geçidi IC 7402:

Piyasadan bir mantık NOR kapısı satın almak istiyorsanız, yukarıdaki DIP yapılandırmasına gireceksiniz.
14 pime sahiptir, pim # 7 ve pim # 14 sırasıyla GND ve Vcc'dir. 5V ile çalıştırılır.

Yayılma gecikmesi:

Yayılma gecikmesi, bir girdi verdikten sonra çıkışın DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e ve bunun tersi için geçen süredir.

DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e yayılma gecikmesi 22 nanosaniyedir.
YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e yayılma gecikmesi 15 nanosaniyedir.
Birkaç başka NOR geçidi IC'si mevcuttur:

• 74LS02 Dörtlü 2 girişli
• 74LS27 Üçlü 3 girişli
• 74LS260 Çift 4 girişli
• CD4001 Dörtlü 2 girişli
• CD4025 Üçlü 3 girişli
• CD4002 Çift 4 girişli

Mantık KAPISI DEĞİL

Bu yazıda mantık 'DEĞİL' kapısını keşfedeceğiz. Temel tanımını, sembolünü, doğruluk tablosunu, NAND ve NOR geçit eşdeğerlerini, Schmitt invertörlerini, Schmitt NOT geçit osilatörünü, transistör kullanan DEĞİL geçidini öğreneceğiz ve son olarak IC 7404 mantıksal NOT kapı invertörüne göz atacağız.

Dijital inverter olarak da adlandırılan mantıksal NOT geçidi detayına bakmaya başlamadan önce, evde veya ofiste solar veya yedek güç kaynaklarında kullanılan “Güç invertörleri” ile karıştırılmamalıdır.

Mantık “NOT” Kapısı nedir?

Çıkışı girişi tamamlayan tek girişli ve tek çıkışlı mantık geçididir.

Yukarıdaki tanım, giriş 'YÜKSEK' veya '1' veya 'doğru' veya 'pozitif sinyal' ise çıkışın 'DÜŞÜK' veya '0' veya 'yanlış' veya 'negatif sinyal' olacağını belirtir.

Giriş 'DÜŞÜK' veya '0' veya 'yanlış' veya 'negatif sinyal' ise, çıkış 'YÜKSEK' veya '1' veya 'doğru' veya 'pozitif sinyal' e çevrilir

Not:

'Yüksek', '1', 'pozitif sinyal', 'doğru' terimleri esasen aynıdır (Pozitif sinyal, pilin veya güç kaynağının pozitif sinyalidir).
'DÜŞÜK', '0', 'negatif sinyal', 'yanlış' terimleri esasen aynıdır (Negatif sinyal, pilin veya güç kaynağının negatif sinyalidir).

Logic NOT Gate İllüstrasyon:

'A' nın girdi ve 'Y' nin çıktı olduğunu varsayalım, mantık NOT geçidi için Boole denklemi: Ā = Y.

Denklem, çıktının girdinin ters çevrilmesi olduğunu belirtir.

Mantık NOT kapısı için Gerçek Tablosu:

Not kapılarının her zaman tek bir girişi (ve her zaman tek bir çıkışı vardır), karar verme cihazları olarak kategorize edilir. Üçgenin ucundaki 'o' sembolü, tamamlamayı veya ters çevirmeyi temsil eder.

Bu 'o' sembolü yalnızca mantık 'NOT' geçidi ile sınırlı değildir, aynı zamanda herhangi bir mantık geçidi veya herhangi bir dijital devre tarafından da kullanılabilir. Girişte “o” ise bu, girişin aktif-düşük olduğunu belirtir.
Aktif-Düşük: 'DÜŞÜK' giriş verildiğinde çıkış aktif hale gelir (bir transistörü, bir LED'i veya bir röleyi vb. Etkinleştirerek).

NAND ve NOR Kapıları Eşdeğeri:

'NOT' geçidi, tüm giriş pinlerini birleştirerek 'NAND' mantığı ve 'NOR' mantık kapıları kullanılarak oluşturulabilir, bu 3, 4 ve daha yüksek giriş pinli kapılar için geçerlidir.

Transistör tabanlı Mantık 'NOT' kapısı:

'NOT' mantığı bir NPN transistör ve 1K direnç ile oluşturulabilir. Transistörün tabanına “YÜKSEK” sinyali uygularsak, toprak transistörün kollektörüne bağlanır ve böylece çıkış “DÜŞÜK” olur.

Transistörün tabanına 'DÜŞÜK' sinyali uygularsak, transistör KAPALI kalır ve toprağa bağlanmaz, ancak Vcc'ye bağlanan çekme direnci ile çıkış 'YÜKSEK' çekilir. Böylece transistör kullanarak bir mantık “DEĞİL” geçidi yapabiliriz.

Schmitt İnvertörler:

Schmitt invertörlerinin kullanımını ve işleyişini açıklamak için bu konsepti otomatik bir akü şarj cihazı ile inceleyeceğiz. Li-ion pil şarj prosedürü örneğini ele alalım.

3.7 V li-ion pil, pil 3 V ila 3.2 V'a ulaştığında şarj edilir, şarj sırasında pil voltajı kademeli olarak artar ve pilin 4,2 V'ta kesilmesi gerekir. Şarj ettikten sonra pilin açık devre voltajı yaklaşık 4,0 V düşer .

Bir voltaj sensörü, kesme sınırını ölçer ve şarjı durdurması için röleyi tetikler. Ancak voltaj 4.2V'nin altına düştüğünde şarj cihazı şarj olmadığını algılar ve şarjı 4.2V'a kadar başlatır ve keser, yine akü voltajı 4.0V'a düşer ve şarjı tekrar başlatır ve bu çılgınlık tekrar tekrar döner.

Bu, pili hızlı bir şekilde öldürecek, bu sorunun üstesinden gelmek için daha düşük bir eşik seviyesine veya 'LTV' ye ihtiyacımız var, böylece pil 3 V ila 3,2 V'a düşene kadar pil şarj olmaya başlamaz. Üst eşik voltajı veya 'UTV' Bu örnekte 4.2V.

Voltaj üst eşik voltajını geçtiğinde çıkış durumunu değiştirmek için bir Schmitt invertör yapılır ve giriş alt eşik voltajına ulaşıncaya kadar aynı kalır.

Benzer şekilde, giriş alt eşik voltajını geçtiğinde, giriş üst eşik voltajına ulaşana kadar çıkış aynı kalır.

LTV ile UTV arasında durumunu değiştirmez.

Artık bundan dolayı AÇMA / KAPATMA çok daha yumuşak olacak ve istenmeyen salınım ortadan kalkacak ve ayrıca devre elektriksel gürültüye karşı daha dirençli olacaktır.

Schmitt NOT Gate Osilatörü:

Yukarıdaki devre,% 33 görev döngüsünde kare dalga üreten bir osilatördür. Başlangıçta kondansatör deşarj durumundadır ve toprak sinyali NOT geçidinin girişinde mevcut olacaktır.

Çıkış pozitif hale gelir ve kondansatörü 'R' direnci üzerinden şarj eder, kondansatör inverterin üst eşik voltajına kadar şarj olur ve durumu değiştirir, çıkış negatif sinyali alır ve kondansatör voltajı ulaşana kadar kondansatör 'R' direnci üzerinden deşarj olmaya başlar. alt eşik seviyesi ve durumu değiştirir, çıkış pozitif döner ve kondansatörü şarj eder.

Bu döngü, güç kaynağı devreye verildiği sürece tekrar eder.

Yukarıdaki osilatörün frekansı hesaplanabilir: F = 680 / RC

Nerede, F frekanstır.
R, ohm cinsinden dirençtir.
C faraddaki kapasitanstır.
Kare dalga dönüştürücü:

Yukarıdaki devre sinüs dalgası sinyalini kare dalgaya dönüştürecektir, aslında herhangi bir analog dalgayı kare dalgaya dönüştürebilir.

İki direnç R1 ve R2, voltaj bölücü olarak çalışır, bu bir öngerilim noktası elde etmek için kullanılır ve kapasitör herhangi bir DC sinyalini bloke eder.

Giriş sinyali Üst eşik seviyesinin üstüne veya alt eşik seviyesinin altına düşerse, çıkış

Sinyale göre DÜŞÜK veya YÜKSEK, bu kare dalga üretir.

IC 7404 DEĞİL kapısı İnvertör:

IC 7404, en yaygın kullanılan mantıksal NOT geçit IC'sinden biridir. 14 pimli, 7 numaralı pim topraklıdır ve 14 numaralı pim Vcc'dir. Çalışma voltajı 4,5V ile 5V arasındadır.

Yayılma gecikmesi:

Yayılma gecikmesi, bir giriş verdikten sonra çıkışı işlemek için geçidin aldığı zamandır.
Mantıkta 'DEĞİL' geçidinin durumunu YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e ve bunun tersi için yaklaşık 22 nano saniye sürer.

Birkaç başka mantık vardır: 'DEĞİL geçit IC'leri:

• 74LS04 Hex Ters Çevirme NOT Geçidi

• 74LS14 Hex Schmitt Ters Çevirmeyen Kapı

• 74LS1004 Hex Çevirici Sürücüler

• CD4009 Hex Ters Çevirme NOT Geçidi

• CD4069 Hex Ters Çevirme NOT Geçidi

OR kapısı nasıl çalışır?

Şimdi dijital mantık OR kapılarını inceleyelim. Temel tanıma, sembole, doğruluk tablosuna, Çoklu giriş VEYA geçidine bir göz atacağız, transistör tabanlı 2 girişli OR geçidi oluşturacağız ve son olarak OR geçidi IC 7432'ye genel bir bakış yapacağız.

Mantık 'OR' Kapısı nedir?

Bu, çıkışı 'LOW' veya '0' veya 'false' olan veya OR kapılarının tüm girişleri 'LOW' veya '0' veya 'false' veya 'false' olduğunda 'negatif sinyal' veren elektronik bir geçittir. negatif sinyal ”.

Örneğin: Giriş sayısı 'n' olan bir OR geçidi söyleyin, tüm girişler 'DÜŞÜK' ise çıkış 'DÜŞÜK' olur. Bir giriş 'YÜKSEK' veya '1' veya 'doğru' veya 'pozitif sinyal' olsa bile, çıkış 'HIGH' veya '1' veya 'true' olur veya 'pozitif sinyal' verir.

Not:

'Yüksek', '1', 'pozitif sinyal', 'doğru' terimleri esasen aynıdır (Pozitif sinyal, pilin veya güç kaynağının pozitif sinyalidir).
'DÜŞÜK', '0', 'negatif sinyal', 'yanlış' terimleri esasen aynıdır (Negatif sinyal, pilin veya güç kaynağının negatif sinyalidir).

Mantık VEYA kapı sembolünün resmi:

Burada 'A' ve 'B' iki giriş ve 'Y' çıktıdır.

Mantık OR geçidi için Boole ifadesi: 'Y' çıkışı, 'A' ve 'B', (A + B) = Y olmak üzere iki girişin toplamıdır.

Boolean eklemesi (+) ile gösterilir

'A' '1' ve 'B', '1' ise, çıktı (A + B) = 1 + 1 = '1' veya 'yüksek' olur
'A', '0' ve 'B', '1' ise, çıktı (A + B) = 0 + 1 = '1' veya 'yüksek' olur
'A', '1' ve 'B', '0' ise, çıktı (A + B) = 1 + 0 = '1' veya 'yüksek' olur
'A' '0' ve 'B' '0' ise çıktı (A + B) = 0 + 0 = '0' veya 'Düşük' dür

Yukarıdaki koşullar doğruluk tablosunda basitleştirilmiştir.

Doğruluk Tablosu (İki Giriş):

3-Girişli 'VEYA' Kapısı:

3 girişli OR geçidinin çizimi:

Mantık VEYA kapıları 'n' sayıda girişe sahip olabilir, bu da ikiden fazla girişe sahip olabileceği anlamına gelir (Mantık VEYA kapıları en az iki girişe ve her zaman bir çıkışa sahip olacaktır).

3 girişli bir mantık OR geçidi için Boole denklemi şu şekilde döner: (A + B + C) = Y, benzer şekilde 4 giriş ve üstü için.

3 girişli mantık VEYA geçidi için Gerçek Tablosu:

Çoklu Giriş Mantığı VEYA Kapıları:

Piyasada bulunan Mantık VEYA kapıları yalnızca 2, 3 ve 4 girişlerde mevcuttur. 4'ten fazla girişimiz varsa, kapıları kademelendirmemiz gerekir.

Aşağıdaki gibi 2 girişli OR geçidini basamaklandırarak altı giriş mantığı OR geçidine sahip olabiliriz:

Şimdi yukarıdaki devre için Boole denklemi Y = (A + B) + (C + D) + (E + F) olur

Yine de, belirtilen tüm mantıksal kurallar yukarıdaki devre için geçerlidir.

Yukarıdaki 6 girişli OR geçidinden sadece 5 giriş kullanacaksanız, herhangi bir pime aşağı çekme direnci bağlayabiliriz ve şimdi 5 giriş OR geçidi olur.

Transistör Tabanlı iki girişli Mantık VEYA kapısı:

Artık bir mantık VEYA geçidinin nasıl çalıştığını biliyoruz, iki NPN transistörü kullanarak 2 girişli bir OR geçidi oluşturalım. Mantık IC'leri neredeyse aynı şekilde oluşturulur.

İki Transistör VEYA kapı Şeması:

'Y' çıkışına, çıkış yüksekse bir LED bağlayabilirsiniz (LED + Ve terminali 330 ohm direnç ile 'Y' de ve GND'ye negatif).

İki transistörün tabanına DÜŞÜK sinyal uyguladığımızda, her iki transistör de KAPALI konuma gelir, toprak sinyali T2 / T1'in vericisinde 1k çekme direnci üzerinden kullanılabilir, böylece çıkış DÜŞÜK olur.

Transistörlerden herhangi biri AÇIK ise, T2 / T1 vericisinde pozitif voltaj mevcut olacaktır, bu nedenle çıkış YÜKSEK olur.

Artık kendi mantık VEYA kapınızı nasıl inşa edeceğinizi biliyorsunuz.

Dörtlü OR kapısı IC 7432:

Piyasadan mantık VEYA kapısı satın almak istiyorsanız, yukarıdaki konfigürasyona gireceksiniz.

14 pime sahiptir, pim # 7 ve pim # 14 sırasıyla GND ve Vcc'dir. 5V ile çalıştırılır.

Yayılma gecikmesi:

Yayılma gecikmesi, çıkışın DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e veya tam tersi şekilde değişmesi için geçen süredir.
DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e yayılma gecikmesi 25 derece Santigrat'ta 7,4 nanosaniyedir.
YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e yayılma gecikmesi 25 Santigrat derecede 7,7 nanosaniyedir.

• 74LS32 Dörtlü 2 girişli
• CD4071 Dörtlü 2 girişli
• CD4075 Üçlü 3 girişli
• CD4072 Çift 4 girişli

Logic Exclusive –OR Kapısı

Bu yazıda mantık XOR kapısı veya Exclusive-OR kapısı hakkında araştırma yapacağız. Temel tanıma, sembole, doğruluk tablosuna, XOR eşdeğer devresine, mantık NAND geçitlerini kullanarak XOR gerçekleştirmeye bir göz atacağız ve son olarak, dörtlü 2 girişli Ex-OR geçidi IC 7486'ya genel bir bakış yapacağız.

Önceki yazılarda, üç temel mantık kapısı olan 'VE', 'VEYA' ve 'DEĞİL' hakkında bilgi sahibi olduk. Ayrıca, bu üç temel kapıyı kullanarak iki yeni mantık kapısı 'NAND' ve 'NOR' oluşturabileceğimizi öğrendik.

Bu ikisi temel kapılar olmasa da iki mantık kapısı daha vardır, ancak diğer mantık kapılarının birleşimiyle inşa edilmiştir ve Boole denklemi o kadar hayati ve çok kullanışlıdır ki, ayrı mantık kapıları olarak kabul edilir.

Bu iki mantık kapısı 'Exclusive OR' kapısı ve 'Exclusive NOR' dur. Bu yazıda, sadece Exclusive OR kapısı mantığını inceleyeceğiz.

'Özel OR' kapısı nedir?

Çıkışı 'yüksek' veya '1' veya 'doğru' olan veya iki mantık girişi birbirine göre farklı olduğunda 'pozitif sinyal' veren elektronik bir kapıdır (bu yalnızca iki 2 giriş Ex için geçerlidir) -VEYA kapısı).

Örneğin: 'iki' girişli bir Özel OR geçidi deyin, eğer A giriş pinlerinden biri 'HIGH' ve giriş pin B 'LOW' ise çıkış 'HIGH' veya '1' veya 'true' olur veya 'Pozitif sinyal'.

Her iki giriş de aynı mantık seviyesiyse, yani her iki pin 'HIGH' veya her iki pin 'LOW' ise, çıkış 'LOW' veya '0' veya 'false' veya 'negatif sinyal' olur.

Not:

'Yüksek', '1', 'pozitif sinyal', 'doğru' terimleri esasen aynıdır (Pozitif sinyal, pilin veya güç kaynağının pozitif sinyalidir).

'DÜŞÜK', '0', 'negatif sinyal', 'yanlış' terimleri esasen aynıdır (Negatif sinyal, pilin veya güç kaynağının negatif sinyalidir).

Logic Exclusive OR kapısının çizimi:

Burada 'A' ve 'B' iki giriş ve 'Y' çıktıdır.

Mantık Ex-OR kapısı için Boole ifadesi: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

'A', '1' ve 'B', '1' ise, çıktı (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = '1' veya 'DÜŞÜK' olur
'A', '0' ve 'B', '1' ise, çıktı (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = '1' veya 'HIGH' olur
'A', '1' ve 'B', '0' ise, çıktı (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = '1' veya 'HIGH' olur
'A', '0' ve 'B', '0' ise, çıktı (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = '0' veya 'Düşük' dür
Yukarıdaki koşullar doğruluk tablosunda basitleştirilmiştir.

Doğruluk Tablosu (İki Giriş):

Yukarıdaki iki giriş mantığı Ex-OR geçidinde, eğer iki giriş farklı ise, yani '1' ve '0' ise çıkış 'HIGH' olur. Ancak 3 veya daha fazla giriş mantığı ile Ex-OR veya genel olarak Ex-OR’nin çıkışı yalnızca kapıya ODD lojik 'HIGH' sayısı uygulandığında 'HIGH' olur.

Örneğin: 3 girişli Ex-OR geçidimiz varsa, yalnızca bir girişe (tek sayıdaki mantık “1”) “HIGH” mantığını uygularsak, çıkış “HIGH” olur. İki girişe 'HIGH' mantığını uygularsak (bu, '1' mantığının çift sayısıdır) çıkış 'DÜŞÜK' olur ve böyle devam eder.

3 Giriş Özel VEYA Kapısı:

3 girişli EX-OR geçidinin çizimi:

3 girişli mantık EX-OR geçidi için Gerçek Tablosu:

3 girişli Ex-OR geçidi için Boole denklemi şöyle olur: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Daha önce açıkladığımız gibi, 'Ex-OR' geçidi mantığı temel bir mantık kapısı değil, farklı mantık kapılarının birleşimidir. Ex-OR kapısı, mantık 'VEYA' geçidi, mantık 'VE' geçidi ve mantık 'NAND' geçidi kullanılarak aşağıdaki şekilde gerçekleştirilebilir:

'Özel OR' geçidi için eşdeğer devre:

Yukarıdaki tasarımın büyük bir dezavantajı var, bir Ex-OR kapısı yapmak için 3 farklı mantık geçidine ihtiyacımız var. Ancak, Ex-OR geçidini sadece mantık NAND geçitleri ile uygulayarak bu sorunun üstesinden gelebiliriz, bu aynı zamanda üretilmesi de ekonomiktir.

NAND geçidini kullanan özel OR geçidi:

Özel OR kapıları, aritmetik işlemler, tam toplayıcılar, yarı toplayıcılar gibi karmaşık hesaplama görevlerini gerçekleştirmek için kullanılır, ayrıca işlevsellik de sağlayabilir.

Logic Exclusive OR Gate IC 7486:

Piyasadan logic Ex-OR kapısı satın almak istiyorsanız, yukarıdaki DIP yapılandırmasına gireceksiniz.
14 pime sahiptir, pim # 7 ve pim # 14 sırasıyla GND ve Vcc'dir. 5V ile çalıştırılır.

Yayılma gecikmesi:

Yayılma gecikmesi, girdi verildikten sonra çıkışın DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e ve tam tersi şekilde değişmesi için geçen süredir.
DÜŞÜK'ten YÜKSEK'e yayılma gecikmesi 23 nanosaniyedir.
YÜKSEK'ten DÜŞÜK'e yayılma gecikmesi 17 nanosaniyedir.

Yaygın olarak bulunan 'EX-OR' geçit IC'leri:

• 74LS86 Dörtlü 2 girişli
• CD4030 Dörtlü 2 girişli

Umarım yukarıdaki ayrıntılı açıklama, mantık kapılarının ne olduğunu ve mantık kapılarının nasıl çalıştığını anlamanıza yardımcı olabilir, eğer hala sorularınız varsa? Lütfen yorum bölümünde ifade edin, hızlı bir cevap alabilirsiniz.