az a logikai kapuk a digitális elektronika alapjai. Emiatt nagyon fontosak, és ha el akar kezdeni velük dolgozni, ismernie kell mik ezek, hogyan épülnek fel, és mi a funkciójuk. Tehát használhatja a piacon létező chipek sorozatát, amelyek ilyen típusú ajtókkal rendelkeznek, hogy elkezdhesse saját projektjeit ezzel a logikával.
Ezek az ajtók másokkal kombinálva Elektromos alkatrészek, és még olyan tányérokkal is, mint Arduino, sok játékot adhatnak a készítőknek mint maga is láthatja.
Mik azok a logikai kapuk?
az logikai kapuk a digitális logika alapvető elemei a digitális elektronikus áramkörök megvalósításához. Ezek a kapuk alacsony (0) vagy magas (1) feszültségű jeleket adnak ki a kimenetükön a bemeneteik állapotától függően. Általában egy kijárattal és két bejárattal rendelkeznek, de lehetnek 2-nél több bejáratú ajtók. Ezen kívül vannak olyan sajátosságok, mint az invertáló kapu vagy NOT, csak egy bemenete és egy kimenete van.
Ezeknek a logikai bemeneteknek és kimeneteknek köszönhetően megkaphatja elemi bináris logikai műveletek, mint az összeadás, szorzás, tagadás stb.
Hogyan valósulnak meg?
-
- NAND kapu TTL-ben
-
- NAND kapu CMOS-ban
A logikai kapukat nem csak egyféleképpen lehet megvalósítani. Valójában ezért vannak különbözőek logikus családok. Ezen családok mindegyike egyféle módon, különböző elektronikus alkatrészek felhasználásával valósítja meg a kaput.
Által ejemploHa TTL-t használunk a chiphez, akkor a kapuk bipoláris tranzisztorokból állnak, míg a CMOS logika kizárólag MOSFET tranzisztorokon alapul. Ezen a két általában legnépszerűbb családon kívül vannak még olyanok is, mint a BiCMOS (bipoláris és CMOS tranzisztorok egyesítése), RTL (ellenállások és bipoláris tranzisztorok), DTL (diódák és tranzisztorok), ECL, IIL stb.
Nincs sokkal jobb család a másiknál, ez a jelentkezéstől függ. Mindazonáltal, CMOS Ez az egyik leggyakrabban használt fejlett áramkörökben, például CPU, MCU, GPU, memória stb. Más egyszerűbb áramköröknél szintén gyakori a TTL megtalálása.
alkalmazások
Ezeknek a logikai kapuknak az alkalmazásai végtelenek. Ezekkel a nélkülözhetetlen "téglákkal" építhetsz digitális áramkörök sokasága. Egy egyszerű összeadótól a komplex CPU-ig, sok más elképzelhető áramkörön keresztül. Valójában sok olyan rendszer, amelyet minden nap használ, mint például a számítógép, a TV, a mobil stb., több milliárd logikai kapuval rendelkezik.
Un gyakorlati példa A logikai kapuk alkalmazásának ez az egyszerű összeadója lenne, amelyet a fenti képen láthat. Ez egy nagyon egyszerű áramkör, amely képes hozzáadni két bitet (A és B) a bemeneteihez, hogy megkapja a Sum eredményt, valamint a Carry-t, vagyis amit elvisz... Láthatod, milyen eredményeket érne el. adja meg a következő táblázatban:
| A | B | Összeg | visz | Bináris eredmény |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 00 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 10 |
Ha megnézed ezt a táblázatot, ha binárisan 0 + 0-t adsz hozzá, akkor 0-t adsz, ha 1 + 0-t, akkor 1-et, de ha 1 + 1-et adsz, akkor 2-t ad, ami bináris rendszerben 10-nek felel meg.
A logikai kapuk típusai
Ami logikai kapuk típusai, van belőlük szép számmal, bár a leggyakrabban használtak a következők (az igazságtáblázataikkal együtt):
- Puffer (igen): pufferként vagy közvetlen kapuként ismert, mivel a kimenete ugyanolyan állapotú lesz, mint a bemenete. Bár haszontalannak tűnik, sok logikai áramkörben gyakran használják áramerősítőként vagy feszültségkövetőként.
| Bejárat | Kijárat |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
- NEM (inverter): a logikai negáció (¬ o '), azaz invertálja a bitet a kimenetén.
| Bejárat | Kijárat |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
- ÉS (Y): ez a másik kapu a bemenete bináris bitjeinek szorzatfüggvényét (·) hajtja végre. Azaz olyan lenne, mintha A-t és B-t megszoroznánk. Ezért bármi nullával nulla, csak akkor adna egyet a kimenetének, ha mindkét bemenet 1. Innen a neve 1 ÉS 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- ARANY): ez a másik kapu logikai összeadási műveletet hajt végre (+). Vagyis vagy az egyik kimenetének VAGY a másiknak, VAGY mindkettőnek 1-nek kell lennie ahhoz, hogy a kimenete 1 legyen. Ha mindkettő 0, a kimenet is 0.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
- XOR (vagy kizárólagos): Ez a kizárólagos VAGY az A'B + AB ' logikai függvényt hajtja végre, szimbóluma pedig a
. Ebben az esetben, ha a két bemenete egyenlő, a kimenet 0. Ha különböznek, akkor 1 lesz.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NAND (Y tagadva): a negált logikai szorzat, vagyis az ÉS inverze. Ez olyan, mintha a NOT jelet használnánk az ÉS kimeneten a kimeneti bitek megfordításához. Ezért az eredmények a következők:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NOR (Vagy megtagadva): a negált logikai összeg, vagy ami ugyanaz, egy VAGY a negált kimenetével, ami a VAGY inverzét eredményezi.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
- XNOR (exkluzív NOR): ez olyan, mintha a bináris kiegészítést alkalmaznánk egy XOR kapura. Vagyis hajtsa végre az AB + A'B 'műveletet. A-szor B hozzáadva A-szor B-hez, elutasítva. Ezért a kimenetek olyanok lesznek, mint az invertált XOR kimenetei:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Mind a NOR, mind a NAND a két legérdekesebb kapu, mivel úgy ismerik őket univerzális logikai kapuk. Ez azt jelenti, hogy csak velük lehet áramköröket létrehozni bármilyen más típusú logikai kapu reprezentálására. Ez azért fontos, mert ha chipeket vásárol ezekkel az ajtókkal, akkor az összes funkciót megkaphatja. Például, ha a NOR két bemenete áthidalva van, vagy a NAND egyenértékű a NOT-tal. Több megfelelője is van itt:
Funkciók: electronics-tutorials.ws
Te azt javaslomHa többet szeretne megtudni, keressen a Google-on egy egyszerű áramkört bármilyen kapuval. És hogy megtudja, mit csinál, hajtson végre egyfajta "reverse engineering"-et, kövesse a be- és kimenetek sorait, és nézze meg az egyes sorok állapotát a kimenetnek adott bemenetek szerint.
Által ejemploHa megnézi a fenti képet, egy NAND kapukkal rendelkező VAGY ekvivalencia diagramját, látni fogja, hogy két NAND kapuból áll, amelyek kimenete áthidalt, és mindkét kimenet egy másik NAND-ra megy. Tartsa szem előtt a következőket:
- Ha a NAND igazságtáblázatra lépünk, látni fogjuk, hogy ha annak két bemenete 0, akkor a kimenet 1, ha pedig a két bemenete 1, akkor a kimenet 0.
- Mivel ezek áthidalódnak, ha a bemenet 1 (egyik mindkettőt beírja), az eredmény 0. Ha pedig a bemenet 0 (mindkettő nulla), a kimenet 1 lesz, ami egy NEM-nek felel meg.
- Ezért van két NEM-ünk az A és B bitekhez. A kimenetükön tehát A 'és B' lesz.
- Ez a két tagadás az utolsó NAND-ba kerül, amely ennek a két bitnek az inverz logikai szorzatát hajtja végre.
- A logika törvényei szerint ez egyenlő a közvetlen összeggel, vagyis A + B-vel. Ezért a végeredmény olyan lesz, mintha egy VAGY...
Logic Gate Chip sorozat – Hol kapható
-
- Logikai kapu DIP chip
-
- A chip belső diagramja
Az elektronikai cikkekre szakosodott üzletekben megteheti vásároljon olcsó chipset logikai kapukkal, amelyeket elkezdhet használni a projektjeiben. Ezek a chipek nem egyetlen logikai kaput alkotnak, de lehetővé teszik, hogy több is legyen belőlük, így szükség szerint összekapcsolhatja be- és kimeneteiket. Például a fenti képen látható diagramon láthat egy tipikus kivezetést egy 4 NAND kapuval rendelkező DIP chipről. Ezen kívül van még két érintkezője a tápellátáshoz (Vcc és GND).
Íme néhány vásárlási ajánlások:
- Nem található termék..
- Huaban: 30 chipes készlet univerzális NAND kapukkal.
- Zebulon: 120 CMOS chip készlet.
Egyéb források
Ha többet szeretne megtudni ezeknek a kapuknak a megvalósításáról és arról, hogyan kezdje el az áramkörök létrehozását velük, használja ezeket Újabb források mit ajánlok:
- SimulIDE szoftver hogy ezeknek az áramköröknek a működését kapukkal szimulálni lehessen. Ingyenes, nyílt forráskódú és többplatformos.
- Online bináris számológép (Használhatja az operációs rendszer számológépét bináris módban is).
- Nem található termék..
- Digitális logikai áramkörök könyve: a tervezéstől a kísérletig.
Digitális logika Arduino-val
Egyéb forrás mi van a kezedben, ha már megvan egy tányér Arduino UNO a kezedben van vázlatok készítéséhez használja az Arduino IDE-t amelyek szimulálják ezeket a logikai funkciókat, hogy például vizuálisabb módon lássák az eredményt egy LED-del, amely szimulálja az ajtó kimenetét. Például, ha LED-et helyez a 7-es érintkezőre, és a 8-as és 9-es jeleket használja A és B bemenetként:
int pinOut = 7;
int pinA = 8;
int pinB = 9;
void setup()
{
pinMode(pinOut, OUTPUT);
pinMode(pinA, INPUT);
pinMode(pinB, INPUT);
}
void loop()
{
boolean pinAState = digitalRead(pinA);
boolean pinBState = digitalRead(pinB);
boolean pinOutState;
//AND
pinOutState =pinAState & pinBState;
digitalWrite(pinOut, pinOutState);
}
Itt egy ÉS (&) függvényt használtak, amint láthatja, de az // ÉS sor alatti kódsort lecserélheti más használatára. egyéb logikai függvények:
//OR pinOutState = pinAState | pinBState; //NOT pinOutState = !pinAState; //XOR pinOutState = pinAState ^ pinBState; //NAND pinOutState = !(pinAState & pinBState); //NOR pinOutState = !(pinAState | pinBState); //XNOR pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);