Xtiebi loġiċi: dak kollu li għandek bżonn tkun taf

il xtiebi loġiċi huma l-bażi ta 'elettronika diġitali. Għal din ir-raġuni, huma importanti ħafna, u jekk trid tibda taħdem magħhom, għandek tkun taf x'inhuma, kif huma kostitwiti, u l-funzjoni tagħhom. Allura tista 'tuża s-serje ta' ċipep li jeżistu fis-suq li għandhom dan it-tip ta 'bibien sabiex tkun tista' tibda tagħmel il-proġetti tiegħek taħdem b'din il-loġika.

Dawn il-bibien, flimkien ma 'oħrajn Komponenti elettroniċi, u anke bi pjanċi simili Arduino, jistgħu jagħtu ħafna logħob lil dawk li jfasslu kif tista’ tara għalik innifsek.

X'inhuma l-gradi loġiċi?

il xtiebi loġiċi huma elementi fundamentali tal-loġika diġitali għall-implimentazzjoni ta 'ċirkwiti elettroniċi diġitali. Dawn il-gradi jipprovdu sinjali ta 'vultaġġ baxx (0) jew għoli (1) fl-output tagħhom skont l-istat tal-inputs tagħhom. Ġeneralment ikollhom ħruġ wieħed u żewġ daħliet, iżda jista 'jkun hemm bibien b'aktar minn 2 daħliet. Barra minn hekk, hemm pekuljaretajiet bħall-bieb li jinverti jew MHUX, għandu input wieħed biss u output wieħed.

Grazzi għal dawn l-inputs u l-outputs Boolean li tista 'tikseb operazzjonijiet loġika binarja elementari, bħal żieda, multiplikazzjoni, negazzjoni, eċċ.

Kif huma implimentati?

Il-gradi loġiċi jistgħu mhux biss jiġu implimentati b'mod wieħed. Fil-fatt, hu għalhekk li hemm differenti familji loġiċi. Kull waħda minn dawn il-familji se timplimenta l-bieb b'mod wieħed, billi tuża komponenti elettroniċi differenti.

Por eżempjuJekk TTL jintuża għaċ-ċippa, il-gradi se jkunu magħmula minn transisters bipolari, filwaqt li l-loġika CMOS hija bbażata biss fuq transistors MOSFET. Minbarra dawn iż-żewġ familji, li ġeneralment huma l-aktar popolari, hemm ukoll oħrajn bħal BiCMOS (tgħaqqad transisters bipolari u CMOS), RTL (reżisturi u transisters bipolari), DTL (diodes u transistors), ECL, IIL, eċċ.

M'hemmx familja waħda ħafna aħjar minn oħra, se tiddependi fuq l-applikazzjoni. Iżda madankollu, CMOS Huwa wieħed mill-aktar użati f'ċirkwiti avvanzati, bħal CPU, MCU, GPU, memorja, eċċ. Għal ċirkwiti oħra aktar sempliċi huwa wkoll komuni li ssib it-TTL.

applikazzjonijiet

L-applikazzjonijiet ta 'dawn il-gradi loġiċi huma bla tmiem. B'dawn "briks" essenzjali tista 'tibni numru kbir ta 'ċirkwiti diġitali. Minn sempliċi li jżid, għal CPU kumpless, permezz ta 'ħafna ċirkwiti oħra li tista' timmaġina. Fil-fatt, ħafna mis-sistemi li tuża kuljum, bħall-PC tiegħek, it-TV, il-mowbajl, eċċ., għandhom biljuni ta 'gradi loġiċi.

Un eżempju prattiku ta 'applikazzjoni ta' xtiebi loġika tkun dan li jżidu sempliċi li tista 'tara fl-immaġni hawn fuq. Huwa ċirkwit sempliċi ħafna, li kapaċi jżid żewġ bits (A u B) fl-inputs tiegħu biex jagħti r-riżultat tas-Somm, u wkoll il-Carry, jiġifieri dak li tieħu ... Tista 'tara r-riżultati li kieku. agħti fit-tabella li ġejja:

Jekk tħares lejn din it-tabella, jekk iżżid 0 + 0 fil-binarju tagħtik 0, jekk iżżid 1 + 0 huwa 1, imma jekk iżżid 1 + 1 tagħti 2, li fis-sistema binarja tikkorrispondi għal 10.

Tipi ta 'gradi loġiċi

Fir - rigward tal - tipi ta 'gradi loġiċi, għandek numru tajjeb minnhom, għalkemm l-aktar użati huma dawn li ġejjin (bit-tabelli tal-verità tagħhom):

• Buffer (Iva): huwa magħruf bħala buffer jew gate dirett, peress li l-output tiegħu se jkollu l-istess stat bħall-input tiegħu. Għalkemm jista 'jidher inutli, f'ħafna ċirkwiti loġiċi ħafna drabi jintuża bħala amplifikatur tal-kurrent jew bħala segwaċi tal-vultaġġ.

• MHUX (inverter): hija n-negazzjoni loġika (¬ o '), jiġifieri, taqleb il-bit fl-output tagħha.

• U (Y): dan il-bieb l-ieħor iwettaq funzjoni tal-prodott (·) tal-bits binarji tal-input tiegħu. Jiġifieri, ikun simili li timmultiplika A u B. Għalhekk, kull ħaġa b'żero hija żero, tagħti waħda biss lill-output tagħha jekk iż-żewġ inputs ikunu 1. Għalhekk ismu 1 U 1.

• DEHEB): dan il-bieb l-ieħor iwettaq operazzjoni ta 'żieda loġika (+). Jiġifieri, Jew waħda mill-outputs tagħha JEW l-oħra, JEW it-tnejn għandhom ikunu f'1 biex l-output tiegħu jkun 1. Meta t-tnejn ikunu 0, l-output huwa 0 ukoll.

• XOR (jew esklussiva): Dan OR esklussiv iwettaq il-funzjoni Boolean A'B + AB ', u s-simbolu tiegħu huwa . F'dan il-każ, jekk iż-żewġ inputs tiegħu huma ugwali, l-output huwa 0. Jekk huma differenti, allura jkun 1.

• NAND (Y miċħuda): huwa l-prodott loġiku negat, jiġifieri, l-invers tal-AND. Huwa simili li tuża MHUX fuq l-output U biex taqleb il-bits tal-output. Għalhekk, ir-riżultati huma:

• NOR (Jew miċħuda): is-somma loġika miċħuda, jew dak li hu l-istess, OR bl-output negat tiegħu, li jirriżulta fl-invers tal-OR.

• XNOR (NOR esklussiva): huwa bħall-applikazzjoni tal-kompliment binarju għal gate XOR. Jiġifieri, wettaq l-operazzjoni AB + A'B. A darbiet B miżjuda ma 'A darbiet B miċħuda. Għalhekk, l-outputs se jkunu bħal dawk tal-XOR maqlub:

Kemm NOR u NAND huma tnejn mill-aktar gradi interessanti, peress li huma magħrufa bħala xtiebi loġika universali. Jiġifieri, tista 'tagħmel ċirkwiti magħhom biss biex tirrappreżenta kwalunkwe tip ieħor ta' bieb loġiku. Dan huwa importanti, peress li jekk tixtri ċipep b'dawn il-bibien, jista 'jkollok il-funzjonijiet kollha. Per eżempju, jekk iż-żewġ inputs ta 'NOR huma bridged jew NAND huwa ekwivalenti għal NOT. Għandek aktar ekwivalenti hawn:

Funzjonijiet: electronics-tutorials.ws

Te Nagħti parirBiex titgħallem aktar, Google ċirkwit sempliċi bi kwalunkwe gradi. U biex issir taf x'tagħmel, agħmel tip ta '"inġinerija inversa", segwi l-linji tal-inputs u outputs u ara l-istatus ta' kull linja skont l-inputs mogħtija lill-output.

Por eżempjuJekk tħares lejn l-immaġni ta 'hawn fuq, id-dijagramma ta' ekwivalenza ta 'OR bi gradi NAND, se tara li tikkonsisti f'żewġ gradi NAND bl-output tagħhom imqabbad u ż-żewġ outputs imorru għal NAND ieħor. Żomm f'moħħok dan li ġej:

• Jekk tmur għat-tabella tal-verità NAND, tara li meta ż-żewġ inputs tagħha huma 0 l-output huwa 1, u meta ż-żewġ inputs tiegħu huma 1 l-output huwa 0.
• Peress li huma bridged, jekk l-input huwa 1 (wieħed jidħol it-tnejn), ir-riżultat huwa 0. U meta l-input huwa 0 (it-tnejn żero), l-output se jkun 1, li huwa ekwivalenti għal NOT.
• Għalhekk, għandna żewġ NOTs għal bits A u B. Fl-output tagħhom aħna għalhekk ikollna A 'u B'.
• Dawk iż-żewġ negazzjonijiet jidħlu fl-aħħar NAND, li se jwettaq prodott loġiku invers ta 'dawk iż-żewġ bits.
• Skont il-liġijiet tal-loġika, dan huwa ekwivalenti għas-somma diretta, jiġifieri, A + B. Għalhekk, ir-riżultat finali se jkun bħallikieku kien OR ...

Logic Gate Chip Serje - Fejn tixtri

Fil-ħwienet speċjalizzati fl-elettronika tista ' jixtru ċipep irħas b'gradi loġiċi biex tibda tuża fil-proġetti tiegħek. Dawn iċ-ċipep mhumiex bieb loġiku wieħed, iżda jippermettu li jkollok bosta minnhom sabiex tkun tista 'tgħaqqad l-inputs u l-outputs tagħhom kif għandek bżonn. Pereżempju, fid-dijagramma fl-immaġni ta 'hawn fuq tista' tara pinout tipiku ta 'ċippa DIP b'4 gradi NAND. Barra minn hekk, għandu wkoll żewġ pins għall-enerġija (Vcc u GND).

Hawn xi wħud rakkomandazzjonijiet ta 'xiri:

• DealMux - 40 Serje Logic Gate (TTL) 74 Chips Kit.
• Huaban: kit ta '30 ċippa b'gradi NAND universali.
• Zebulon: 120 CMOS chip kit.

Riżorsi oħra

Sabiex titgħallem aktar dwar kif timplimenta dawn il-gradi u kif tibda toħloq ċirkwiti magħhom, tista' tagħmel użu minn dawn Riżorsi oħra x'nirrakkomanda:

• Software SimulIDE biex ikunu jistgħu jissimulaw it-tħaddim ta 'dawn iċ-ċirkwiti bi gradi. Huwa b'xejn, sors miftuħ, u cross-platform.
• Kalkulatur binarju onlajn (Tista 'wkoll tuża l-kalkulatur tas-sistema operattiva tiegħek fil-modalità binarja).
• Ma nstabu prodotti..
• Ktieb taċ-Ċirkwiti Loġiċi Diġitali: mid-disinn għall-esperiment.

Loġika diġitali b'Arduino

Riżors ieħor x'għandek f'idejk jekk diġà għandek pjanċa Arduino UNO f'idejk huwa uża Arduino IDE biex toħloq abbozzi li jissimulaw dawn il-funzjonijiet loġiċi biex, pereżempju, jaraw ir-riżultat b'mod aktar viżwali b'LED li jissimula l-output tal-bieb. Pereżempju, tpoġġi LED fuq il-pin 7 u tuża 8 u 9 bħala inputs A u B:

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);
}

Funzjoni AND (&) intużat hawn, kif tistgħu taraw, imma tista' tissostitwixxi dik il-linja ta' kodiċi taħt il-linja // AND ma' oħrajn biex tuża funzjonijiet loġiċi oħra:

//OR
pinOutState = pinAState | pinBState;

//NOT
pinOutState = !pinAState;

//XOR
pinOutState = pinAState ^ pinBState;

//NAND
pinOutState = !(pinAState & pinBState);

//NOR
pinOutState = !(pinAState | pinBState);

//XNOR
pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);