các cổng logic là cơ sở của điện tử kỹ thuật số. Vì lý do này, chúng rất quan trọng, và nếu bạn muốn bắt đầu làm việc với chúng, bạn nên biết chúng là gì, cấu tạo như thế nào và chức năng của chúng. Vì vậy, bạn có thể sử dụng loạt chip tồn tại trên thị trường có loại cửa này để bạn có thể bắt đầu thực hiện các dự án của riêng bạn làm việc với logic này.
Những cánh cửa này, kết hợp với những cánh cửa khác Linh kiện điện tử, và thậm chí với các tấm như Arduino, họ có thể cung cấp rất nhiều trò chơi cho các nhà sản xuất như bạn có thể thấy cho chính mình.
Cổng logic là gì?
các cổng logic chúng là các yếu tố cơ bản của logic kỹ thuật số để thực hiện các mạch điện tử kỹ thuật số. Các cổng này cung cấp tín hiệu điện áp thấp (0) hoặc cao (1) ở đầu ra của chúng tùy thuộc vào trạng thái của đầu vào của chúng. Chúng thường có một lối ra và hai lối vào, nhưng có thể có những cánh cửa có nhiều hơn 2 lối vào. Ngoài ra, có những đặc thù như cổng đảo ngược hoặc KHÔNG, nó chỉ có một đầu vào và một đầu ra.
Nhờ các đầu vào và đầu ra Boolean này, bạn có thể nhận được các phép toán logic nhị phân cơ bản, chẳng hạn như cộng, nhân, phủ định, v.v.
Chúng được thực hiện như thế nào?
-
- Cổng NAND trong TTL
-
- Cổng NAND trong CMOS
Cổng logic không chỉ có thể được thực hiện theo một cách. Trên thực tế, đó là lý do tại sao có gia đình hợp lý. Mỗi gia đình này sẽ thực hiện cổng theo một cách, sử dụng các thành phần điện tử khác nhau.
qua ejemploNếu TTL được sử dụng cho chip, các cổng sẽ được tạo thành từ các bóng bán dẫn lưỡng cực, trong khi logic CMOS chỉ dựa trên các bóng bán dẫn MOSFET. Ngoài hai họ này, thường là phổ biến nhất, còn có những họ khác như BiCMOS (kết hợp bóng bán dẫn lưỡng cực và CMOS), RTL (điện trở và bóng bán dẫn lưỡng cực), DTL (điốt và bóng bán dẫn), ECL, IIL, v.v.
Không có một gia đình nào tốt hơn một gia đình khác, nó sẽ phụ thuộc vào ứng dụng. Nhưng tuy nhiên, CMOS Nó là một trong những thứ được sử dụng nhiều nhất trong các mạch tiên tiến, chẳng hạn như CPU, MCU, GPU, bộ nhớ, v.v. Đối với các mạch đơn giản khác, người ta cũng thường tìm thấy TTL.
ứng dụng
Các ứng dụng của các cổng logic này là vô tận. Với những "viên gạch" cần thiết này, bạn có thể xây dựng vô số mạch kỹ thuật số. Từ một bộ cộng đơn giản, đến một CPU phức tạp, thông qua nhiều mạch khác mà bạn có thể hình dung. Trên thực tế, nhiều hệ thống mà bạn sử dụng hàng ngày, chẳng hạn như PC, TV, điện thoại di động, v.v., có hàng tỷ cổng logic.
Un ví dụ thực tế ứng dụng của cổng logic sẽ là bộ cộng đơn giản mà bạn có thể thấy trong hình trên. Nó là một mạch rất đơn giản, có khả năng thêm hai bit (A và B) vào đầu vào của nó để đưa ra kết quả Tổng, và cả Kết quả, nghĩa là những gì bạn lấy đi ... Bạn có thể xem kết quả nó sẽ cho trong bảng sau:
| A | B | Tổng | Mang | Kết quả nhị phân |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 00 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 01 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 10 |
Nếu bạn nhìn vào bảng này, nếu bạn thêm 0 + 0 trong hệ nhị phân, nó sẽ cho bạn 0, nếu bạn thêm 1 + 0 thì nó là 1, nhưng nếu bạn thêm 1 + 1 thì nó sẽ cho ra 2, trong hệ nhị phân tương ứng với 10.
Các loại cổng logic
Đối với các loại cổng logicBạn có một số lượng tốt trong số đó, mặc dù được sử dụng nhiều nhất là những thứ sau (với bảng chân lý của chúng):
- Bộ đệm (Có): nó được gọi là bộ đệm hoặc cổng trực tiếp, vì đầu ra của nó sẽ có cùng trạng thái với đầu vào của nó. Mặc dù nó có vẻ vô dụng, nhưng trong nhiều mạch logic, nó thường được sử dụng như một bộ khuếch đại dòng điện hoặc như một bộ theo điện áp.
| Entrance | Salida |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
- KHÔNG (biến tần): là phủ định logic (¬ o '), nghĩa là nó đảo ngược bit ở đầu ra của nó.
| Entrance | Salida |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
- VÀ (Y): cổng khác này thực hiện một chức năng sản phẩm (·) của các bit nhị phân của đầu vào của nó. Nghĩa là, nó sẽ giống như nhân A và B. Do đó, bất cứ thứ gì với 1 đều là 1, nó sẽ chỉ cho một cho đầu ra của nó nếu cả hai đầu vào là 1. Do đó tên của nó là XNUMX VÀ XNUMX.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- VÀNG): cổng khác này thực hiện một phép toán cộng hợp lý (+). Có nghĩa là, một trong các đầu ra của nó HOẶC đầu ra khác, HOẶC cả hai đều phải ở mức 1 để đầu ra của nó là 1. Khi cả hai bằng 0, đầu ra cũng bằng 0.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
- XOR (hoặc độc quyền): OR độc quyền này thực hiện hàm Boolean A'B + AB 'và ký hiệu của nó là
. Trong trường hợp này, nếu hai đầu vào của nó bằng nhau, thì đầu ra là 0. Nếu chúng khác nhau, thì nó sẽ là 1.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NAND (Y bị phủ định): là tích logic phủ định, nghĩa là nghịch đảo của AND. Nó giống như sử dụng NOT trên đầu ra AND để đảo các bit đầu ra. Do đó, kết quả là:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
- NOR (Hoặc bị từ chối): tổng logic bị phủ định, hoặc tương tự, OR với đầu ra bị phủ định của nó, dẫn đến nghịch đảo của OR.
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
- XNOR (độc quyền NOR): nó giống như áp dụng phần bổ sung nhị phân cho cổng XOR. Tức là, thực hiện phép toán AB + A'B '. A lần B thêm vào A lần B từ chối. Do đó, kết quả đầu ra sẽ giống như kết quả của XOR đảo ngược:
| A | B | S |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Cả NOR và NAND đều là hai trong số các cổng thú vị nhất, vì chúng được gọi là cổng logic phổ quát. Đó là, bạn có thể tạo các mạch chỉ với chúng để đại diện cho bất kỳ loại cổng logic nào khác. Điều này rất quan trọng, vì nếu bạn mua chip với những cánh cửa này, bạn có thể có tất cả các chức năng. Ví dụ, nếu hai đầu vào của NOR là bắc cầu hoặc NAND tương đương với NOT. Bạn có nhiều tương đương hơn ở đây:
Chức năng: Electronics-tutorials.ws
Te tôi khuyênĐể tìm hiểu thêm, hãy Google một mạch đơn giản với bất kỳ cổng nào. Và để tìm hiểu xem nó làm gì, hãy thực hiện một loại "thiết kế ngược", theo dõi các dòng của đầu vào và đầu ra và xem trạng thái của mỗi dòng theo các đầu vào cho đầu ra.
qua ejemploNếu bạn nhìn vào hình trên, biểu đồ tương đương của một cổng OR với NAND, bạn sẽ thấy rằng nó bao gồm hai cổng NAND với đầu ra của chúng được bắc cầu và cả hai đầu ra đi đến một NAND khác. Hãy ghi nhớ những điều sau:
- Nếu bạn đi đến bảng chân lý NAND, bạn sẽ thấy rằng khi hai đầu vào của nó là 0 thì đầu ra là 1 và khi hai đầu vào của nó là 1 thì đầu ra là 0.
- Khi chúng là cầu nối, nếu đầu vào là 1 (một người nhập cả hai), kết quả là 0. Và khi đầu vào là 0 (cả hai đều không), đầu ra sẽ là 1, tương đương với KHÔNG.
- Do đó, chúng ta có hai NOT cho bit A và B. Do đó, tại đầu ra của chúng, chúng ta sẽ có A 'và B'.
- Hai phủ định đó đi vào NAND cuối cùng, nó sẽ thực hiện một tích logic nghịch đảo của hai bit đó.
- Theo quy luật logic, điều này tương đương với tổng trực tiếp, nghĩa là, A + B. Do đó, kết quả cuối cùng sẽ như thể nó là một HOẶC ...
Dòng chip Logic Gate - Mua ở đâu
-
- Chip DIP cổng logic
-
- Sơ đồ bên trong của chip
Trong các cửa hàng chuyên về điện tử, bạn có thể mua chip giá rẻ với các cổng logic để bắt đầu sử dụng trong các dự án của bạn. Các chip này không phải là một cổng logic đơn lẻ, nhưng chúng cho phép bạn có một số trong số chúng để bạn có thể liên kết các đầu vào và đầu ra của chúng khi bạn cần. Ví dụ, trong sơ đồ ở hình trên, bạn có thể thấy sơ đồ chân điển hình của chip DIP với 4 cổng NAND. Ngoài ra, nó cũng có hai chân để cấp nguồn (Vcc và GND).
Đây là một số đề xuất mua hàng:
- Không tìm thấy sản phẩm..
- Huaban: Bộ 30 chip với cổng NAND đa năng.
- Bộ chip Zebulon: 120 CMOS.
Otros recursos
Để tìm hiểu thêm về cách triển khai các cổng này và cách bắt đầu tạo mạch với chúng, bạn có thể sử dụng otros đệ quy tôi khuyên bạn nên làm gì:
- Phần mềm SimulIDE để có thể mô phỏng hoạt động của các mạch này với các cổng. Nó miễn phí, mã nguồn mở và đa nền tảng.
- Máy tính nhị phân trực tuyến (Bạn cũng có thể sử dụng máy tính của hệ điều hành ở chế độ nhị phân).
- Không tìm thấy sản phẩm..
- Sách mạch logic kỹ thuật số: từ thiết kế đến thử nghiệm.
Logic kỹ thuật số với Arduino
Tài nguyên khác bạn có gì trong tay nếu bạn đã có một tấm Arduino UNO trong tay bạn là sử dụng Arduino IDE để tạo bản phác thảo mô phỏng các chức năng logic này để xem kết quả theo cách trực quan hơn với đèn LED mô phỏng đầu ra của cửa. Ví dụ: đặt một đèn LED trên chân 7 và sử dụng 8 và 9 làm đầu vào A và 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);
}
Ở đây, một hàm AND (&) đã được sử dụng, như bạn có thể thấy, nhưng bạn có thể thay thế dòng mã đó dưới dòng // AND bằng các hàm khác để sử dụng các chức năng logic khác:
//OR pinOutState = pinAState | pinBState; //NOT pinOutState = !pinAState; //XOR pinOutState = pinAState ^ pinBState; //NAND pinOutState = !(pinAState & pinBState); //NOR pinOutState = !(pinAState | pinBState); //XNOR pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);