گیت منطقی Or

بدون دیدگاه

گیت OR که همان یای منطقی است، باعث می شود که اگر فقط یکی از ورودی ها مقدار منطقی صحیح یا همان True داشته باشد خروجی نیز True شود. بنابراین تنها در صورتی مقدار خروجی برابر غلط یا False خواهد شد که همه ورودی ها False باشند.

عملکرد این گیت مشابه شکل زیر است که با وصل شدن هر یک از کلیدها لامپ روشن می شود:

مدار ترانزیستوری زیر طرز کار گیت OR را شبیه سازی می کند:

در صورتی که +5 ولت را معادل 1 منطقی یا همان True و 0 ولت را همان 0 منطقی یا False در نظر بگیریم، با اعمال +5 ولت به ورودی A یا B و یا هردو، حداقل یکی از ترانزیستورها در ناحیه اشباع قرار می گیرد و ولتاژ خروجی Q برابر +5 ولت خواهد بود که همان True یا 1 منطقی است.

اما در صورتی که هر دو ترانزیستور در ناحیه قطع باشند، یعنی به هر دو ورودی 0 ولت اعمال شود، خروجی نیز برابر 0 ولت یا همان False خواهد بود.

یکی دیگر از مدارهایی که می تواند عملکرد گیت OR را شبیه سازی کند در شکل زیر نمایش داده شده است:

از آی سی های TTL که در خود 4 گیت OR را جا داده اند می توان 7432 و از آی سی های CMOS می توان 4071 را نام برد.

گیت منطقی Not

بدون دیدگاه

ساده ترین گیت منطقی گیت NOT است و در شماتیک به شکل زیر نمایش داده می شود:

همان طور که از نام این گیت معلوم است در صورتی که ورودی اعمال شده به آن مقدار منطقی صحیح یا True یا همان High باشد خروجی برابر مقدار غلط یا False یا همان Low خواهد بود و بالعکس.

یکی از ساده ترین مدارهایی که می تواند همین عمل را شبیه سازی کند مدار تک ترانزیستوری زیر است:

اگر مقدار High را معادل +5 ولت و مقدار Low را 0 ولت فرض کنیم، با اعمال High به A ولتاژ ظاهر شده روی کلکتور و یا همان خروجی Q تقریبا 0 ولت و در واقع Low یا 0 منطقی خواهد بود. چرا که ترانزیستور به اشباع رفته و ولتاژ کلکتور به اندازه ولتاژ اشباع کلکتور – امیتر خواهد بود که مقداری نزدیک به صفر دارد.

به طریق مشابه با اعمال Low به ورودی A ترانزیستور در حالت قطع قرار می گیرد و مقدار دقیق ولتاژی که روی خروجی Q ظاهر می شود برابر Vcc-Ic.Rc خواهد بود که با کوچک در نظر گرفتن Ic می توانیم این ولتاژ را تقریبا برابر +5 ولت یا همان 1 منطقی یا High در نظر بگیریم.

گیت Not را می توان در IC های 7404و 4009 و 4096 یافت.

همچنین این گیت را می توان با استفاده از گیت های NOR و NAND نیز درست کرد که چگونگی آن در شکل زیر نمایش داده شده است.

اسیلاتور

یکی از کاربردهای نوع CMOS این گیت ساخت اسیلاتورهای حلقوی Ring Oscillator است. یکی از ابتدایی ترین مدارهای اسیلاتوری که می توان با گیت NOT ساخت در شکل زیر نمایش داده شده است.

در رابطه بالا F فرکانس اسیلاتور، n تعداد گیت های به کار رفته و Tp زمان انتشار هر گیت است. حست این گونه اسیلاتورها این است که مصرف بسیار پایینی دارند و به سادگی ساخته می شوند.

گیت منطقی And

بدون دیدگاه

همان طور که از نام این گیت مشخص است، خروجی آن فقط زمانی صحیح یا True یا High یا 1 منطقی خواهد بود که دو ورودی هر دو True باشند. نماد شماتیک گیت AND به شکل زیر است:

and gate

و عملکرد آن را به طریق ساده می توان با این شکل نشان داد:

برای تحلیل این گیت مانند گیت NOT فرض می کنیم که ولتاژ +5 معادل مقدار منطقی 1 یا همان صحیح یا True و ولتاژ 0 معادل مقدار منطقی 0 یا False است.

یک مدار ترانزیستوری که عملکرد گیت AND را شبیه سازی می کند در شکل زیر نمایش داده شده است.

کاملا واضح است که اگر ولتاژ هر یک از مقادیر ورودی A و B تقریبا برابر 0 ولت یا در واقع همان Low یا False نباشند ترانزیستور متناظر در حالت قطع قرار گرفته و ولتاژ خروجی Q برابر 0 خواهد بود که همان 0 منطقی است. بنابراین تنها زمانی می توانیم انتظار خروجی High داشته باشیم که هر دو ترانزیستور در حالت اشباع قرار گیرند و این تنها در صورتی امکان پذیر است که هر دو ورودی به طور هم زمان High باشند.

با بسط همین تحلیل می توان دریافت که عمل AND بر روی هر تعداد ورودی تنها زمانی منجر به خروجی True خواهد شد که همه ورودی ها True باشند و تنها False شدن یکی از آنها باعث خواهد شد که خروجی نیز False شود.
آی سی های TTL گیت AND عبارتند از 7408 ، 7811 ، 7421 و آی سی های CMOS مشتمل است بر CD4081 ، CD4073 و CD4082.