آی سی های مربوط به گیتهای منطقی -گیت های منطقی

در این صفحه به معرفی آیسی های مربوط به گیتهای منطقی و ارایه چند مدار ساده جهت یادگیری این المانهای منطقی می پردازیم. کار را با آیسی مربوط به گیت منطقی ANDشروع می کنیم.آیسی های زیادی در رابطه با این گیت وجود دارد.که در اینجا آیسی بیایید برای شروع مدار، ساده ای را با استفاده از این آیسی ببندیم .تا شما با عملکرد آن آشنا شوید. 74HC08 را به شما معرفی می کنم.این آیسی حاوی 4 عدد گیت منطقی AND است. گیتAND قطعات مورد نیاز برای گیت AND 1 عدد آیسی 74HC08 3 عدد LED 1 عدد خازن 0.01 میکرو فاراد 3 عدد مقاومت 1 کیلواهمبرد بورد سیم تلفنی نقشه مدار مربوط به گیت AND طبق معمول در ابتدا پایه های مربوط به تغذیه آیسی 74HC08 را بر روی برد بورد ببندید. در این آیسی پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است.دو پایه 1و 2 این آیسی را با دو مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است به زمین متصل کنید. datasheet مربوط به این آیسی را از اینجا دانلود کنید.برای باز کردن فایل دانلود شده می بایست برنامه acrobat reader را در داخل سیستم داشته باشید. دومرتبه از پایه های 1و2 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED ها را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام هر کلیدی را که می بندید LED مربوط به آن روشن می شود.همانطور که می دانید.زمانی خروجی گیت AND یک یا HIGH می شود.که هر دو ورودی آن یک یا HIGH باشد. در حالت عادی یعنی زمانی که کلید باز باشد.،همانطور که در نقشه می بینید.هر دو ورودی گیت با دو مقاومت 1 کیلو اهم زمین شده است.در واقع ورودی صفر را در حالت عادی در هر دو ورودی خواهیم داشت. در هنگام بسته شدن کلید پایه های ورودی از طریق LED به مثبت ولتاژ‌ وصل می شو ند.و در این حالت هر دو ورودی HIGH می شود. هما نطور که گفته شد.،اگر کلید متصل به پایه های ورودی 1و2 بسته شود.پایه ورودی 1و2 که در واقع دو ورودی یکی از 4 گیت موجود در این آیسی است.HIGH یا یک می شو د وخروجی این گیت از آیسی که پایه 3 است.، با بستن هر دو کلید ورودی HIGH یا 1 می شود. همانطور که در شکل مربوط به شماتیک داخلی آیسی 74hc08 می بینید.این آیسی دارای 4 گیت AND مجزا است.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. هر گیت AND به همراه دو ورودی و خروجی آن به همراه پایه ها در شکل بالا مشخص شده است. فرمول مربوط به گیت AND با توجه به فرمول زیر زمانی این گیت منطقی خروجی یک یا HIGH دارد.؛که هر دو ورودی آن یک باشد.در واقع در ضرب منطقی زمانی خروجی یک می شود که هر دو ورودی یک باشند.در غیر اینصورت خروجی صفر یا LOW است. گیتOR قطعات مورد نیاز برای گیت OR 1 عدد آیسی 74HC32 3 عدد مقاومت 1 کیلو اهم 3 عددد LED 2 عدد کلید کلنگی یک حالته برد بورد سیم تلفنی نقشه مدار مربوط به گیت OR طبق معمول پایه های مربوط به تغذیه آیسی را در ابتدا ببندید.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. دومرتبه از پایه های 1و2 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED ها را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام هر کلیدی را که می بندید LED مربوط به آن روشن می شود.همانطور که می دانید.زمانی خروجی گیت OR یک یا HIGH می شود.که یکی یا هر دو ورودی آن یک یا HIGH باشد. برای دریافت datasheet این آیسی اینجا را کلیک کنید 1و 2 این آیسی را با دو مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است به زمین متصل کنید. اگر کلید متصل به پایه های ورودی 1و2 بسته شود.پایه ورودی 1و2 که در واقع دو ورودی یکی از 4 گیت موجود در این آیسی است.HIGH یا یک می شو د.،HIGH شدن ورودی از طریق LED ها و بسته شدن کلید ها صورت می گیرد.یک شدن ورودی ها با بسته شدن کلید ها و روشن شدن LED ها کاملا مشخص است. خروجی این گیت از آیسی که پایه 3 است.،با بستن یکی یا هر دو کلیدهای مربوط به پایه های ورودی HIGH یا 1 می شود. همانطور که در شکل مربوط به شماتیک داخلی آیسی 74hc32 می بینید.این آیسی دارای 4 گیت OR مجزا است.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. پایه های ورودی و خروجی هر گیت OR به همراه دو ورودی و یک خروجی آن در شکل بالا مشخص است. فرمول مربوط به گیت OR با توجه به فرمول زیر زمانی خروجی این گیت یک یا HIGH می شود.که هر دو ورودی آن صفر یا LOW نباشد.بنابراین اگر یکی از ورودی ها یک باشد و دیگری صفر خروجی یک یا HIGH می شودوهمچنین اگر هر دو ورودی یک باشند خروجی نیز یک یا HIGH می شود. در جمع منطقی تنها در حالتی خروجی صفر می شود.که هر دو ورودی صفر باشند. گیت NOT قطعات مورد نیاز برای گیت NOT 1عدد آیسی 74HC04 2 عدد LED 2 عدد مقاومت 1 کیلو اهم 1 عدد کلید کلنگی یک حالته برد بورد سیم تلفنی نقشه مدار مربوط به گیت NOT طبق معمول در ابتدا پایه های مربوط به تغذیه آیسی 74HC04 را بر روی برد بورد ببندید. در این آیسی پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. پایه 1 این آیسی را با یک مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است به زمین متصل کنید. datasheet مربوط به آیسی 74hc04 را از اینجا دانلود کنید دومرتبه از پایه های 1 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام زمانیکه کلید بسته شودکلید متصل به پایه 1 روشن می شود.،و LED متصل به پایه 2 خاموش می شود.همانطور که می دانید.زمانی خروجی گیت NOT یک یا HIGH می شود.که ورودی آن صفر یا LOW باشد. بنابراین هر زمان که LED متصل به پایه یک روشن باشد LED متصل به خروجی خاموش است.در واقع خروجی عکس ورودی است همانطور که در شکل مربوط به شماتیک داخلی آیسی 74hc32 می بینید.این آیسی دارای 4 گیت OR مجزا است.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. هر گیت NOT دارای یک ورودی و خروجی است.، پایه های ورودی و خروجی در شکل مربوط به شماتیک آیسی 74HC04 مشخص شده است. فرمول مربوط به گیت NOT فرمول زیر مربوط به گیت منطقی NOT است.خروجی این گیت همواره عکس مقدار ورودی است.اگر ورودی یک یا HIGH باشد.،خروجی آن LOW یا صفر است.و اگر ورودی آن LOW یا صفر باشد.خروجی آن HIGH یا یک می شود.عبارت ! در فرمول زیر بیانگر NOT یا معکوس است. گیت NAND قطعات مورد نیاز برای گیت NAND آیسی 74HC00 3 عدد مقاومت 1 کیلو اهم 3 عدد LED 2 عدد کلید کلنگی یک حالته برد بورد سیم تلفنی نقشه مربوط به گیت NAND طبق معمول در ابتدا پایه های مربوط به تغذیه آیس74hc00 را بر روی برد بورد ببندید. در این آیسی پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است.دو پایه 1و 2 این آیسی را با دو مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است و مانند حالتهای قبلی به زمین متصل کنید. datasheet آیسی 74hc00 را از اینجا دانلود کنید. دومرتبه از پایه های 1و2 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED ها را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام هر کلیدی را که می بندید LED مربوط به آن روشن می شود.همانطور که می دانید.نحوه عملکرد گیت NAND برخلاف AND است.دراین گیت زمانی خروجی یک HIGH است.،که هر دو ورودی صفر یا low یا اینکه هر دو ورودی مخالف یکدیگر باشند.در واقع یعنی اگر یکی از ورودی ها یک باشد دیگری صفر باشد.،در این حالت خروجی یک یا high است. فرمول مربوط به گیت NAND با توجه به فرمول زیر گیت NAND عکس گیت AND است.بنابراین زمانی خروجی آن high یا یک می شود که هر دو وردی آن مخلف هم یا هر دو صفر باشند. آیسی های مربوط به گیت های NOR،XOR و XNOR در مورد این آیسی ها نیز می توانید با بستن مداراتی شبیه مدارات فوق عملکرد آنها را تجربه کنید.روش کار با این آیسی ها نیز کاملا شبیه به مدارت فوق است. گیت NOR این المان منطقی در واقع NOT یا عکس گیت OR است.همانطور که دیدید.زمانیکه یکی از ورودی های گیت OR یا هر دو آنها یک یا HIGH باشد.خروجی آن HIGH می شود.حال شما عکس این قضیه را برای گیت NOR در نظر بگیرید. بنابراین می توان گفت تنها زمانی خروجی آن HIGH می شود.،که هر دو ورودی صفر یا LOW باشند. آیسی مناسبی که می توان برای این المان منطقی در نظر گرفت 74HC02 است.به شماتیک درونی این آیسی در شکل زیر توجه کنید.پایه های 7 و 14 مربوط به تغذیه زمین و مثبت آیسی هستند.برخلاف آیسی های منطقی که تا کنون بررسی کردیم .،اولین خروجی آن پایه 1 و دو ورودی اولین گیت از چهار گیت پایه های 2 و 3 آیسی 74HC02 می باشد. پایه های 2،3،5،6،8،9،11،12 پایه های ورودی و پایه های 1،4،10،13 پایه های خروجی هستند. فرمول مربوط به گیت NOR این گیت بنابر فرمول زیر عکس گیت OR است.در واقع زمانی خروجی آن HIGH یا یک است.که هر دو ورودی آن LOW یا صفر باشد.در غیر اینصورت خروجی آن LOW یا صفر خواهد بود. گیتXOR این المان منطقی زمانی خروجی آن یک یا high است.که هر دو ورودی آن یکسان نباشد.در واقع زمانیکه هر در ورودی high یا یک و یا low یا صفر باشند.،خروجی آن low یا صفر است.اگر بخواهید.مانند حالت های قبل مدار ببندید.زمانیکه هر دو کلید در پایه های وردی باز باشند.در واقع مانند حالت های قبلی هر دو پایه ورودی به زمین متصل هستند.در این حالت هر دو ورودی ما صفر است.و با توجه به قانونی که بر این گیت حاکم است.خروجی آن نیز low یا صفر است.بنابراین LED متصل در پایه خروجی نیز خاموش می باشد. زمانیکه هر دو کلید را می بندید. دو ورودی یک گیت از چهار گیت high یا یک می شود.در این حالت نیز خروجی صفر می شود. مسیر HIGH شدن همانطور که دیدید.از طریق LED که به مثبت ولتاژ در مدارات قبلی اتصال داشت ایجاد می شود. در شکل فوق شماتیک درونی آیسی 74HC86 را مشاهده می کنید.این آیسی دارای 4 گیت XOR است.پایه های ورودی و خروجی در شکل این آیسی کاملا مشخص است.پایه های 1،2،5،6،8،9،12و13 پایه های ورودی 4 گیت موجود درا ین آیسی و پایه های 3،4،10،11 خروجی هستند.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. فرمول مربوط به گیت XOR درعبارت فوق فرمول حاکم بر این گیت را مشاهده می کنید.! این علامت بیانگر NOT یا برعکس است.فرض کنید A=0 و B=1 باشد.بنابر مسایل گفته شده.،خروجی این گیت باید یک یا HIGH باشد. با توجه به فرمول زیر به جای مقدار A عکس آنرا قرار دهید.،عکس A برابر یک می شود.حال به جای B مقدار اصلی آنرا قرار دهید.این مقدار یک است. همانطور که می دانید حاصلضرب دو عدد منطقی در صورتی یک خواهد شد.که دو ورودی آن یک باشد.این خاصیت را به راحتی در گیت AND مشاهده کردید.بنابراین با توجه به این قضیه خروجی اولین پرانتز یک می شود. به پرانتز دوم دقت کنید.چون مقدار A صفر است.بدون توجه به مقدار B جواب این پرانتز صفر می شود. همانطور که می دانید.،مجموع دو عدد منطقی در صورتی یک می شود.که یکی یا هر دو آنها یک باشند.این قضیه را براحتی می توانید در گیت OR ببینید. بنابراین جواب این مسئله با توجه به دو ورودی متفاوت یک خواهد شد.که این همان رابطه حاکم بر گیت XOR است. گیت XNOR این گیت در واقع عکس گیت XOR است.بنابراین زمانی خروجی آن یک یا HIGH می شود.که هر دو ورودی آن یکسان باشد.یعنی زمانی خروجی آن HIGH می شود.که هر دو ورودی آن یک یا HIGH و یا LOW یا صفر باشند.اگر هر دو ورودی آن یکسان نباشند.خروجی آن LOW یا صفر است. آیسی معادلی که می توان برای این گیت در نظر گرفت.،آیسی 4077 است.این آیسی حاوی 4 گیت XNOR است.پایه های ورودی و خروجی در شکل بالا کاملا مشخص است. فرمول مربوط به گیت XNOR فرض کنید A=0 و B=1 باشد.با توجه به فرمول زیر جواب و توضیحات داده شده در مورد گیت XOR جواب این دو پرانتز داخلی و مجموع آنها برابر یک می شود.به علامت NOT در بیرون هر دو پرانتز توجه کنید.این علامت جواب دو پرانتز داخلی و جواب کلی را عکس می کند.بنابراین جواب کلی صفر یا LOW است.شما می توانید براحتی و با استفاده از این فرمول بفهمید که جواب خروجی این گیت منطقی زمانی یک است.که هر در ورودی آن یک یا صفر باشند. اطلاعاتی راجع به آیسی ها سری 74 این آیسی ها در نوع TTL ,CMOS در بازار موجود هستند. نوع TTL و CMOS این آیسی ها دارای رتبه بندی های مختلفی است. نوع TTL نوع TTL آن شامل L،LS،S،AS،ALS و F می باشد.به طور مثال آیسی مربوط به گیت منطقی AND را در نظر بگیرید. این آیسی را شاید بتوانید در بازار با نام های 74L08،74LS08،74S08،74AS08، 74ALS08 و 74F08بیابید. اگر به یکی از این آیسی ها با دقت کنید.بعد از عبارت 74 شاهد یکی از عبارت های L،LS،S،AS،ALS و F و بعد از آن شماره آیسی را می بینید. همانطور که می بینید برای گیت AND بعد از این عبارات 08 را مشاهده می کنید که بیانگر گیت AND است.این مطلب راجع به بقیه گیتها و آیسی ها نیز صادق است. تغذیه گروه TTL خانواده L ،LS ،AS ،ALS و F دارای تغذیه مثبت بین 4.5 تا 5.5 ولت است.در واقع این رنج از و لتاژ،ولتاژ قابل تحمل این آیسی است.واین آیسی در این رنج درست کار خواهد کرد. خانواده S دارای تغذیه مثبت بین 4.75 تا 5.25 است. میزان ولتاژ خروجی در حالت 1 و 0 میزان ولتاژ خروجی در حالت صفریا LOW برای تمامی این گروه TTL برابر 0.3 ولت می باشد. مقدار ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH برای خانواده گروه L،LS و S برابر 3.4 ولت می باشد. مقدار ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH خانواده گروه AS و ALS از تفریق تغذیه مثبت آیسی از عدد 2 بدست می آید. مقدار ولتاژ‌ خروجی در حالت یک یا HIGH برای خانواده گروه F نیز برابر 3.5 است. جریان خروجی خانواده گروه TTL مقدار جریان خروجی خانواده TTL به شرح زیر می باشد. مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه L برابر5mA (منظور از mA میلی آمپر است) مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه LS برابر 8mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه S برابر 40mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه AS برابر 20mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه ALS برابر 8mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه F نیز برابر 20mA نوع CMOS این آیسی نیز دارای خانواده C،AC،HC و HCT می باشد. به طور مثال اگر یک آیسی AND خریداری کنید.،و نوع آن CMOS باشد.ممکن است.،بعد از عدد 74 هر یک از عبارت های بالا را ببینید.به طور مثال آیسی AND را می توانید به صورت زیر مشاهده کنید. 74HC08 ،74HCT08 ، 74C08 و 74AC08 را بر روی آیسی ببینید. میزان ولتاژ خروجی در حالت 1 و 0 در تمامی این خانواده ولتاژ خروجی در حالت LOW یا صفر برابر 0.1 ولتاژ مثبت است. ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH در خانواده گروه C از حاصلضرب 0.9 در مقدار مثبت منبع تغذیه بدست می آید. ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH در بقیه خانواده این گروه از تفریق مثبت تغذیه از مقدار عددی 0.1 بدست می آید. جریان خروجی خانواده گروه CMOS مقدار جریان خروجی آیسی های نوع CMOS مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه C برابر 3.3mA (منظور از mA میلی آمپر است) مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه AC برابر 50mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه HC,HCT برابر 25mA تغذیه آیسی های گرو CMOS خانواده گروه C در رنج ولتاژ‌ بین 3تغذیه 3 تا 15 ولت کار می کنند. خانواده گروه AC ،HC و HCT بین تغذیه 2 تا 6 ولت کار می کنند.