بخشی از مقاله
سيگنال ديجيتال
در سيگنال ديجيتال، يک گيت منطقي روي يک يا دو ورودي منطقي عمليات منطقي انجام مي دهد و سرانجام يک خروجي منطقي را توليد مي کند.اين منطق معمولا طبق منطق بولين است که به طور مشترک در تمام مدار هاي ديجيتالي يافت مي شود.گيت هاي منطقي عمدتا از قطعات الکترونيکي مانند ديود ها و ترانزيستور ها تشکيل مي شوند ، ولي مي توانند از قطعات الکترومغناطيسي مانند رله ها ، قطعات اپتيکال يا حتي مکانيکي ساخته شوند.
انواع گيت ها
سطوح منطقي :
يک ورودي يا خروجي منطقي بولين فقط يک از دو حالت منطقي را قبول مي کند.اين دو سطح در هر مطلبي نام خاص خود را دارند از جمله : خاموش / روشن - بالا (H) / پايين (L) - يک / صفر - درست (T) / غلط (F) - مثبت / منفي - مثبت / زمين - مدار باز / مدار بسته - YES / NO.
بنا به قرارداد ، در اين متن از 1 و 0 استفاده خواهيم کرد.
گيت هاي منطقي :
يک گيت منطقي روي يک يا دو ورودي منطقي عمليات منطقي انجام مي دهد و سرانجام يک خروجي منطقي را توليد مي کند.به دليل اينکه خروجي هر گيت يکي از سطوح منطقي است پس مي توان آن خروجي را به ورودي گيت(هاي)ديگري متصل نمود.بديهي است که نمي توان دو خروجي را با هم به يک ورودي متصل نمود چرا که در اين صورت سطوح ولتاژي به وجود خواهد آمد که خارج از محدوده منطقي خواهد بود.در الکترونيک به اين کار اتصال کوتاه مي گويند.
در منطق الکترونيک ، هر سطح منطقي نماينده ولتاژ معيني است (که اين ولتاژ به نوع منطقي که استفاده مي شود بستگي دارد).هر گيتي براي توليد ولتاژ مناسب به منبع تغذيه نياز دارد.در بموک دياگرام مدار هاي منطقي منبع تغذيه نمايش داده نمي شود، ولي در شماتيک کامل اتصالات منبع ضروري است.
شرح :
راحت ترين نوع منطق در الکترونيک ، منطق ديود است. اين منطق در ساخت گيت هاي AND و OR به کار مي رود، ولي اين منطق کامل نيست . پس براي ساخت يک سيستم منطقي کامل بايد از ترانزيستور استفاده شود.در واقع عمده ترين خانواده گيت ها آنهايي هستند که در آن ها از ترانزيستور استفاده مي شود که آن ها به resistor-transistor logic (RTL) معروف اند
.علي رغم منطق گيت هاي ديودي ، مي توان با گيت هاي RTL توابع پيچيده نامحدودي را توليد کرد.اين گيت ها در مدارات مجتمع قديمي استفاده مي شدند.براي دست يابي به سرعت بيشتر مقاومت هاي (resistors) موجود در گيت هاي RTL با ديود عوض شدند ، با اين حساب نام آن ها به DTL تغيير مي يابد.پس از آن فهميده شد که يک ترانزيستور مي تواند در يک مدار به جاي دو ديود کار کند آن هم با اشغال مکاني به اندازه يک ديود پس خيلي زود ديود هاي گيت هاي DTL با ترانزيستود عوض شدند و به TTL (transistor-transistor logic) تغيير نام يافتند.
در انواع ديگر تراشه ها ، براي کاهش اندازه و مصرف ترانزيستور هاي دوقطبي نيز با ترانزيستور هاي اثر ميداني (field-effect transisitors or MOSFET) تعويض شدند ، در نتيجه منطق CMOS (complementary metal-oxide semiconductor Logic) را به وجودآمد.
براي استفاده هر چه بيشتر از فضا ، در حال حاضر طراحان از گيت هاي پيش ساخته مانند سري هاي TTL 7400 (ساخته شده توسط شرکت صنايعTexas) و CMOS 4000 (ساخته شده توسط RCA ) .اين قطعات معمولا داراي ترانزيستورهايي با چند اميتر هستند، براي توليد تابع AND ، تابعي که توليد آن با قطعات جدا از ممکن نيست.علاوه بر همه اين ها ، اين گونه گيت ها که توابع اجرايي آن ها ثابت است ، با مدارهاي مجتمع قابل برنامه ريزي جايگزين شده اند.بدين گونه طراحان و کاربران مي توانند تعداد زيادي گيت را در يک IC طراحي و استفاده کنند
۱-بررسي گيت OR يا(انفصال منطقي "يا")
همانطور که از نامش پيداست مانند "يا" رفتار مي کند يعني در صورتي که يکي از وروديهاي آن 5 ولت (5ولت = يک) يا يک باشد خروجي آن يک خواهد بود.
در صورتي که يکي از وروديهاي اين گيت را A و ديگري را B بناميم و خروجي را OUT در اين صورت جدول صحت(يا Truth Table) آن به صورت زير است:
OUT=A+B B A No
0 0 0 0
1 1 0 1
1 0 1 2
1 1 1 3
* گيت OR را با علامت + مي شناسند
* اگر n متغير داشته باشيم در اين صورت 2ⁿ حالت داريم (پس در اينجا 2متغير داريم بنابراين 4 حالت داريم که از 0تا 3 مي باشند)
نمونه
آي سي تي تي ال(TTL)شماره 7432 يک آي سي OR مي باشد که شامل 4 عدد گيت OR دو ورودي مي باشد.
آي سي سي موس((CMOS شماره 4072 يک آي سي OR مي باشد که شامل 2 عدد گيت OR سه ورودي مي باشد.
2-بررسي گيت AND يا("و"منطقي)
همانطور که از نامش پيداست مانند "و" رفتار مي کند يعني در صورتي که يکي از وروديهاي آن 0 ولت ( 0ولت =صفر) يا صفر باشد خروجي آن صفر خواهد بود.
در صورتي که يکي از وروديهاي اين گيت را A و ديگري را B بناميم و خروجي را OUT در اين صورت جدول صحت(يا Truth Table) آن به صورت زير است:
OUT=A.B B A No
0 0 0 0
0 1 0 1
0 0 1 2
1 1 1 3
گيت AND را با علامت . مي شناسند
نمونه
آي سي تي تي ال(TTL)شماره 7408 يک آي سي ANDمي باشد که شامل 4 عدد گيت ANDدو ورودي مي باشد.
آي سي سي موس((CMOS شماره 4081 يک آي سي AND مي باشد که شامل 4 عدد گيتAND دو ورودي مي باشد.
۳-بررسي گيتNOT
اين گيت در ازاي ورودي (0يا 1) معکوس آن را به خروجي مي فرستد.
