Cổng NOT là gì

0
197

Cổng NOT là cổng cơ bản nhất của tất cả các cổng logic và thường được gọi là Bộ đệm đảo .

Cổng NOT đảo là ngõ vào tín hiệu đơn có mức đầu ra thường ở mức logic “1” và đi “THẤP” đến mức logic “0” khi đầu vào duy nhất của nó ở mức logic “1”, nói cách khác là “ inverts ”(bổ sung) tín hiệu đầu vào của nó. Đầu ra từ cổng NOT chỉ trả về “HIGH” một lần nữa khi đầu vào của nó ở mức logic “0” cho chúng ta biểu thức Boolean của:  phủ của A  = Q.

Sau đó, chúng ta có thể xác định hoạt động của cổng NOT logic kỹ thuật số đầu vào duy nhất như sau:

“Nếu A KHÔNG đúng, thì Q đúng”

Cổng NOT  bóng bán dẫn

Một cổng NOT logic 2 đầu vào đơn giản có thể được xây dựng bằng cách sử dụng công tắc bóng bán dẫn RTL như hình bên dưới với đầu vào được kết nối trực tiếp với đế bóng bán dẫn. Transistor phải được bão hòa “ON” cho một đầu ra phủ định của Q .

 Cổng NOT là gì

Cổng NOT sử dụng mạch kỹ thuật số để tạo ra chức năng logic mong muốn. Cổng NOT tiêu chuẩn được đưa ra một ký hiệu có hình dạng là một tam giác hướng về bên phải với một vòng tròn ở cuối. Vòng tròn này được gọi là “bong bóng tử đảo” và được sử dụng trong các ký hiệu NOT , NAND và NOR ở đầu ra của chúng để biểu diễn hoạt động logic của hàm NOT . Bong bóng này biểu thị sự đảo ngược tín hiệu (bổ sung) của tín hiệu và có thể có trên một trong hai hoặc cả hai đầu ra và/hoặc đầu vào.

Bảng trạng thái cổng logic NOT

Biểu tượng Bảng sự thật
 Cổng NOT là gì

A Q
0 1
1 0
Biểu thức Boolean Q = not A or (phủ của A) Đọc là nghịch đảo của A cho Q

Cổng logic NOT cung cấp phần bổ sung cho tín hiệu đầu vào của chúng và được gọi như vậy bởi vì khi tín hiệu đầu vào của chúng là “CAO” thì trạng thái đầu ra của chúng sẽ KHÔNG là “CAO”. Tương tự như vậy, khi tín hiệu đầu vào của chúng là “THẤP” thì trạng thái đầu ra của chúng sẽ KHÔNG ở “THẤP”. Vì chúng là các thiết bị đầu vào duy nhất, các cổng logic NOT thường không được phân loại là quyết định logic đầu ra hoặc thậm chí là một cổng, chẳng hạn như cổng AND hoặc OR có hai hoặc nhiều đầu vào logic. Cổng NOT có sẵn trên thị trường IC có sẵn trong 4 hoặc 6 cổng riêng lẻ trong một IC duy nhất.

“Bong bóng” (o) hiện diện ở cuối biểu tượng cổng NOT ở trên biểu thị sự đảo ngược tín hiệu (bổ sung) của tín hiệu đầu ra. Nhưng bong bóng này cũng có thể hiện diện ở đầu vào cổng để chỉ ra đầu vào hoạt động THẤP . Sự đảo ngược của tín hiệu đầu vào này không chỉ bị hạn chế ở cổng NOT mà có thể được sử dụng trên bất kỳ mạch hoặc cổng kỹ thuật số nào như được minh họa với hoạt động đảo hoàn toàn giống nhau cho dù trên đầu cuối đầu vào hoặc đầu ra. Cách dễ nhất là nghĩ về bong bóng tròn chỉ đơn giản là bộ đảo điện.

Đảo ngược tín hiệu sử dụng Bong bóng đầu vào hoạt động ở mức thấp

 Cổng NOT là gì

Ký hiệu bong bóng Đảo ngược đầu vào

Cổng NAND và NOR tương đương

Một cổng NOT hoặc cổng logic của Biến tần cũng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng cổng NAND và NOR tiêu chuẩn bằng cách kết nối TẤT CẢ các đầu vào của chúng với nhau với một tín hiệu đầu vào chung chẳng hạn.

 Cổng NOT là gì

Một bộ đảo điện rất đơn giản cũng có thể được chế tạo chỉ bằng một mạch chuyển mạch bóng bán dẫn một tầng như hình vẽ.

 Cổng NOT là gì

Khi đầu vào B của bóng bán dẫn ở mức “A” cao, bóng bán dẫn dẫn và dòng điện thu dòng tạo ra điện áp giảm trên điện trở R, do đó kết nối điểm đầu ra tại “ Q ” với đất, do đó dẫn đến đầu ra điện áp bằng không tại “ Q ”.

Tương tự như vậy, khi đầu vào B của bóng bán dẫn ở mức “A” thấp (0v), bóng bán dẫn bây giờ sẽ chuyển “TẮT” và không có dòng điện góp nào chạy qua điện trở dẫn đến điện áp đầu ra ở mức “Q” cao với giá trị gần + Vcc.

Sau đó, với điện áp đầu vào ở mức “A” CAO, đầu ra tại “Q” sẽ THẤP và điện áp đầu vào ở “A” THẤP, điện áp đầu ra kết quả tại “Q” là CAO tạo ra sự bổ sung hoặc nghịch đảo của tín hiệu đầu vào.

Bộ đảo Hex Schmitt

Bộ đảo tiêu chuẩn hoặc Cổng Logic NOT , thường được tạo thành từ các mạch chuyển mạch bóng bán dẫn không chuyển từ trạng thái này sang trạng thái tiếp theo ngay lập tức, sẽ luôn có một số độ trễ trong hành động chuyển đổi.

Cũng vì bóng bán dẫn là một bộ khuếch đại dòng điện cơ bản, nó cũng có thể hoạt động ở chế độ tuyến tính và bất kỳ sự thay đổi nhỏ nào đối với mức đầu vào của nó sẽ gây ra sự thay đổi mức đầu ra của nó hoặc thậm chí có thể chuyển “BẬT” và “TẮT” nhiều lần nếu có bất kỳ tiếng ồn nào hiện diện trong mạch. Một cách để khắc phục những vấn đề này là sử dụng Bộ biến đổi Schmitt hoặc bộ biến đổi Hex .

Chúng ta đã biết từ các trang trước rằng tất cả các cổng kỹ thuật số chỉ sử dụng hai trạng thái điện áp logic và chúng thường được gọi là Logic “1” và Logic “0” bất kỳ đầu vào điện áp TTL nào giữa 2.0v và 5v được công nhận là logic “1” và bất kỳ đầu vào điện áp nào dưới 0,8v được nhận dạng là logic “0” tương ứng.

Schmitt Inverter được thiết kế để hoạt động hoặc trạng thái chuyển đổi khi tín hiệu đầu vào của nó đạt giới hạn điện áp ngưỡng (Upper Threshold Voltage) trong trường hợp những thay đổi đầu ra và đi “LOW”, và sẽ duy trì trong trạng thái đó cho đến khi tín hiệu đầu vào giảm xuống dưới “Điện áp ngưỡng thấp hơn” hoặc mức LTV trong trường hợp đó tín hiệu đầu ra chuyển sang “CAO”. Nói cách khác, Bộ biến đổi Schmitt có một số dạng trễ được tích hợp trong mạch chuyển đổi của nó.

 Cổng NOT là gì

Hành động chuyển đổi giữa giới hạn ngưỡng trên và ngưỡng dưới này cung cấp tín hiệu đầu ra chuyển đổi “BẬT / TẮT” sạch hơn và nhanh hơn nhiều và làm cho biến đổi Schmitt trở nên lý tưởng để chuyển đổi bất kỳ tín hiệu đầu vào tăng chậm hoặc giảm xuống nào và như vậy chúng ta có thể sử dụng Schmitt trigger để chuyển đổi các tín hiệu tương tự này thành tín hiệu số như hình minh họa.

Biến đổi Schmitt

 Cổng NOT là gì

Một ứng dụng rất hữu ích của bộ biến đổi Schmitt là khi chúng được sử dụng làm bộ dao động hoặc bộ chuyển đổi sóng sin sang vuông để sử dụng làm tín hiệu đồng hồ sóng vuông.

Bộ biến đổi dao động Schmitt cổng NOT

 Cổng NOT là gì

Mạch đầu tiên cho thấy một bộ dao động loại RC công suất thấp rất đơn giản sử dụng bộ biến đổi Schmitt để tạo ra dạng sóng đầu ra sóng vuông. Ban đầu, tụ điện C được phóng điện hoàn toàn nên đầu vào của bộ biến đổi là “THẤP” dẫn đến đầu ra đảo ngược là “CAO”. Khi đầu ra từ bộ biến đổi được đưa trở lại đầu vào của nó và tụ điện thông qua điện trở R , tụ điện bắt đầu sạc.

Khi điện áp nạp của tụ điện đạt đến ngưỡng giới hạn trên của bộ biến đổi, bộ biến đổi sẽ thay đổi trạng thái, đầu ra trở thành “THẤP” và tụ điện bắt đầu phóng điện qua điện trở cho đến khi đạt đến ngưỡng dưới thì bộ biến đổi lại thay đổi trạng thái. Việc chuyển đổi qua lại này của bộ biến đổi tạo ra tín hiệu đầu ra sóng vuông với chu kỳ làm việc 33% và có tần số được cho là: ƒ = 680 / RC .

Mạch thứ hai chuyển đổi đầu vào sóng sin (hoặc bất kỳ đầu vào dao động nào cho vật chất đó) thành đầu ra sóng vuông. Đầu vào của bộ biến đổi được kết nối với đường giao nhau của mạng phân chia tiềm năng được sử dụng để thiết lập điểm tĩnh của mạch. Tụ điện đầu vào chặn bất kỳ thành phần DC nào có trong tín hiệu đầu vào chỉ cho phép tín hiệu sóng sin đi qua.

Khi tín hiệu này vượt qua các điểm ngưỡng trên và dưới của bộ biến đổi, đầu ra cũng thay đổi từ “CAO” thành “THẤP” và cứ thế tạo ra dạng sóng đầu ra sóng vuông. Mạch này tạo ra xung đầu ra trên cạnh tăng dương của dạng sóng đầu vào, nhưng bằng cách kết nối bộ biến đổi Schmitt thứ hai với đầu ra của đầu ra, mạch cơ bản có thể được sửa đổi để tạo ra xung đầu ra trên cạnh giảm âm của tín hiệu đầu vào. .

Cổng NOT logic phổ biến có sẵn và IC biến đổi bao gồm:

TTL Logic Cổng NOT

  • 74LS04 Cổng NOT đảo  Hex
  • 74LS14 Hex Schmitt Cổng NOT đảo
  • 74LS1004

CMOS Logic Cổng NOT

  • CD4009 Hex Inverting NOT Gate
  • CD4069 Cổng NOT đảo Hex

7404 Cổng NOT

 Cổng NOT là gì

Trong hướng dẫn tiếp theo về Cổng logic Cơ bản , chúng ta sẽ xem xét chức năng Cổng logic số NAND được sử dụng trong cả mạch logic TTL và CMOS cũng như bảng chân trị và định nghĩa Đại số Boolean của nó.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here