trên 2025/05/6 42,314

Các loại cổng logic và các nguyên tắc làm việc của chúng

Gates logic là trung tâm của mỗi mạch kỹ thuật số.Chúng giúp kiểm soát cách các tín hiệu nhị phân hoạt động và phản hồi trong các thiết bị điện tử, sử dụng các quy tắc cơ bản của logic.Cho dù đó là kiểm tra xem tất cả các điều kiện là đúng hay lật tín hiệu đầu vào, mỗi cổng đóng vai trò đơn giản nhưng quan trọng.Bạn sẽ khám phá cách các cổng khác nhau hoạt động, chúng trông như thế nào trong các sơ đồ mạch và cách chúng phản ứng qua các bảng sự thật.Bạn cũng sẽ khám phá cách xây dựng và kiểm tra chúng bằng các công cụ mô phỏng như Proteus.Hướng dẫn này cung cấp cho bạn một con đường rõ ràng, từng bước để hiểu những điều cơ bản của logic kỹ thuật số.Nó hoàn hảo cho bất cứ ai tò mò về cách các tín hiệu tắt đơn giản làm cho các hệ thống phức tạp hoạt động.

Danh mục

Hình 1. Các cổng logic cơ bản trong Proteus với bảng sự thật

Giới thiệu về Gates Logic

Cổng logic là Khối xây dựng cơ bản của điện tử kỹ thuật số.Chúng được sử dụng để thực hiện các hàm logic đơn giản bằng cách sử dụng các đầu vào nhị phân, điều đó có nghĩa là chúng chỉ đối phó với 0s và 1s.Bạn có thể nghĩ về họ như những người ra quyết định nhỏ để kiểm tra các tín hiệu đầu vào và tạo ra một đầu ra dựa trên một quy tắc logic cụ thể.

Lấy a Không cổng, Ví dụ.Nó là một trong những cổng đơn giản nhất và hoạt động như một công tắc lật đầu vào.Nếu đầu vào là 0, nó biến nó thành 1 ở đầu ra.Nếu đầu vào là 1, đầu ra trở thành 0.Nó giống như một máy phát đối diện tự động.

Những cổng logic này không chỉ là lý thuyết, chúng có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các bộ phận điện tử cơ bản Giống như điện trở, điốt và bóng bán dẫn.Mặc dù điều đó hoạt động cho các dự án nhỏ, đơn giản hoặc mục đích học tập, nhưng nó không thực tế cho các mạch lớn hoặc các thiết bị trong thế giới thực.Đó là nơi mà chế tạo công nghệ Hãy đến để làm cho mọi thứ dễ dàng hơn, nhanh hơn và đáng tin cậy hơn.

Có hai công nghệ chính được sử dụng trong việc tạo cổng logic cho các mạch thương mại:

TTL (Logic Transistor-Transistor) Sử dụng các bóng bán dẫn nối lưỡng cực như các loại NPN và PNP.Đây là một phần của Sê -ri 7400, mà bạn có thể đi qua thường xuyên trong các thiết bị điện tử.

CMO (chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung) mặt khác, cổng sử dụng MOSFETS hoặc JFET và được biết đến với Hiệu suất nhanh Và Sử dụng năng lượng thấp.Cổng CMOS được sử dụng rộng rãi vì chúng đáng tin cậy và hoạt động tốt ngay cả ở tốc độ cao.

Cả TTL và CMO đều có điểm mạnh của họ, và sự lựa chọn phụ thuộc vào loại mạch mà bạn làm việc cùng.Nhưng hiểu cách chúng hoạt động cung cấp cho bạn một bức tranh rõ ràng hơn về cách các cổng logic phù hợp với hình ảnh lớn hơn của thiết kế kỹ thuật số.

Biểu tượng được sử dụng cho cổng logic

Để tạo sơ đồ mạch dễ đọc và hiểu hơn, mọi cổng logic đều được cung cấp Biểu tượng độc đáo.Những biểu tượng này giúp bạn nhanh chóng nhận ra loại logic mà cổng thực hiện mà không cần phải viết ra bất kỳ lời giải thích nào.

Sử dụng các ký hiệu không chỉ tiết kiệm không gian trên sơ đồ mà còn giữ cho mạch của bạn gọn gàng và nhất quán.Điều này trở nên đặc biệt hữu ích khi bạn làm việc với Thiết kế phức tạp hơn, trong đó một số cổng được kết nối với nhau.Một khi bạn quen thuộc với các biểu tượng này, việc đọc các mạch kỹ thuật số trở nên đơn giản hơn nhiều.

Các biểu tượng được sử dụng phổ biến nhất bao gồm các biểu tượng cho Và, hoặc, không, và cũng không cổng.Mỗi người có một hình dạng riêng biệt, vì vậy bạn có thể ngay lập tức nói với họ.Những cổng cơ bản này xuất hiện thường xuyên ở cả thiết bị điện tử kỹ thuật số mới bắt đầu và tiên tiến và các biểu tượng của chúng được sử dụng trong sách giáo khoaThì Các công cụ phần mềm như Proteusvà sơ đồ trong thế giới thực.

Học và nhận ra những biểu tượng này là một trong những bước đầu tiên để trở nên thoải mái với Thiết kế mạch logic kỹ thuật số.

Hình 2. Biểu tượng của cổng logic cơ bản

Bảng sự thật của cổng logic

Mỗi cổng logic tuân theo một quy tắc logic cụ thể kết nối đầu vào của nó với đầu ra của nó.MỘT Bảng sự thật là một cách đơn giản và rõ ràng để chỉ ra cách một cổng hoạt động trong tất cả các kết hợp đầu vào có thể.Nó giống như một bảng cheat cho bạn biết chính xác đầu ra sẽ mong đợi cho mỗi bộ đầu vào.

Trong một bảng sự thật điển hình, Đầu vào được liệt kê ở bên trái Và đầu ra ở bên phải.Bố cục này giúp bạn dễ dàng theo dõi cách logic chảy qua cổng.

Bảng sự thật của một Không cổng (đảo ngược đầu vào của nó) được hiển thị bên dưới:

Đầu vào	Đầu ra
0	1
1	0

Như bạn có thể thấy, bảng này có 2 hàng, một cho mỗi giá trị đầu vào có thể.Điều đó vì cổng không chỉ có Một đầu vào, vì vậy 2¹ = 2 kết hợp có thể.

Số lượng hàng trong bảng sự thật phụ thuộc vào số lượng đầu vào mà cổng có.Bạn có thể tính toán số lượng hàng bằng cách sử dụng công thức 2ⁿ, Ở đâu n là số lượng đầu vào.Vì vậy, một cổng có 2 đầu vào sẽ có 2² = 4 hàng.

Bảng sự thật đặc biệt hữu ích trong Logic boolean Và các hoạt động liên quan đến toán học, trong đó trực quan hóa mối quan hệ đầu vào-đầu ra giúp dễ hiểu cách hoạt động của một mạch.Khi bạn đã quen thuộc với họ, bạn sẽ thấy họ là một công cụ mạnh mẽ để lập kế hoạch và phân tích các hệ thống kỹ thuật số.

Cách thiết kế các mạch Gates Logic

Thiết kế cổng logic có thể đơn giản một khi bạn hiểu các phương pháp khác nhau được sử dụng.Bạn có thể xây dựng chúng bằng các thành phần điện tử cơ bản hoặc đi cho các phương pháp nâng cao hơn mang lại hiệu suất tốt hơn.Sự lựa chọn phụ thuộc vào loại dự án bạn đang làm và mức độ đáng tin cậy hoặc nhanh chóng bạn muốn mạch.

Một cách phổ biến để tạo cổng logic là sử dụng các thành phần cơ bản như điện trở, điốt và bóng bán dẫn.Đây là những điều tuyệt vời cho việc học và các dự án nhỏ.Một số loại nổi tiếng của các mạch logic đơn giản này bao gồm:

• RTL (logic điện trở-transistor) - Sử dụng điện trở và bóng bán dẫn.Nó rất dễ xây dựng nhưng là rất nhanh hoặc hiệu quả.

• DTL (logic diode-transistor) - Kết hợp điốt và bóng bán dẫn.Nó cải thiện hiệu suất một chút so với RTL.

• ECL (logic kết hợp phát) - Tập trung nhiều hơn vào tốc độ nhưng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.

• DRL (logic diode-resistor) - Chỉ sử dụng điốt và điện trở và chủ yếu là cho mục đích trình diễn hoặc giáo dục.

Những thiết kế đơn giản này hoạt động tốt để hiểu cách thức hoạt động của cổng logic, nhưng chúng thường đi kèm với những nhược điểm như Thời gian phản hồi chậm hơn Và Nhạy cảm với tiếng ồn, có thể ảnh hưởng đến cách họ làm việc chính xác.

Để cải thiện hiệu suất, bạn có thể sử dụng các phương pháp tinh tế hơn như TTL Và CMO, là phổ biến trong các mạch kỹ thuật số hàng ngày.Các phương pháp này nhanh hơn, ổn định hơn và phù hợp hơn cho các ứng dụng trong thế giới thực.

• TTL (Logic Transistor-Transistor) Sử dụng bóng bán dẫn NPN và PNP để tạo các cổng chuyển đổi nhanh hơn và hoạt động tốt hơn các thiết kế cơ bản.Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống kỹ thuật số trong nhiều năm.

• CMO (chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung) Sử dụng MOSFET hoặc FET.Nó phổ biến cho nó Sử dụng năng lượng thấp, chuyển đổi nhanh, Và khả năng chống ồn mạnh mẽ.Do những lợi ích này, CMO là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để thiết kế cổng logic hiện nay.

Nếu bạn đang xây dựng một mạch phức tạp hơn hoặc muốn một cái gì đó mà nhanh chóng và đáng tin cậy, đi với TTL hoặc CMO sẽ cho bạn kết quả tốt hơn.Các phương pháp này được sử dụng trong hầu hết các thiết bị hiện đại, vì vậy việc học chúng sẽ giúp bạn xây dựng các mạch hiệu quả và đáng tin cậy hơn.

Tạo cổng logic với các bộ phận điện tử cơ bản

Đây là một ví dụ về một Và cổng Thiết kế sử dụng Logic diode-fresistor (DRL) và a Cổng NAND Được xây dựng với Logic diode-transistor (DTL). Những loại mạch này là một cách tốt để hiểu cách các cổng logic hoạt động ở cấp độ cơ bản.

Hình 3. Thiết kế mạch và cổng NAND với các thành phần cơ bản

Như bạn có thể thấy trong hình trên, các mạch này khá đơn giản để tạo.Họ chỉ cần những phần cơ bản như điốt, điện trở và bóng bán dẫn.Điều này làm cho chúng tuyệt vời để học hoặc xây dựng các mạch thử nghiệm nhỏ.

Tuy nhiên, mặc dù các thiết lập này rất dễ xây dựng, nhưng chúng không được sử dụng trong các mạch tích hợp thương mại.Lý do là họ thường phải chịu đựng Mất điện cao do điện trở kéo lên và phản ứng chậm trễ được biết đến như Sự chậm trễ tuyên truyền.Những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của cổng trong các mạch lớn hơn hoặc nhanh hơn.

Vì điều này, TTL Và CMO Công nghệ được ưa thích để thiết kế cổng logic trong các ứng dụng thực tế.Họ cung cấp tốc độ tốt hơn, sử dụng công suất thấp hơn và kết quả nhất quán hơn.

Chi tiết cổng logic TTL

TTL, hoặc Logic transistor-transistor, sử dụng Transitor NPN và PNP Để xây dựng cổng logic kỹ thuật số.Những cổng này được biết đến với sự chuyển đổi nhanh chóng và được sử dụng rộng rãi trong nhiều mạch điện tử.Các cổng TTL được thiết kế để hoạt động trên các mức điện áp cụ thể để thể hiện trạng thái logic.

Trong một Cổng TTL lý tưởng, Một Thấp (0) tín hiệu logic tương ứng với 0 volt, và a Cao (1) tín hiệu logic tương ứng với 5 volt.Nhưng trong các mạch trong thế giới thực, các mức điện áp cụ thể hơn một chút.Một tín hiệu được xem xét THẤP Nếu nó ở giữa 0 Và 0,8 volt, và nó CAO Nếu nó ở giữa 2 và 5 volt.Phạm vi từ 0,8V đến 2V là không ổn định và được công nhận rõ ràng là cao hoặc thấp.Khu vực không xác định này thường được gọi là "Không có đất của người đàn ông"Bởi vì nó có thể gây ra hành vi không thể đoán trước.

Để tránh các vấn đề trong khoảng cách điện áp này, các mạch thường sử dụng điện trở kéo hoặc kéo xuống.Chúng giúp ổn định tín hiệu và giữ rõ ràng trong phạm vi cao hoặc thấp.

Có nhiều phiên bản của các ics cổng logic TTL 74lxx, 74lsxx, 74alsxx, 74HCXX, 74HCTXX và 74ACTXX.Mỗi loại có hiệu suất hơi khác nhau dựa trên cấu trúc và vật liệu bên trong của nó, chẳng hạn như tốc độ, sử dụng năng lượng hoặc điện áp chuyển mạch.

TTL vẫn là một phương pháp đáng tin cậy và phổ biến để xây dựng các cổng logic, đặc biệt là khi tốc độ quan trọng và các yêu cầu năng lượng là vừa phải.

Chi tiết cổng logic CMOS

CMO, là viết tắt của Chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung, là một phương pháp phổ biến khác được sử dụng để xây dựng cổng logic.Thay vì sử dụng các bóng bán dẫn tiêu chuẩn, các mạch CMOS sử dụng FET (Transitor hiệu ứng trường) Và MOSFETS.Các thành phần này làm cho cổng CMOS hiệu quả hơn về mặt sử dụng năng lượng và tốt hơn trong việc xử lý tiếng ồn điện tử.

Trong các cổng logic CMOS, các mức điện áp được sử dụng để xác định trạng thái logic hơi khác với TTL.Một tín hiệu được xem xét Thấp (0) Khi nó rơi vào giữa 0 và 1,5 volt, và nó đã xem xét CAO (1) Nếu nó giữa 3 và 18 volt.Các phạm vi điện áp rộng hơn này giúp các cổng CMOS hoạt động tốt trên nhiều nguồn cung cấp năng lượng và ứng dụng.

Logic Cổng	Thấp (0)	Cao (1)
TTL	0-0,8V	2-5V
CMO	0-1,5V	3-18V

Một trong những lý do chính khiến CMO được sử dụng rộng rãi ngày nay là vì nó Tiêu thụ năng lượng thấp.Không giống như TTL, các cổng CMOS chỉ vẽ dòng điện đáng kể khi chuyển đổi trạng thái.Điều này làm cho chúng trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho các thiết bị và hệ thống chạy bằng pin, nơi hiệu quả năng lượng là quan trọng.

Với họ Phản ứng nhanh, khả năng chống nhiễu và sử dụng năng lượng thấp, Cổng CMOS được tìm thấy trong hầu hết các mạch kỹ thuật số hiện đại, từ các bộ vi điều khiển và chip bộ nhớ đến điện thoại thông minh và máy tính.

Các loại cổng logic khác nhau

Cổng logic có nhiều hình thức, dựa trên số lượng đầu vào họ có và loại logic họ tuân theo.Mặc dù có nhiều loại chuyên ngành, hầu hết các mạch kỹ thuật số chỉ sử dụng một vài cổng thông thường.Một khi bạn hiểu những cái cơ bản và nâng cao này, việc làm việc với các thiết kế logic phức tạp hơn sẽ dễ dàng hơn.

Cổng logic cơ bản - Nền tảng của mạch kỹ thuật số

Có ba cổng logic chính tạo thành cơ sở của tất cả các hoạt động kỹ thuật số:

• Và cổng - Đầu ra chỉ cao khi tất cả các đầu vào đều cao.

• Hoặc cổng - Đầu ra cao khi ít nhất một đầu vào cao.

• Không cổng - còn được gọi là biến tần;Nó đảo ngược giá trị đầu vào.Nếu đầu vào là 1, đầu ra là 0 và ngược lại.

Những cổng này thường là điểm khởi đầu khi thiết kế các mạch logic vì chúng đơn giản để hiểu và sử dụng rộng rãi.

Hình 4. Biểu tượng & bảng sự thật của cổng logic chung

Cổng logic nâng cao thường được sử dụng

Bên cạnh các cổng cơ bản, còn có một số Cổng nâng cao được thực hiện bằng cách kết hợp hoặc mở rộng logic cơ bản.Chúng bao gồm:

• Cổng NAND - Hoạt động như một cổng và sau đó là một cổng không.Nó chỉ cung cấp một đầu ra thấp nếu tất cả các đầu vào đều cao.

• Cũng không cổng - Kết hợp hoặc không.Nó chỉ cung cấp đầu ra cao khi tất cả các đầu vào thấp.

• Cổng XOR (độc quyền hoặc) - Đầu ra chỉ cao khi đầu vào là khác nhau.

• Cổng Xnor (độc quyền cũng không) - Đầu ra cao khi đầu vào giống nhau.

Các cổng này được tìm thấy trong một loạt các hệ thống dựa trên logic, từ các bộ điều khiển đơn giản đến bộ xử lý phức tạp.

Hình 5. Biểu tượng của cổng logic

Cổng logic ít phổ biến hơn nhưng vẫn hữu ích

Ngoài ra còn có một vài cổng ít được sử dụng phổ biến phục vụ các mục đích đặc biệt trong thiết kế logic:

• Cổng tối thiểu (logic tối thiểu) - Đầu ra giá trị đầu vào nhỏ nhất.

• Cổng tối đa (logic tối đa) - Đầu ra giá trị đầu vào lớn nhất.

• Cổng INH (ức chế logic) - Chặn đầu ra dựa trên tín hiệu điều khiển.

• Gate Maj (logic đa số) - Đầu ra giá trị mà phần lớn các đầu vào đồng ý.

• Cổng IMP (logic hàm ý) - Sản xuất đầu ra dựa trên logic có điều kiện.

Mặc dù bạn đã thắng được những thứ này trong mỗi thiết kế, nhưng chúng có thể hữu ích trong một số ứng dụng nhất định khi cần hành vi logic cụ thể.

Và Cổng làm việc

Các Và cổng là một trong những cổng logic được sử dụng rộng rãi nhất trong thiết bị điện tử kỹ thuật số, đặc biệt là trong các hệ thống mà nhiều điều kiện cần phải đúng cùng một lúc.Nó thực hiện một hoạt động hợp lý được gọi là sự liên kết, có nghĩa là nó kiểm tra Cho dù tất cả các đầu vào đều cao (1). Nếu chúng là, đầu ra cao.Tuy nhiên, nếu thậm chí Một đầu vào thấp (0), Đầu ra trở nên thấp.

Cổng này thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển, nơi phải đáp ứng nhiều hơn một yêu cầu cho một cái gì đó xảy ra.Ví dụ, trong một mạch trong đó cả cảm biến và công tắc phải bật để cung cấp năng lượng cho động cơ, AN và cổng hoàn toàn phù hợp.

Hoạt động của một cổng và cổng có thể được biểu diễn dưới dạng A · b = y, trong đó A và B là đầu vào và y là đầu ra.Nó rất quan trọng để biết rằng và cổng có thể có nhiều hơn hai đầu vàovà tất cả phải cao để đầu ra cao.Nếu không, cổng tạo ra một sản lượng thấp.

Hình 6. Và biểu tượng cổng

MỘT	B	A.B.
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Hình trên cho thấy biểu tượng của cổng và bảng sự thật bên dưới nó làm cho logic thậm chí còn rõ ràng hơn.Bạn có thể thấy rằng chỉ có sự kết hợp đầu vào cuối cùng (1, 1) cho đầu ra cao.Tất cả các kết hợp khác dẫn đến một sản lượng thấp, phù hợp với hành vi được mô tả.

Và mô phỏng cổng trong proteus

Mô phỏng cổng và Proteus là một cách tuyệt vời để xem nó hoạt động như thế nào trong một mạch thực.Proteus bao gồm một thành phần tích hợp và cổng trong thư viện của nó, vì vậy bạn có thể kéo nó vào không gian làm việc của mình và thiết lập thử nghiệm một cách dễ dàng.

Hình 7. Mô phỏng và cổng trong Proteus

Để thực hiện mô phỏng, bạn sẽ cần:

• Và cổng

• Logic toggles (Để thay đổi các giá trị đầu vào trong khoảng từ 0 đến 1)

• DẪN ĐẾN (để trực quan hóa trạng thái đầu ra)

• Thiết bị đầu cuối mặt đất

Bắt đầu bằng cách đặt cổng và trên khu vực thiết kế.Kết nối logic toggles đến các đầu vào và DẪN ĐẾN Tại pin đầu ra.Gắn mặt đất cần thiết để hoàn thành mạch.Khi bạn chạy mô phỏng, hãy thử thay đổi đầu vào.Bạn sẽ nhận thấy rằng LED chỉ sáng lên khi cả hai đầu vào đều caoCàng jjust như mong đợi từ bảng sự thật.

Mô phỏng đơn giản này cung cấp cho bạn một sự hiểu biết vững chắc về cách thức hoạt động và cổng trong các mạch kỹ thuật số thực.Nó cũng cho thấy các điều kiện đầu vào khác nhau ảnh hưởng trực tiếp đến đầu ra như thế nào.Đó là một cách hiệu quả để tìm hiểu làm thế nào các cổng logic có thể được sử dụng để đưa ra quyết định trong các hệ thống điện tử.

Hoặc cổng làm việc

Các Hoặc cổng là một thành phần quan trọng khác trong các hệ thống logic kỹ thuật số.Nó hoạt động trên một logic được gọi là phân tách, có nghĩa là nó kiểm tra xem liệu ít nhất một đầu vào cao (1).Nếu vậy, đầu ra cũng sẽ cao.Trường hợp duy nhất mà đầu ra thấp (0) là khi Tất cả các đầu vào đều thấp.

Loại cổng này hữu ích trong các tình huống Bất kỳ một trong nhiều điều kiện True là đủ để kích hoạt một hành động.Chẳng hạn, nếu bạn muốn bật đèn khi nhấn một trong hai công tắc, một cổng hoặc cổng là lựa chọn đúng.

Chức năng của cổng hoặc thường được thể hiện là A + b = y , trong đó A và B là đầu vào và y là đầu ra.Hãy nhớ rằng, dấu cộng (+) ở đây không có nghĩa là bổ sung số học, nó đại diện cho một hoạt động hợp lý hoặc hoạt động.

Hình 8. Hoặc biểu tượng cổng

MỘT	B	A+b
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Như thể hiện trong bảng sự thật ở trên, đầu ra thấp Chỉ khi cả hai đầu vào là 0.Trong mọi trường hợp khác, ngay cả khi chỉ có một đầu vào cao, đầu ra cao.Điều này làm cho nó khác với cổng và cổng, đòi hỏi tất cả các đầu vào phải cao để có được đầu ra cao.

Hoặc mô phỏng cổng trong proteus

Để hiểu rõ hơn về cách hoặc cổng hoạt động, bạn có thể mô phỏng nó bằng cách sử dụng Proteus, giống như bạn đã làm với cổng và.Proteus có thành phần tích hợp hoặc cổng mà bạn có thể dễ dàng sử dụng trong thiết lập mạch của mình.

Hình 9. Mô phỏng hoặc cổng trong Proteus

Đối với mô phỏng này, bạn sẽ cần các thành phần sau:

• Hoặc cổng

• Logic toggles (để áp dụng tín hiệu đầu vào)

• DẪN ĐẾN (để trực quan hóa đầu ra)

• Thiết bị đầu cuối mặt đất

Khi các thành phần được kết nối, hãy chuyển đổi các đầu vào để kiểm tra các kết hợp khác nhau.Bạn sẽ nhận thấy rằng LED bật Nếu một hoặc cả hai đầu vào được đặt thành cao.Các LED ở lại Chỉ tắt khi cả hai đầu vào đều thấp, phù hợp với chính xác những gì bảng sự thật cho thấy.

Mô phỏng này là một cách thiết thực để quan sát cách hoặc cổng xử lý các điều kiện logic.Nó giúp dễ dàng nắm bắt cách họ sử dụng trong các mạch thực tế để đưa ra quyết định khi bất kỳ điều kiện là đủ để kích hoạt đầu ra.

Không phải cổng làm việc

Các Không cổng, cũng được gọi là một biến tần, là cổng logic cơ bản nhất mà bạn sẽ gặp trong các thiết bị điện tử kỹ thuật số.Nó chỉ có một đầu vào và một đầu ra, và công việc chính của nó là Đảo ngược đầu vào giá trị.Nếu bạn cho nó một 0, đầu ra trở thành 1.Nếu đầu vào là 1, đầu ra lật vào 0.Đó là lý do tại sao nó được gọi là biến tần, nó chỉ đơn giản là đảo ngược tín hiệu mà nó nhận được.

Cổng này thường được thể hiện bằng cách sử dụng MỘT', Ở đâu MỘT là đầu vào và dấu nháy đơn (′) có nghĩa là không phải là một người khác.Nó thường được sử dụng khi bạn cần một mạch để phản ứng khi tín hiệu không có mặt, hoặc để vô hiệu hóa một cái gì đó khi một điều kiện trở nên hoạt động.Ví dụ: nếu bạn muốn một hệ thống vẫn tắt trong khi cảm biến được bật, bạn có thể sử dụng một cổng không để đảo ngược tín hiệu.

Hình 10. Không phải biểu tượng cổng

MỘT	B
0	1
1	0

Các Bảng sự thật Đối với cổng không cực kỳ đơn giản và dễ nhớ.Vì chỉ có một đầu vào, nên chỉ có Hai khả năng.Khi đầu vào là 0, đầu ra là 1.Khi đầu vào là 1, đầu ra là 0.Hành vi sạch sẽ và có thể dự đoán này làm cho cổng không rất hữu ích trong thiết kế logic.

Không mô phỏng cổng trong proteus

Bạn có thể dễ dàng xem cách một cổng không hoạt động bằng cách thiết lập nhanh chóng Mô phỏng trong Proteus.Proteus cung cấp một cổng không được đặt sẵn trong thư viện thành phần của nó, làm cho thiết lập cả nhanh chóng và thân thiện với người mới bắt đầu.

Hình 11. Mô phỏng không cổng trong Proteus

Để xây dựng mô phỏng, bạn sẽ cần các thành phần sau:

• Không cổng

• Chuyển đổi logic (để thay đổi đầu vào theo cách thủ công)

• DẪN ĐẾN (để hiển thị đầu ra trực quan)

• Thiết bị đầu cuối mặt đất

Bắt đầu bằng cách đặt cổng không trong không gian làm việc của bạn.Kết nối Chuyển đổi logic đến đầu vào của nó và đèn LED đến đầu ra của nó.Cuối cùng, thêm một kết nối mặt đất để hoàn thành mạch.Khi bạn chạy mô phỏng và thay đổi chuyển đổi logic trong khoảng từ 0 đến 1, bạn sẽ thấy rằng LED sáng lên khi đầu vào là 0, Và tắt khi đầu vào là 1.

Thiết lập đơn giản này thể hiện hành vi của biến tần rõ ràng.Sau khi học cách làm thế nào VÀ Và HOẶC Gates làm việc, hiểu cổng không hoàn thành bộ ba Cổng logic cơ bản.Những cổng này tạo thành sự thành lập Đối với tất cả các mạch logic kỹ thuật số khác và việc làm chủ chúng cho bạn một điểm khởi đầu mạnh mẽ để khám phá các thiết kế phức tạp hơn.

Phần kết luận

Hiểu Gates Logic là bước đầu tiên để học cách các mạch kỹ thuật số hoạt động.Từ các cổng đơn giản như và, hoặc, và không đến các tùy chọn nâng cao hơn như NAND và XOR, mỗi loại đóng một vai trò duy nhất trong việc xử lý tín hiệu nhị phân.Những cổng này rất dễ nắm bắt khi bạn biết biểu tượng, bảng sự thật của chúng và cách kiểm tra chúng thông qua mô phỏng.Sử dụng các công cụ như Proteus làm cho quá trình học tập rõ ràng và thực hành hơn.Khi bạn xây dựng sự tự tin với những điều cơ bản này, bạn sẽ dễ dàng chuyển sang các hệ thống kỹ thuật số phức tạp hơn.Cho dù bạn đang thử nghiệm hay nghiên cứu, các khối xây dựng này sẽ tiếp tục hiển thị nhiều lần.