Tại sao cổng nand được gọi là cổng vạn năng
|
Trong điện tử kỹ thuật số, cổng NAND ( NOT-AND ) là cổng logic tạo ra đầu ra chỉ sai nếu tất cả các đầu vào của nó là đúng; do đó đầu ra của nó là
phần bù cho cổng AND. Kết quả đầu ra THẤP (0) chỉ cho kết quả nếu tất cả các đầu vào vào cổng là CAO (1); nếu bất kỳ đầu vào nào là THẤP (0), kết quả đầu ra là CAO (1). Một cổng NAND được tạo ra bằng cách sử dụng bóng bán dẫn và diode đường giao nhau. Theo
định lý De Morgan, logic của cổng NAND hai đầu vào có thể được biểu thị là AB = A + B, làm cho cổng NAND tương đương với các bộ
nghịch lưu theo sau là cổng OR. Cổng NAND rất quan trọng vì bất kỳ hàm bool nào cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng kết hợp các cổng NAND. Thuộc tính này được gọi là
tính hoàn chỉnh của hàm. Nó chia sẻ tài sản này với cổng NOR. Các hệ thống kỹ thuật
số sử dụng các mạch logic nhất định sẽ tận dụng được tính hoàn chỉnh về chức năng của NAND. Hàm NAND(a1, a2, ..., an) về mặt logic tương đương với NOT(a1 AND a2
AND... AND an). Một cách thể hiện A NAND B là , biểu tượng ở đâu biểu thị AND và thanh biểu thị sự phủ định của
biểu thức bên dưới nó: về bản chất, đơn giản là . Cổng NAND với hai đầu vào trở lên có sẵn dưới dạng mạch tích hợp trong
logic bóng bán dẫn-bóng bán dẫn, CMOS và các họ logic khác. Ký hiệuKý hiệu theo chuẩn DIN đã cũ Phần cứngCác IC hỗ trợ cổng NAND đều thuộc dòng IC 4000 đối với CMOS và thuộc dòng IC 7400 đối với TTL.
Xem thêm
Tham khảoLiên kết ngoàiWikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Cổng NAND. 74LS00 là một trong những cổng phổ biến cơ bản nhất của họ các cổng logic. Có ba loại cổng AND, OR và NOT. Tất cả ba cổng đều có mạch bên trong khác nhau và chúng có những ứng dụng khác nhau ở mọi thiết bị. Bằng cách kết hợp ba mạch này, chúng ta có thể tạo ra một số cổng khác là NAND, NOR, XOR và XNOR. Tất cả các cổng này có thể được thiết kế dễ dàng bằng cách sử dụng bóng bán dẫn, điện trở và tụ điện. Khi chúng tôi tạo ra các mạch như cách trên thì kích thước của một cổng trở nên lớn hơn so với mong đợi của chúng tôi. Vì vậy, có nhiều loại IC đi kèm với các cổng có nhiều dạng package kích thước nhỏ. Ở đây chúng ta sẽ thảo luận về IC được gọi là 74LS00 và cũng được gọi là IC 7400. 74LS00 là IC dựa trên cổng logic NAND. Nó có 14 chân, tất cả đều được kết nối với 4 cổng NAND. Do cổng NAND được gọi là cổng đa năng, 74LS00 có thể được chuyển đổi thành cổng OR và NOT một cách dễ dàng. IC có ba dạng package SOIC, PDIP và SOP. Lưu ý: một số công nghệ chế tạo mạch dựa trên IC CD4011 Cấu hình PIN Cổng NAND 74LS00
Các tính năng của 74LS00
Thông số kỹ thuật của 74LS00
Tại sao lại nên sử dụng 74LS00
Nguyên lý hoạt động của Cổng NAND 2 đầu vào 74LS00IC có bốn cổng NAND nhưng ở một cổng NAND sẽ có hai kiểu cấu trúc bên trong. Cái đầu tiên là CMOS và cái thứ hai là PMOS. Cấu trúc có thể khác khi chúng ta nhìn thấy nhưng chức năng chính của nó thì giống nhau. Cổng CMOS NAND đi kèm với bốn bóng bán dẫn. Sự kết hợp giữa các bóng bán dẫn và bộ nguồn tạo nên một mạch phức tạp nhỏ, tạo ra trạng thái mức CAO và mức THẤP trên các kết hợp đầu vào khác nhau. Đây là cấu trúc bên trong của cổng NAND.  Trong cấu trúc, VDD sẽ được sử dụng làm nguồn và A, B sẽ được sử dụng làm đầu vào Logic. Đầu ra sẽ được đưa ra tại Y. Ở đây Q1, Q2, Q3 và Q4 sẽ đại diện cho các bóng bán dẫn. Khi 1 đầu vào sẽ ở mức CAO thì đầu ra sẽ CAO đối với bóng bán dẫn Q1 và Q2, nhưng đầu ra sẽ THẤP do hai bóng bán dẫn Q3 và Q4 nên đầu ra sẽ được đảo ngược mọi lúc. Sự kết hợp của 4 bóng bán dẫn này tạo nên mạch của cổng NAND. Đầu ra trong các cổng logic luôn phụ thuộc vào đầu vào. Vì vậy, mọi cổng NAND trong IC này sẽ tuân theo bảng sự thật sau trong trường hợp các đầu vào khác nhau.
Bạn có thể nhận thấy rằng khi đầu vào trên cổng NAND ở mức CAO thì sẽ có trạng thái THẤP ở đầu ra nếu không sẽ có trạng thái CAO ở đầu ra bất kể trạng thái đầu vào là gì. Ví dụ mạch với IC cổng NAND 74LS00Dưới đây là ba ví dụ được thiết kế bằng cách sử dụng vi mạch 4 cổng NAND 2 đầu vào 74LS00 8 bit. Cổng NAND là cổng đa năng có thể chuyển đổi sang các cổng khác một cách dễ dàng. Để chuyển đổi cổng NAND thành cổng OR, NOT hoặc thậm chí AND, chúng ta chỉ cần kết hợp chúng. Những sự kết hợp này sẽ khác nhau đối với mỗi cổng. Đầu tiên, chúng ta sẽ chuyển đổi cổng NAND thành cổng NOT. Để chuyển đổi cổng NAND thành cổng NOT, chúng ta sẽ cần nối hai đầu vào đầu tiên của nó. Sau đó, chúng ta sẽ cần nối đầu vào đến đầu vào duy nhất sẽ biến thành cổng khác từ cổng NAND. Hình đại diện bên dưới. Để chuyển đổi cổng NAND thành cổng OR, chúng ta sẽ cần thêm hai cổng Not ở các chân đầu vào. Để gắn các cổng NOT, chúng ta có thể sử dụng cổng NOT được làm từ cổng NAND như chúng ta đã thảo luận ở trên. Bây giờ để chuyển đổi sang cổng AND từ cổng NAND, chúng ta có thể sử dụng cổng NOT ở các chân đầu ra để tạo cổng AND một cách dễ dàng. Chúng tôi cũng có thể tạo cổng XOR và XNOR từ cổng NAND nhưng điều đó sẽ yêu cầu bốn cổng 74LS00. Đây là sơ đồ kết nối của các cổng này. Mô phỏng mạch trong proteusTrong proteus, chúng tôi sẽ sử dụng vi mạch ở chức năng thông thường. Chúng tôi sẽ chuyển đổi tất cả bốn cổng NAND thành các cổng khác. Giống như một cổng NAND sẽ là cổng NOT và những cổng khác sẽ là cổng OR. Để làm điều này, đầu tiên gắn IC vào sau đó thêm đầu vào kích trạng thái logic và trình quan sát giá trị logic đầu ra. Sau đó, chỉ cần biến 3 cổng NAND đầu tiên thành cổng NOT bằng cách kết hợp các chân đầu vào của chúng. Sau đó gắn đầu ra của hai cổng NAND với đầu vào của bốn cổng NAND. Bây giờ cấp đầu vào trên cổng đầu tiên, bạn sẽ nhận được các đầu ra đảo ngược. Bây giờ kích trạng thái logic trên mạch khác, kết quả sẽ giống như chúng ta muốn. Cách sử dụng IC rất đơn giản. Do được sử dụng phổ biến, nó có thể được tìm kiếm một cách dễ dàng. Sự an toàn duy nhất mà chúng ta nên lo lắng trong quá trình sử dụng IC là về điện áp. Chỉ có điện áp cao mới có thể ảnh hưởng đến vi mạch. Ở đây chúng tôi chỉ sử dụng IC để làm hai loại cổng. Bạn có thể sử dụng nó để thiết kế thêm. Ứng dụng 74LS00
|
