Gerbang Asas Logik

DQART - Penjelasan Dasar Gerbang Logika (Logic Gate) (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Gerbang Asas Logik

Litar Digital


soalan 1

Kenal pasti jenis pintu masuk logik yang ditunjukkan dalam gambarajah skematik ini, dan jelaskan mengapa ia mempunyai nama yang ia lakukan:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah pintu masuk penyongsang, dinamakan kerana outputnya sentiasa sebaliknya (terbalik) sebagai input.

Nota: pintu penyongsang sering ditunjukkan seperti ini:

Nota: pintu inverter kadang-kadang dirujuk sebagai TIDAK pintu, kerana apabila inputnya tinggi, outputnya tidak akan tinggi.

Nota:

Pelajar anda tidak mempunyai kesukaran untuk mengenal pasti pintu masuk logik tertentu jika mereka mempunyai buku rujukan elektronik digital yang baik di atasnya.

Soalan 2

Kenal pasti jenis pintu masuk logik yang ditunjukkan dalam gambarajah skematik ini, dan jelaskan mengapa ia mempunyai nama yang ia lakukan:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah pintu gerbang AND, dinamakan begitu kerana outputnya tinggi hanya jika input A tinggi dan input B tinggi.

Soalan susulan: tunjukkan bagaimana sebuah diod pemancar cahaya dapat disambungkan ke output pintu masuk logik ini untuk memberikan petunjuk visual mengenai keadaan outputnya.

Soalan cabaran: tunjukkan bagaimana pintu masuk logik ini dapat memacu beban tinggi semasa seperti solenoid atau motor elektrik.

Nota:

Pelajar anda tidak mempunyai kesukaran untuk mengenal pasti pintu masuk logik tertentu jika mereka mempunyai buku rujukan elektronik digital yang baik di atasnya.

Soalan 3

Kenal pasti jenis pintu masuk logik yang ditunjukkan dalam gambarajah skematik ini, dan jelaskan mengapa ia mempunyai nama yang ia lakukan:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah pintu OR, dinamakan begitu kerana outputnya tinggi jika sama ada input A tinggi atau input B tinggi.

Soalan susulan: gantikan dua suis SPDT dengan suis SPST, lengkap dengan pullup atau resistor pulldown sekiranya perlu.

Nota:

Pelajar anda tidak mempunyai kesukaran untuk mengenal pasti pintu masuk logik tertentu jika mereka mempunyai buku rujukan elektronik digital yang baik di atasnya.

Soalan 4

Litar logik kasar boleh dibina daripada apa-apa tetapi diod dan perintang. Ambil contoh litar pintu logik ini:

Kenal pasti jenis fungsi logik yang diwakili oleh litar pintu ini (AND, OR, inverter, dan lain-lain).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah litar pintas OR.

Nota:

Litar pintas dioda-resistor seperti ini jarang digunakan dalam litar digital sebenar kerana mereka tidak mempunyai kapasiti untuk menguatkan isyarat masukan yang lemah. Mereka juga tidak mempunyai kapasiti untuk penyongsangan isyarat, menjadikan mereka tidak dapat mewakili banyak jenis fungsi logik. Gerbang yang diperbuat daripada transistor lebih disukai daripada teknologi dioda-perintang.

Soalan 5

Litar logik kasar boleh dibina daripada apa-apa tetapi diod dan perintang. Ambil contoh litar pintu logik ini:

Kenal pasti jenis fungsi logik yang diwakili oleh litar pintu ini (AND, OR, inverter, dan lain-lain). Juga, suruh arahan semua arus dalam litar ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah litar AND gate.

Soalan susulan: tunjukkan bagaimana dua suis SPDT boleh digantikan oleh suis SPST (tanpa perlu pullup atau resistor pulldown).

Soalan cabaran: jelaskan mengapa ia tidak praktikal untuk mereka bentuk litar pintas diod-resistor ini untuk terus memandu LED supaya ia menyala apabila keadaan output "tinggi".

Nota:

Litar pintas dioda-resistor seperti ini jarang digunakan dalam litar digital sebenar kerana mereka tidak mempunyai kapasiti untuk menguatkan isyarat masukan yang lemah. Mereka juga tidak mempunyai kapasiti untuk penyongsangan isyarat, menjadikan mereka tidak dapat mewakili banyak jenis fungsi logik. Gerbang yang diperbuat daripada transistor lebih disukai daripada teknologi dioda-perintang.

Soalan 6

Kenal pasti setiap nama logik ini dengan nama, dan lengkapkan jadual kebenaran masing-masing:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Untuk membiasakan pelajar dengan jenis pintu masuk standard logik, saya suka memberi mereka amalan dengan jadual pengenalan dan kebenaran setiap hari. Pelajar perlu mengenali jenis pintu masuk logik ini sekilas, atau mereka akan menghadapi kesukaran menganalisis litar yang menggunakannya.

Soalan 7

Salah satu cara untuk memikirkan jenis pintu masuk logik asas (semua kecuali pintu XOR dan XNOR) adalah untuk mempertimbangkan apa negeri input tunggal menjamin keadaan keluaran tertentu. Sebagai contoh, kita boleh menerangkan fungsi pintu OR yang seperti:

Mana-mana input yang tinggi menjamin output tinggi.

Kenal pasti jenis pintu yang diwakili oleh setiap frasa berikut:

Mana-mana input yang tinggi menjamin output yang rendah.
Mana-mana input yang rendah menjamin keluaran yang tinggi.
Mana-mana input yang rendah menjamin output yang rendah.
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Mana-mana input yang tinggi menjamin output rendah: NOR gate.
Mana-mana input yang rendah menjamin output tinggi: Gerbang NAND .
Mana-mana input yang rendah menjamin output yang rendah: DAN pintu.

Nota:

Ini adalah cara yang sangat berguna untuk memikirkan jenis pintu logik yang berbeza, selagi anda menghadapi pilihan jenis pintu gerbang yang digunakan untuk fungsi tertentu dalam litar digital berdasarkan syarat yang diperlukan dalam istilah ini ("Mana-mana input kosong menjamin keluaran kosong ").

Sebagai contoh, kita mungkin memerlukan pintu untuk melaksanakan fungsi "melumpuhkan" untuk isyarat digital:

Dianggap dari segi apa input negeri memaksa output yang rendah, pilihan untuk menggunakan gate AND menjadi jelas.

Soalan 8

Salah satu cara untuk memikirkan jenis pintu masuk logik ialah untuk mempertimbangkan apakah input negara menjamin keadaan keluaran tertentu. Sebagai contoh, kita boleh menerangkan fungsi pintu gerbang AND:

Mana-mana input yang rendah menjamin output yang rendah.

Kenal pasti jenis pintu yang diwakili oleh setiap frasa berikut:

Mana-mana input yang rendah menjamin keluaran yang tinggi.
Mana-mana input yang tinggi menjamin output yang rendah.
Mana-mana input yang tinggi menjamin output tinggi.
Sebarang perbezaan dalam input menjamin keluaran yang tinggi.
Sebarang perbezaan dalam input menjamin output yang rendah.

Juga, jelaskan bagaimana pengenalan pintu seperti ini boleh digunakan dalam penyelesaian masalah litar pintu logik.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Mana-mana input yang rendah menjamin output tinggi: Gerbang NAND .
Mana-mana input yang tinggi menjamin output rendah: NOR gate.
Mana-mana input yang tinggi menjamin keluaran yang tinggi: ATAU pintu.
Sebarang perbezaan dalam input menjamin output yang tinggi: pintu XOR .
Sebarang perbezaan dalam input menjamin output rendah: pintu XNOR .

Nota:

Ini adalah cara yang sangat berguna untuk memikirkan jenis pintu logik yang berbeza, selagi anda menghadapi pilihan jenis pintu gerbang yang digunakan untuk fungsi tertentu dalam litar digital berdasarkan syarat yang diperlukan dalam istilah ini ("Mana-mana input kosong menjamin keluaran kosong ").

Sebagai contoh, kita mungkin memerlukan pintu untuk melaksanakan fungsi "melumpuhkan" untuk isyarat digital:

Dianggap dari segi apa input negeri memaksa output yang rendah, pilihan untuk menggunakan gate AND menjadi jelas.

Soalan 9

Cara yang berbeza untuk melihat fungsi gerbang logik dua input adalah untuk memikirkannya dari segi pengawal isyarat, di mana status satu input memberi kesan bagaimana isyarat input yang lain melewati ke output. Rajah skema generik untuk format ini adalah seperti berikut:

Kenal pasti jenis pintu masuk logik yang melakukan perkara berikut (terdapat lebih daripada satu jenis pintu bagi setiap peraturan berikut!):

B = A apabila Kawalan adalah tinggi
B = A apabila Kawalan rendah
B = (A) apabila Kawalan adalah tinggi
B = (A) apabila Kawalan rendah

Juga, jelaskan bagaimana pemahaman ini dapat membantu dalam mengatasi masalah pintu masuk logik.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

B = A apabila Kawalan tinggi: DAN pintu gerbang dan XNOR .
B = A apabila Kawalan rendah: ATAU pintu dan pintu XOR .
B = (A) apabila Kawalan tinggi: Pintu NAND dan pintu XOR .
B = (A) apabila Kawalan rendah: NOR gate dan XNOR gate.

Soalan susulan: jelaskan mengapa pintu XOR dan XNOR sangat berguna sebagai pengawal isyarat.

Nota:

Ini adalah cara yang sangat berguna untuk memikirkan jenis pintu masuk logik yang berbeza, kerana ia sering dikehendaki menggunakan pintu sebagai penyangga terkawal atau inverter terkawal.

Soalan 10

Banyak jenis litar pintu logik dibina dengan lebih daripada dua input. Ini berguna, walaupun perlu, dalam beberapa aplikasi litar digital. Menyelidik nombor bahagian dan lembaran data litar bersepadu gerbang logik berikut:

Triple 3-input NOR gate
Pintu 4-input DAN gerbang
Gerbang NAND 8-input tunggal
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ia akan menjadi terlalu mudah bagi anda untuk melihat di sini untuk jawapan! Menyelidiki tapak web pengeluar IC digital, atau rujuk buku rujukan, untuk mencari nombor bahagian dan lembaran data yang anda cari. Bersedia untuk menunjukkan sekurang-kurangnya satu lembar kerja untuk perbincangan kelas.

Nota:

Sekiranya anda belum melakukannya, mintalah pelajar anda memberi jadual kebenaran sampel untuk mana-mana pintu ini.

Soalan 11

Lengkapkan jadual kebenaran untuk tiga input DAN gerbang:


ABCPengeluaran


000


001


010


011


100


101


110


111


Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan


ABCPengeluaran


0000


0010


0100


0110


1000


1010


1100


1111


Soalan susulan: bagaimana anda menganggap jadual kebenaran kelihatan seperti tiga pintu masuk A, NOR, dan pintu NAND "nota tersembunyi"> Nota:

Tidak banyak komen di sini, tetapi ini adalah konsep yang tidak dapat dilihat oleh pelajar (bagaimana pintu berfungsi dengan lebih daripada dua input).

Soalan 12

Katakan anda memerlukan dua input DAN gerbang, tetapi kebetulan mempunyai 3 input dan gerbang yang tidak digunakan dalam salah satu litar bersepadu ("cip") yang sudah ada dalam sistem yang anda sedang bina. Sudah tentu, anda hanya boleh menambah IC lain yang mengandungi 2 input dan pintu, tetapi nampaknya memalukan untuk membazirkan pintu masuk 3-input yang sudah ada.

Jelaskan apa yang perlu anda lakukan dengan terminal masukan ketiga di pintu masuk ini untuk menggunakannya sebagai input 2 DAN gate:

Sekarang, jelaskan apa yang perlu dilakukan dengan setiap masukan ketiga 'gerbang berikut, untuk menggunakan masing-masing sebagai pintu masuk 2-input:

Dalam setiap kes, terangkan mengapa penyelesaian anda berfungsi.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Cara yang berguna untuk pelajar berfikir tentang soalan ini adalah untuk mempertimbangkan pintu-pintu dari segi apa input negeri memaksa output untuk pergi ke negara tertentu. Sebagai contoh, AT output gerbang dipaksa rendah oleh mana-mana input yang rendah, jadi input yang tidak digunakan lebih baik tidak terikat ke tanah - satu-satunya pilihan yang tinggal adalah untuk mengikatnya tinggi.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →