Grundlæggende logiske porte

SCP-2718 What Happens After | Infohazard scp / knowledge scp (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Grundlæggende logiske porte

Digitale kredsløb


Spørgsmål 1

Identificer typen af ​​logisk gate, der er vist i dette skematiske diagram, og forklar hvorfor det har navnet det gør:

Reveal svar Skjul svar

Dette er en inverter gate, så navngivet fordi dens output er altid den modsatte (inverterede) tilstand som input.

Bemærk: Inverterporte bliver ofte vist som dette i stedet:

Bemærk: Inverterporte kaldes nogle gange som NOT- porte, fordi når indgangen er høj, vil udgangen ikke være høj.

Bemærkninger:

Dine elever bør ikke have nogen store vanskeligheder med at identificere denne logiske gate, hvis de har en god digital elektronik referencebog til deres rådighed.

Spørgsmål 2

Identificer typen af ​​logisk gate, der er vist i dette skematiske diagram, og forklar hvorfor det har navnet det gør:

Reveal svar Skjul svar

Dette er en AND- gate, så navngivet, fordi dens output går kun høj, hvis input A er høj, og input B er høj.

Opfølgningsspørgsmål: Vis, hvordan en lysdiode kan forbindes til udgangen af ​​denne logiske gate for at give en visuel indikation af dets udgangstilstand.

Udfordringsspørgsmål: Vis, hvordan denne logikport kunne drive en højstrømsladning som en magnetventil eller en elektrisk motor.

Bemærkninger:

Dine elever bør ikke have nogen store vanskeligheder med at identificere denne logiske gate, hvis de har en god digital elektronik referencebog til deres rådighed.

Spørgsmål 3

Identificer typen af ​​logisk gate, der er vist i dette skematiske diagram, og forklar hvorfor det har navnet det gør:

Reveal svar Skjul svar

Dette er en ELLER- port, så navngivet, fordi dens output går højt, hvis enten input A er høj eller input B er høj.

Opfølgningsspørgsmål: Udskift de to SPDT-switche med SPST-switche, komplet med pullup eller pulldown-modstande efter behov.

Bemærkninger:

Dine elever bør ikke have nogen store vanskeligheder med at identificere denne logiske gate, hvis de har en god digital elektronik referencebog til deres rådighed.

Spørgsmål 4

Rå logiske porte kredsløb kan konstrueres udelukkende af dioder og modstande. Tag for eksempel dette logiske gate kredsløb:

Identificer hvilken type logikfunktion der er repræsenteret ved dette gate kredsløb (OG, OR, inverter, etc.).

Reveal svar Skjul svar

Dette er en ELLER-gate kredsløb.

Bemærkninger:

Diode-modstand gate kredsløb som dette er sjældent brugt i rigtige digitale kredsløb, fordi de ikke har kapacitet til at forstærke svage indgangssignaler. De har heller ikke kapacitet til signalinversion, hvilket gør dem ude af stand til at repræsentere en lang række logikfunktionstyper. Gates lavet af transistorer er meget foretrukne over diode-resistorteknologi.

Spørgsmål 5

Rå logiske porte kredsløb kan konstrueres udelukkende af dioder og modstande. Tag for eksempel dette logiske gate kredsløb:

Identificer hvilken type logikfunktion der er repræsenteret ved dette gate kredsløb (OG, OR, inverter, etc.). Spor også anvisningerne for alle strømme i dette kredsløb.

Reveal svar Skjul svar

Dette er en AND-gate kredsløb.

Opfølgningsspørgsmål: Vis, hvordan de to SPDT-switche kunne erstattes af SPST-switche (uden behov for pullup eller pulldown-modstande).

Udfordringsspørgsmål: Forklar hvorfor det kan være upraktisk at designe dette diode-modstands gate kredsløb for direkte at drive en LED, så den tændes, når udgangstilstanden er "høj".

Bemærkninger:

Diode-modstand gate kredsløb som dette er sjældent brugt i rigtige digitale kredsløb, fordi de ikke har kapacitet til at forstærke svage indgangssignaler. De har heller ikke kapacitet til signalinversion, hvilket gør dem ude af stand til at repræsentere en lang række logikfunktionstyper. Gates lavet af transistorer er meget foretrukne over diode-resistorteknologi.

Spørgsmål 6

Identificer hver af disse logiske porte ved navn og udfyld deres respektive sandhedstabeller:

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

For at gøre eleverne bekendte med de standard logiske gate typer, vil jeg gerne give dem praksis med identifikation og sandhedstabeller hver dag. Eleverne skal kunne genkende disse logiske porttyper med et blik, ellers har de svært ved at analysere kredsløb, der bruger dem.

Spørgsmål 7

En måde at tænke på de grundlæggende logiske gate typer (alle undtagen XOR og XNOR porte) er at overveje, hvilken enkelt indgangstilstand garanterer en bestemt udgangstilstand. For eksempel kunne vi beskrive funktionen af ​​en OR-port som sådan:

Enhver høj input garanterer en høj output.

Identificer hvilken type port der er repræsenteret af hver af de følgende sætninger:

Enhver høj input garanterer en lav output.
Enhver lav indgang garanterer en høj output.
Enhver lav indgang garanterer et lavt output.
Reveal svar Skjul svar

Enhver højindgang garanterer en lav udgang: NOR gate.
Enhver lav indgang garanterer en høj output: NAND gate.
Enhver lav indgang garanterer en lav output: OG gate.

Bemærkninger:

Dette er en meget nyttig måde at tænke på de forskellige logiske gate typer, så ofte du står over for et valg af hvilken gate type der skal bruges til en bestemt funktion i et digitalt kredsløb baseret på et krav, der er kastet i disse udtryk ("Enhver blank indgang garanterer et tomt output ").

For eksempel kan vi have brug for en port til at udføre en "deaktiver" -funktion til et digitalt signal:

Betragtet med hensyn til hvilken input tilstand, der tvinger en lav output, bliver valget til at bruge en AND-port åbenlyst.

Spørgsmål 8

En måde at tænke på logiske gate typer er at overveje, hvilke input stater garanterer en bestemt udgangstilstand. For eksempel kunne vi beskrive funktionen af ​​en AND-port som sådan:

Enhver lav indgang garanterer et lavt output.

Identificer hvilken type port der er repræsenteret af hver af de følgende sætninger:

Enhver lav indgang garanterer en høj output.
Enhver høj input garanterer en lav output.
Enhver høj input garanterer en høj output.
Enhver forskel i inputene garanterer en høj output.
Enhver forskel i inputene garanterer en lav output.

Forklar også, hvordan denne type gateidentifikation kan være nyttig i fejlfinding af logiske gate kredsløb.

Reveal svar Skjul svar

Enhver lav indgang garanterer en høj output: NAND gate.
Enhver højindgang garanterer en lav udgang: NOR gate.
Enhver højindgang garanterer en høj output: OR- port.
Enhver forskel i input garanterer en høj output: XOR gate.
Enhver forskel i input garanterer en lav output: XNOR gate.

Bemærkninger:

Dette er en meget nyttig måde at tænke på de forskellige logiske gate typer, så ofte du står over for et valg af hvilken gate type der skal bruges til en bestemt funktion i et digitalt kredsløb baseret på et krav, der er kastet i disse udtryk ("Enhver blank indgang garanterer et tomt output ").

For eksempel kan vi have brug for en port til at udføre en "deaktiver" -funktion til et digitalt signal:

Betragtet med hensyn til hvilken input tilstand, der tvinger en lav output, bliver valget til at bruge en AND-port åbenlyst.

Spørgsmål 9

En anden måde at se funktionerne på to-input logiske porte på er at tænke på dem i form af signalstyringer, hvor status for en indgang påvirker, hvordan det andet inputs signal går gennem til udgangen. Det generiske skematiske diagram for dette format er som sådan:

Identificer de typer af logiske porte, som gør følgende (der er mere end en type port for hver af følgende regler!):

B = A når kontrol er høj
B = A når kontrol er lav
B = (A) når kontrol er høj
B = (A) når kontrol er lav

Forklar også, hvordan en forståelse af dette kan være til hjælp ved fejlfinding af fejlede logiske porte.

Reveal svar Skjul svar

B = A når kontrol er høj: OG gate og XNOR gate.
B = A når kontrol er lav: ELLER port og XOR gate.
B = (A) når kontrol er høj: NAND gate og XOR gate.
B = (A) når kontrol er lav: NOR gate og XNOR gate.

Opfølgningsspørgsmål: Forklar hvorfor XOR- og XNOR-porte er så nyttige som signalstyringer.

Bemærkninger:

Dette er en meget nyttig måde at tænke på de forskellige logiske gate typer, da det ofte er nødvendigt at bruge en port som en styret buffer eller styret inverter.

Spørgsmål 10

Mange typer af logiske gate kredsløb er bygget med mere end to indgange. Disse er nyttige, endda nødvendige, i nogle digitale kredsløbsapplikationer. Undersøg delnummer og dataark for følgende logiske gate integrerede kredsløb:

Triple 3-input NOR gate
Dual 4-input AND gate
Single 8-input NAND gate
Reveal svar Skjul svar

Det ville være alt for nemt for dig at se her for svarene! Undersøg webstedet for en digital IC-producent eller konsulter en referencebog for at finde de delnumre og datablade, du leder efter. Vær forberedt på at vise mindst ét ​​dataark til diskussion.

Bemærkninger:

Hvis du ikke allerede har det, så spørg dine elever om at give et stikprøve sandhedstabel til nogen af ​​disse porte.

Spørgsmål 11

Udfyld sandtabellen for en tre-indgang OG-port:


ENBCProduktion


000


001


010


011


100


101


110


111


Reveal svar Skjul svar


ENBCProduktion


0000


0010


0100


0110


1000


1010


1100


1111


Opfølgningsspørgsmål: Hvordan antager du, at sandtabellerne ville se ud til tre input OR, NOR og NAND porte "noter gemt"> Noter:

Der er ikke meget at kommentere her, men dette er et begreb, som nogle studerende ikke umiddelbart ser (hvordan porte arbejder med mere end to indgange).

Spørgsmål 12

Antag, at du havde brug for en to-input AND-port, men tilfældigvis har en ubrugt 3-input AND-port i et af de integrerede kredsløb ("chips") allerede i det system, du byggede. Selvfølgelig kan du bare tilføje en anden IC, der indeholder 2-input og porte, men det synes synd at spild den 3-indgangsport allerede der.

Forklar, hvad du skal gøre med den tredje indgangsterminal på denne port for at kunne bruge den som en 2-indgang OG-gate:

Forklar nu hvad du skal gøre med hver af de følgende porte 'tredje indgange, for at bruge hver af dem som 2-input porte:

Beskriv i hvert tilfælde hvorfor din løsning virker.

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

En nyttig måde for eleverne at tænke på dette spørgsmål er at overveje porte med hensyn til hvilken input tilstand, der tvinger output til at gå til en bestemt tilstand. For eksempel tvinges AND-port-udgange lavt ved lav indgang, hvorfor den ubrugte indgang bedre ikke var bundet til jorden - den eneste tilbageværende mulighed er at binde den højt.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →