Inverter (logikai kapu) - Inverter (logic gate)

Bemenet Kimenet
A NEM A.
0 1
1 0
Hagyományos NOT kapu (inverter) szimbólum
Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság NEM kapu (inverter) szimbólum

A digitális logikában az inverter vagy a NOT gate egy logikai kapu, amely logikai tagadást valósít meg . A matematikai logikában egyenértékű a logikai tagadás operátorral (¬). Az igazságtábla a jobb oldalon látható.

Elektronikus megvalósítás

Az inverter áramkör a bemenetével ellentétes logikai szintet képviselő feszültséget ad ki. Fő funkciója az alkalmazott bemeneti jel megfordítása. Ha az alkalmazott bemenet alacsony, akkor a kimenet magas lesz, és fordítva. Az invertereket egyetlen NMOS tranzisztor vagy egyetlen PMOS tranzisztor segítségével lehet felépíteni, ellenállással összekapcsolva . Mivel ez az „ellenállás-leeresztés” megközelítés csak egyetlen típusú tranzisztorokat használ, alacsony költséggel gyártható. Mivel azonban a két állapot egyikében áram folyik az ellenálláson, az ellenállás-elvezetés konfiguráció hátrányos az energiafogyasztás és a feldolgozási sebesség szempontjából. Alternatívaként az invertereket két komplementer tranzisztor segítségével is meg lehet építeni CMOS konfigurációban. Ez a konfiguráció nagymértékben csökkenti az energiafogyasztást, mivel az egyik tranzisztor mindig ki van kapcsolva mindkét logikai állapotban. A feldolgozási sebesség is javítható a viszonylag alacsony ellenállás miatt a csak NMOS vagy PMOS típusú eszközökhöz képest. Az inverterek bipoláris csomópont tranzisztorokkal (BJT) is készülhetnek, ellenállás -tranzisztor logika (RTL) vagy tranzisztor -tranzisztor logika (TTL) konfigurációban.

A digitális elektronikai áramkörök rögzített feszültségszinten működnek, ami logikai 0 -nak vagy 1 -nek felel meg (lásd bináris ). Az inverter áramkör alapvető logikai kapuként szolgál a két feszültségszint közötti váltáshoz. A megvalósítás határozza meg a tényleges feszültséget, de a gyakori szintek (0, +5 V) a TTL áramköröknél.

Digitális építőelem

Ez a vázlatos diagram a NOT kapuk elrendezését mutatja egy szabványos 4049 CMOS hex invertáló pufferben.

Az inverter a digitális elektronika alapvető építőeleme. A multiplexerek, dekódolók, állapotgépek és más kifinomult digitális eszközök használhatnak invertereket.

A hexa inverter egy integrált áramkör , amely hat ( hexa- ) invertert tartalmaz. Például a 7404 TTL chip, amely 14 érintkezővel rendelkezik, és a 4049 CMOS chip, amely 16 tűvel rendelkezik, ebből 2 tápellátás/referencia, 12 pedig a hat inverter bemenetei és kimenetei (a 4049 2 csap csatlakozás nélkül).

Elemző ábrázolás

a NOT gate analitikai ábrázolása:

Alternatívák

További információ: NAND logika és NOR logika

Ha nem állnak rendelkezésre konkrét NOT kapuk, akkor az egyetemes NAND vagy NOR kapukból készíthetők .

Kívánt kapu NAND konstrukció NOR konstrukció
NEM ANSI Címkézett.svg NEM a NAND.svg -től NEM a NOR.svg -től

Teljesítménymérés

Feszültségátviteli görbe egy 20 μm -es inverterhez, amelyet az Észak -Karolinai Állami Egyetemen gyártottak

A digitális inverter minőségét gyakran a feszültségátviteli görbe (VTC) segítségével mérik, amely a kimeneti és a bemeneti feszültség diagramja. Egy ilyen grafikonból az eszköz paramétereit lehet megkapni, beleértve a zajtoleranciát, az erősítést és a működési logikai szinteket.

Ideális esetben a VTC fordított lépésfunkcióként jelenik meg - ez pontos be- és kikapcsolást jelezne -, de a valós eszközökben létezik egy fokozatos átmeneti régió. A VTC azt jelzi, hogy alacsony bemeneti feszültség esetén az áramkör nagyfeszültséget ad ki; magas bemenet esetén a kimenet az alacsony szint felé csökken. Ennek az átmeneti régiónak a lejtése a minőség mérőszáma - a meredek (közel a végtelenhez) lejtők pontos kapcsolást eredményeznek.

A zajtolerancia úgy mérhető, hogy összehasonlítja a minimális bemenetet a maximális kimenettel minden egyes működési régióban (be / ki).

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek

  • A NOT kapu az "All About Circuits" témában
  • A NOT kapu 1971 -ben "Tervezés TTL integrált áramkörökkel" könyv