Survey
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
Digital Logic Gates Standard commercially available Digital Logic Gates are available in two basic forms, TTL which stands for Transistor-Transistor Logic such as the 7400 series, and CMOS which stands for Complementary Metal-Oxide-Silicon which is the 4000 series of chips. Generally speaking, this refers to the logic technology used to manufacture the Integrated Circuit, (IC) or "chip" as it is commonly called. Generally speaking, TTL IC's use NPN type Bipolar Junction Transistor while CMOS IC's use Field Effect Transistor or FET's for both their input and output circuitry. As well as TTL and CMOS technology, simple digital logic gates can also be made by connecting together diodes and resistors to produce RTL, Resistor-Transistor Logic circuits but these are now less common. All digital electronic circuits and microprocessor based systems contain hardware elements called Digital Logic Gates that perform the logical operations of AND, OR and NOT on binary numbers. In digital logic only two voltage levels or states are allowed and these states are generally referred to as Logic "1" or Logic "0", High or Low, True or False and which are represented in Boolean Algebra and Truth Tables by the numbers "1" and "0" respectively. A good example of a digital logic level is a simple light as it is "ON" or "OFF". Most logic systems use "Positive logic", in which a logic "0" or "LOW" is represented by a zero voltage, 0v or ground and a logic "1" or "HIGH" is represented by a higher voltage such as +5 volts, with the switching from one voltage level to the other, from either a "0" to "1" or "1" to "0" being made as quickly as possible to prevent any faulty operation of the logic circuit. There is also a complementary "Negative Logic" system in which the values and the rules of a logic "0" and a logic "1" are reversed but in this tutorial we shall only refer to the Positive Logic convention as it is the most common. TTL NAND Gate As the gate contains a single stage inverting NPN transistor circuit (TR2) an output Logic level "1" at Q is only present when Both the emitters of TR1 are connected to Logic level "0" or ground allowing base current to pass through the emitter and not the collector, thus producing a NAND gate function. In standard TTL logic gates, the transistors operate either completely in the "cut off" region, or else completely in the saturated region, Transistor as a switch type operation. Slovíčka digital 7400 series complementary Metal-Oxide-Silicon IC (Integrated Circuit) junction Field Effect Transistor circuitry TTL technology binary numbers voltage level truth table on/off positive logic faulty operation single stage inverting base current cut off saturated switch type operation digitální, číslicový řada 7400 komplementární, doplňkový kov-oxid-křemík IO (integrovaný obvod) přechod tranzistor řízený elektrickým polem obvody technika TTL binární čísla úroveň napětí pravdivostní tabulka zapunto/vypnuto kladná/pozitivní logika chybná funkce jednostupňový invertující proud báze vypnutý stav v saturaci, sepnutý (tranzistor) spínací režim Logická hradla Standardně vyráběná logická hradla existují ve dvou provedeních: TTL, což je zkratka pro Transistor- Tranzistor- Logic, jako je řada 7400 a CMOS, což je zkratka pro Complementary Metal-Oxide-Silicon, jako je řada 4000. Obecně řečeno, těmito pojmy se označuje technologie výroby číslicových integrovaných obvodů, IO nebo také „čipů“, jak jsou běžně nazývány. Technika TTL využívá bipolárních NPN tranzistorů, zatímco CMOS obvody využívají tranzistorů řízených polem neboli FET pro vstupní i výstupní obvody. Stejně jako technikou TTL a CMOS mohou být jednoduchá logická hradla vyrobena zapojováním diod a rezistorů v technice RTL (Resistor-Transistor Logic). Tyto obvody jsou ale méně rozšířené. Všechny elektronické číslicové obvody a mikroprocesorové systémy obsahují hardwarové prvky nazývané logická hradla, která realizují logické operace AND, OR a NOT s binárními čísly.V digitálních logických obvodech jsou povolené pouze dvě úrovně napětí nebo stavy, které se obecně označují jako logická „1“ nebo logická „0“, H nebo L, Pravda nebo Nepravda. Ty jsou reprezentovány v Booleově algebře a pravdivostních tabulkách číslicemi „1“ a „0“. Dobrým příkladem logické úrovně je obyčejné světlo, které „svítí“ nebo „nesvítí“. Většina logických obvodů používá „kladnou logiku“, kde logická „0“ neboli L představuje nulové napětí, 0 V nebo uzemnění a logická „1“ neboli H představuje vyšší napětí jako např. +5 V. Přepínání z jedné úrovně napětí do druhé, buď z „0“ do „1“ nebo naopak, probíhá co nejrychleji, aby nedocházelo k chybné funkci logických obvodů. Také existuje doplňková „záporná logika“, kde hodnoty a pravidla pro logickou „0“ a logickou „1“ jsou opačná, ale v tomto výukovém materiálu se budeme zabývat pouze kladnou logikou, protože je nejběžnější. Hradlo NAND TTL Protože hradlo obsahuje jednostupňový tranzistorový invertor NPN (TR2), je na výstupu Q logická „1“ pouze když jsou oba emitory tranzistoru TR1 v úrovni logická „0“, tj. na potenciálu země, kdy proud báze prochází emitorem a nikoliv do kolektoru. Tím je realizována funkce NAND. U standardních hradel logiky TTL tranzistor pracuje ve spínacím režimu – buďto úplně vypnuto nebo úplně zapnuto (saturace).