logo

TechCodeview

Vrata NAND

Logična vrata so ena najpomembnejših tem v elektroniki, še posebej v digitalni elektroniki. Koncept logičnih vrat temelji na konceptu logičnih funkcij. Logična vrata sprejmejo eno ali več binarnih vrednosti kot vhod in vrnejo eno binarno vrednost kot izhod, potem ko na njih opravijo logični izračun. V digitalni elektroniki je na voljo več vrst GATE-jev, nekateri od njih so znani kot osnovna vrata, nekateri pa kot univerzalna vrata.

A NAND vrata spada v kategorijo univerzalnih vrat, ker lahko vrata NAND izvajajo katero koli logično funkcijo brez pomoči osnovnih vrat in tudi izračunajo rezultate logičnih vhodov brez pomoči drugih logičnih vrat.

Kazalo



Kaj so vrata NAND?

Logična vrata so majhna digitalna preklopna vezja, ki določajo izhod dveh ali več vnesenih logičnih funkcij v binarni obliki. Logično 1 pomeni True ali High v naravi, medtem ko Logical 0 pomeni False ali Low v naravi. Na podlagi različnih logičnih operacij se izhod razlikuje. V logičnih vratih je lahko veliko vhodov, vendar bo samo en izhod. Vsaka logična vrata imajo svojo tabelo resničnosti, ki predstavlja vse kombinacije vhoda in izhoda.

Vrata NAND, znana tudi kot vrata Not-AND, delujejo ravno nasprotno ali dopolnjujejo vrata IN.

Delovanje vrat IN

NAND Gate sprejme logične vrednosti kot vhod in vrne:

  • Vrne 1, če so vsi vnosi 0 ali alternativni (kar pomeni, da je eden 0, drugi pa 1 ali obratno).
  • Vrne 0, če so vsi vnosi 1

The Boolov izraz vrat NAND je naslednji –

Recimo, da imamo dva vhoda, A in B in se izhod imenuje X, potem je izraz –

X = (A. B)'

Vrste vrat NAND

Glede na število vhodov obstajata dve vrsti vrat NAND

  • 2-vhodna NAND vrata
  • 3-vhodna NAND vrata

2-vhodna NAND vrata

Je najpreprostejša oblika vrat NAND, ki sprejme dva vhoda in vrne izhod. Obstajata 22= 4 kombinacije vhoda in izhoda.

Vrata NAND s tremi vhodi

Kot že ime pove, ima tri vhode in samo en izhod. Obstajata 23= 8 kombinacij vhoda in izhoda.

Simbol IN vrat

Spodaj je prikazan simbol vrat NAND, A in B predstavljata dva vhoda. Vrata NAND izvajajo logično operacijo NAND na vhodih. Izhod je predstavljen s črto, ki se razteza od dna simbola vrat NAND.

The tabela resnice dvovhodnih vrat NAND je naslednji –

Vrata NAND s tabelo resnic

Vrata NAND

Resnična tabela IN vrat

V podani tabeli resnic vrne 1, če so vsi vnosi 0 ali alternativni (kar pomeni, da je eden 0, drugi pa 1 ali obratno). sicer vrne 0, če so vsi vnosi 1.

3-vhodna-NAND-vrata

3 Vhodna vrata NAND

Vrata NAND v smislu tranzistorja

Vrata NAND so eden glavnih gradnikov digitalnih logičnih vezij. Njegovo delovanje je mogoče pojasniti tudi s konceptom tranzistorjev. Tranzistorji so vrsta polprevodnik naprave, ki se večinoma uporabljajo za ojačanje ali preklapljanje elektronskih signalov.

NAND vrata v smislu tranzistorja

Delovanje vezja

Tukaj v zgornjem diagramu sta dva tranzistorja z imenom Q1 in Q2, ki sta povezana v zaporedno konfiguracijo. Kolektorski priključek Q1 je povezan z Vcc in tudi z izhodnim priključkom. Oddajnik Q1 je povezan s kolektorjem Q2, kar omogoča serijsko povezavo. Oddajnik Q2 je povezan z maso, ki sklene celotno vezje.

Vzemimo primer, ko sta vhoda A in B 0. V tem primeru bo tranzistor deloval kot stikalo in prekinil povezavo med kolektorjem in emiterjem. Ko je napajanje 5 V VKLOPLJENO, doseže kolektorski terminal neposredno prvega tranzistorja. Kolektorski terminal je povezan z izhodom, tako da gre 5V napajanje neposredno na izhod. Zato bo rezultat VISOK.

Aplikacije vrat NAND

  • Univerzalna vrata: Vrata NAND se imenujejo univerzalna vrata, ker je z njihovo pomočjo mogoče oblikovati vsa osnovna logična vrata.
  • Uporablja se za shranjevanje podatkov: Vrata NAND se uporabljajo za ustvarjanje elementov, kot so flip-flops in zapahi, ki so ključna komponenta za shranjevanje podatkov.
  • Aritmetična logika: Vrata NAND se v veliki meri uporabljajo v aritmetičnih in logičnih enotah (ALU) računalniške naprave za izvajanje operacij, kot so seštevanje, odštevanje itd.
  • Uporablja se v dekoderju in kodirniku: Vrata NAND se uporabljajo tudi v vezjih dekoderja in kodirnika za pretvorbo binarne kode v niz digitalnih signalov in obratno.
  • Uporablja se v multiplekserjih in demultiplekserjih: Vrata NAND se uporabljajo v multiplekserjih za odločanje, po kateri poti naj signal doseže en sam izhod. Demultipleksor deluje ravno nasprotno od tega.
  • Generatorji ure: Vrata NAND, ki se uporabljajo v taktnih generatorjih za generiranje taktnih signalov, ki sinhronizirajo različne operacije v digitalnem vezju.
  • Logične operacije: Vrata NAND se uporabljajo tudi za izvajanje različnih logičnih operacij.

Prednosti vrat NAND

  • To so univerzalna vrata: Vrata NAND so univerzalna vrata, zato jih je mogoče uporabiti za izdelavo vseh osnovnih logičnih vrat brez uporabe drugih vrat. Prav tako lahko rešuje zapletene logične probleme.
  • Poenostavite logične izraze: Z uporabo samo vrat NAND lahko poenostavimo vsa kompleksna logična vezja in jih predstavimo na preprostejši način.
  • Nizke potrebne komponente: Vrata NAND lahko predstavljajo katera koli druga logična vrata, vrata NAND lahko uporabimo za reševanje kompleksnih logičnih izrazov, posledično pa je potrebno majhno število vrat NAND.
  • Manjša poraba energije: Izvajanje logičnih funkcij z uporabo vrat NAND porabi veliko manj energije kot druga vrata.

Slabosti vrat NAND

  • Pomanjkanje prožnosti: Čeprav so NAND univerzalna vrata, implementacija vseh logičnih vezij z uporabo vrat NAND morda ne bo vedno prinesla najbolj optimiziranega rezultata.
  • Hitrost: V nekaterih primerih lahko uporaba vrat NAND povzroči zakasnitev širjenja, ti logični izrazi bodo morda potrebovali nekaj namenskih vrat za razrešitev.

Rešen primer vrat NAND

Izvedite dano vezje z uporabo vrat NAND.

Imamo 4 vhode, imenovane A, B, C in D. Tukaj bomo izvedli funkcionalnost vrat NAND z uporabo 2 vrat IN in 1 vrat ALI.

In v razdelku, ki izhaja iz tega, bomo uporabili 2 vrati NAND in 1 vrata ALI, da bomo spoznali razliko med funkcionalnostjo vrat AND in NAND.

Shema vezja

rešitev:

Pretvarjanje vrat IN in ALI v vrata NAND in ohranjanje logičnega izraza enakega.

Izvedite dano vezje z uporabo vrat NAND

Izvedite dano vezje z uporabo vrat NAND

Kot rezultat dobimo rezultat: A'B' + C'D'

Vrata NAND – pogosta vprašanja

Zakaj se vrata NAND imenujejo univerzalna vrata?

Vrata NAND se imenujejo univerzalna vrata, ker jih je mogoče uporabiti za oblikovanje drugih osnovnih logičnih vrat, kot je IN ALI NE, brez pomoči drugih vrat.

Kako se vrata NAND razlikujejo od vrat IN?

Ko obrnemo izhod vrat IN, dobimo vrata NAND. Pomeni, da bo rezultat vrat IN le obrnjen v primeru vrat NAND. Je kratka oblika vrat NE-IN.

funkcija podniza java

Kako se v vratih NAND doseže delovanje logičnega NE?

Operacija logičnega NE se izvede na izhodu vrat IN. Vrata NAND so kombinacija vrat IN in NE, kjer dva ali več vhodov vstopi v AND get in daje en sam izhod, ki se nato poda v vrata NE, ki dajejo komplement izhoda.