로직 NOT 게이트 튜토리얼

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로직 NOT 게이트 튜토리얼

논리 NOT 게이트는 모든 논리 게이트 중 가장 기본적이며 종종 반전 버퍼 또는 간단히 인버터라고도 합니다.

반전 NOT 게이트는 일반적으로 논리 레벨 "1"에 있는 출력 레벨을 갖고 단일 입력이 논리 레벨 "1"에 있을 때 논리 레벨 "0"으로 "LOW"가 되는 단일 입력 장치입니다. 입력 신호를 반전(보완)합니다. NOT 게이트의 출력은 입력이 논리 레벨 "0"일 때만 다시 "HIGH"를 반환하여 다음과 같은 부울 표현식을 제공합니다.   A  = Q.

그런 다음 단일 입력 디지털 논리 NOT 게이트의 작동을 다음과 같이 정의할 수 있습니다.

 

“A가 참이 아니라면 Q는 참이다”

트랜지스터 로직 NOT 게이트

간단한 단일 입력 논리 NOT 게이트는 아래 표시된 대로 입력이 트랜지스터 베이스에 직접 연결된 RTL 저항-트랜지스터 스위치를 사용하여 구성할 수 있습니다. 반전 출력이 Q 에 나타나려면 트랜지스터가 완전히 ON이거나 완전히 OFF되어야 합니다 .

 

 

논리 NOT 게이트는 디지털 회로를 사용하여 원하는 논리 기능을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 표준 NOT 게이트에는 끝 부분에 원이 있고 오른쪽을 가리키는 삼각형 모양의 기호가 제공됩니다.

이 원은 "반전 버블"로 알려져 있으며 출력에서 ​​NOT , NAND 및 NOR 기호에 사용되어 NOT 함수의 논리 연산을 나타냅니다. 이 버블은 신호의 신호 반전(보완)을 나타내며 출력 및/또는 입력 단자 중 하나 또는 둘 다에 나타날 수 있습니다.

논리 NOT 게이트 진리표

상징	진리표
인버터 또는 NOT 게이트	ㅏ	큐
	0	1
	1	0
부울 표현식 Q = A 또는 A 가 아님	A 를 역수로 읽으면 Q가 됩니다.

 

논리 NOT 게이트는 입력 신호의 보완을 제공하며 입력 신호가 "HIGH"일 때 출력 상태가 "HIGH" 가 아니기 때문에 그렇게 불립니다 . 마찬가지로 입력 신호가 "LOW"일 때 출력 상태는 "LOW"가 아닙니다 . 단일 입력 장치이기 때문에 논리 NOT 게이트는 일반적으로 "의사 결정" 장치로 분류되지 않으며 심지어 두 개 이상의 논리 입력이 있는 AND 또는 OR 게이트와 같은 게이트로도 분류되지 않습니다. 상용 NOT 게이트 IC는 단일 IC 패키지 내에서 4개 또는 6개의 개별 게이트로 제공됩니다.

위의 NOT 게이트 기호 끝에 있는 "버블"( o ) 은 출력 신호의 신호 반전(보완)을 나타냅니다. 그러나 이 버블은 활성 LOW 입력을 나타내기 위해 게이트 입력에 존재할 수도 있습니다 . 입력 신호의 이러한 반전은 NOT 게이트에만 국한되지 않고 표시된 것처럼 모든 디지털 회로나 게이트에서 사용할 수 있으며 반전 작업은 입력 또는 출력 단자에서 정확히 동일합니다. 가장 쉬운 방법은 버블을 단순히 인버터로 생각하는 것입니다.

액티브 로우 입력 버블을 사용한 신호 반전

입력 반전을 위한 버블 표기법

NAND 및 NOR 게이트 등가물

예를 들어 모든 입력을 공통 입력 신호에 함께 연결하여 표준 NAND 및 NOR 게이트 를 사용하여 인버터 또는 논리 NOT 게이트를 만들 수도 있습니다 .

 

그림과 같이 단일 스테이지 트랜지스터 스위칭 회로를 사용하여 매우 간단한 인버터를 만들 수도 있습니다.

"A"의 트랜지스터 베이스 입력이 높을 때 트랜지스터는 전도되고 콜렉터 전류가 흐르고 저항기 R 에 전압 강하가 발생하여 " Q " 의 출력 지점이 접지에 연결되어 " Q "에서 0 전압 출력이 발생합니다.

 

마찬가지로, "A"의 트랜지스터 베이스 입력이 로우(0v)이면 트랜지스터는 이제 "OFF"로 전환되고 콜렉터 전류가 저항기를 통해 흐르지 않아 +Vcc에 가까운 값에서 "Q" 하이의 출력 전압이 발생합니다.

그런 다음 "A" HIGH의 입력 전압으로 "Q"의 출력은 LOW가 되고 "A" LOW의 입력 전압은 "Q"의 결과 출력 전압이 HIGH가 되어 입력 신호의 보수 또는 반전을 생성합니다.

육각 슈미트 인버터

표준 인버터 또는 로직 NOT 게이트는 일반적으로 한 상태에서 다음 상태로 즉시 전환되지 않는 트랜지스터 스위칭 회로로 구성되며 스위칭 동작에는 항상 약간의 지연이 있습니다.

또한 트랜지스터는 기본 전류 증폭기이므로 선형 모드에서도 작동할 수 있으며 입력 레벨의 작은 변화로 인해 출력 레벨이 달라지거나 "ON" 및 "OFF"가 여러 번 전환될 수도 있습니다. 회로에 존재하는 모든 소음. 이러한 문제를 극복하는 한 가지 방법은 슈미트 인버터(Schmitt Inverter) 또는 헥스 인버터(Hex Inverter)를 사용하는 것입니다 .

우리는 이전 페이지에서 모든 디지털 게이트가 두 개의 논리 전압 상태만 사용하고 이러한 상태가 일반적으로 논리 "1" 및 논리 "0" 이라고 함을 알고 있습니다 . 2.0v와 5v 사이의 모든 TTL 전압 입력은 논리 "1"로 인식됩니다. 0.8v 미만의 전압 입력은 각각 논리 "0"으로 인식됩니다.

슈미트 인버터는 입력 신호가 "상한 임계 전압" 또는 UTV 한계 를 초과할 때 상태를 작동하거나 전환하도록 설계되었습니다. 이 경우 출력은 변경되어 "LOW"가 되며 입력 신호가 임계값 아래로 떨어질 때까지 해당 상태를 유지합니다. "낮은 임계 전압" 또는 출력 신호가 "HIGH"가 되는 경우 LTV 레벨입니다. 즉, 슈미트 인버터에는 스위칭 회로에 일종의 히스테리시스 가 내장되어 있습니다.

상한 및 하한 임계값 사이의 이러한 스위칭 동작은 훨씬 깨끗하고 빠른 "ON/OFF" 스위칭 출력 신호를 제공하며 슈미트 인버터는 느리게 상승하거나 느리게 하강하는 입력 신호를 스위칭하는 데 이상적입니다. 따라서 슈미트 인버터를 사용할 수 있습니다. 그림과 같이 이러한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 트리거입니다.

슈미트 인버터

 

슈미트 인버터의 매우 유용한 응용 분야는 구형파 클록 신호로 사용하기 위한 발진기 또는 사인-구형파 변환기로 사용되는 경우입니다.

슈미트 NOT 게이트 인버터 발진기

 

첫 번째 회로는 슈미트 인버터를 사용하여 구형파 출력 파형을 생성하는 매우 간단한 저전력 RC 유형 발진기를 보여줍니다. 처음에는 커패시터 C가 완전히 방전되어 인버터에 대한 입력이 "LOW"가 되어 "HIGH"인 반전 출력이 발생합니다. 인버터의 출력이 입력으로 피드백되고 저항기 R 을 통해 커패시터가 충전되기 시작합니다.

커패시터 충전 전압이 인버터의 상한 임계값에 도달하면 인버터는 상태를 변경하고 출력은 "LOW"가 되며 인버터가 다시 상태를 변경하면 하한 임계값 레벨에 도달할 때까지 커패시터는 저항을 통해 방전되기 시작합니다. 인버터에 의한 이러한 앞뒤 전환은 듀티 사이클이 33%이고 주파수가 다음과 같이 제공되는 구형파 출력 신호를 생성합니다. f = 680/RC .

두 번째 회로는 사인파 입력(또는 해당 문제에 대한 진동 입력)을 구형파 출력으로 변환합니다. 인버터에 대한 입력은 회로의 정지 지점을 설정하는 데 사용되는 전위 분배기 네트워크의 접합부에 연결됩니다. 입력 커패시터는 입력 신호에 존재하는 모든 DC 구성 요소를 차단하여 사인파 신호만 통과하도록 합니다.

이 신호가 인버터의 상한 및 하한 임계점을 통과함에 따라 출력도 "HIGH"에서 "LOW"로 변경되는 식으로 구형파 출력 파형을 생성합니다. 이 회로는 입력 파형의 양의 상승 에지에서 출력 펄스를 생성하지만 두 번째 슈미트 인버터를 첫 번째 출력에 연결하면 기본 회로를 수정하여 입력 신호의 음의 하강 에지에서 출력 펄스를 생성할 수 있습니다. .

일반적으로 사용 가능한 로직 NOT 게이트 및 인버터 IC는 다음과 같습니다.

TTL 로직 NOT 게이트

• 74LS04 16진수 반전 NOT 게이트
• 74LS14 육각 슈미트 반전 게이트
• 74LS1004 육각 반전 드라이버

CMOS 로직 NOT 게이트

• CD4009 16진수 반전 NOT 게이트
• CD4069 16진수 반전 NOT 게이트

7404 로직 NOT 게이트 또는 인버터

디지털 논리 게이트 에 대한 다음 튜토리얼에서는 TTL 및 CMOS 논리 회로뿐만 아니라 부울 대수 정의 및 진리표에 사용되는 디지털 논리 NAND 게이트 기능을 살펴보겠습니다.