Logická hradla jsou jedním z nejdůležitějších témat v elektronice, zejména v digitální elektronice. Koncept logických hradel se opírá o koncept booleovských funkcí. Logická hradla berou jednu nebo více binárních hodnot jako vstup a po provedení logického výpočtu na nich vracejí jednu binární hodnotu jako výstup. V digitální elektronice je k dispozici několik druhů GATE, některé z nich jsou známé jako základní brány a některé z nich jsou známé jako univerzální brány.
A Brána NAND spadá do kategorie univerzálních hradel, protože hradlo NAND může implementovat jakoukoli booleovskou funkci bez pomoci základních hradel a také vypočítat výsledky logických vstupů bez pomoci jakéhokoli jiného logického hradla.
Obsah
- Co je to logická brána?
-
Symbol brány AND - Tabulka pravdy A Brány
- Brána NAND z hlediska tranzistoru
- Aplikace NAND Gate
- Výhody NAND Gate
- Nevýhody NAND Gate
Co je brána NAND?
Logická hradla jsou malý digitální spínací obvod, který určuje výstup dvou nebo více zadaných booleovských funkcí v binárním formátu. Logická 1 znamená True nebo High v přírodě, zatímco Logická 0 znamená False nebo Low v přírodě. Na základě různých logických operací se výstup liší. V logickém hradlu může být mnoho vstupů, ale výstup bude pouze jeden. Každé logické hradlo má svou vlastní tabulku pravdy, která představuje všechny kombinace vstupu a výstupu.
Brána NAND, známá také jako brána Not-AND, dělá přesný opak nebo doplněk brány AND.
Provoz brány AND
Brána NAND bere jako vstup booleovské hodnoty a vrací:
python třídící n-tice
- Vrátí 1, pokud jsou všechny vstupy 0 nebo alternativní (to znamená, že jeden je 0 a druhý je 1 nebo naopak).
- Vrátí 0, pokud jsou všechny vstupy 1
The Booleovský výraz brány NAND je následující –
Řekněme, že máme dva vstupy, A a B a výstup se nazývá X, pak výraz je –
X = (A . B)“
iterovat přes mapu java
Typy bran NAND
Existují dva typy hradel NAND podle počtu vstupů
- 2-vstupová brána NAND
- 3-vstupová brána NAND
2-vstupová brána NAND
Je to nejjednodušší forma brány NAND, která přijímá dva vstupy a vrací výstup. jsou 22= 4 kombinace vstupu a výstupu.
Brána NAND se třemi vstupy
Jak název napovídá, má tři vstupy a pouze jeden výstup. jsou 23= 8 kombinací vstupu a výstupu.
Symbol brány AND
Níže je uveden symbol brány NAND, A a B představují dva vstupy. Hradlo NAND provádí logickou operaci NAND na vstupech. Výstup představuje čára táhnoucí se od spodní části symbolu brány NAND.
The pravdivostní tabulka dvouvstupové brány NAND je následující –
Brána NAND
Tabulka pravdy A Brány
V dané pravdivostní tabulce vrátí 1, pokud jsou všechny vstupy 0 nebo alternativní (to znamená, že jeden je 0 a druhý je 1 nebo naopak). jinak vrátí 0, pokud jsou všechny vstupy 1.
3 Vstupní brána NAND
Brána NAND z hlediska tranzistoru
Brána NAND je jedním z hlavních stavebních bloků digitálních logických obvodů. Jeho činnost lze také vysvětlit pomocí konceptu tranzistorů. Tranzistory jsou typem polovodič zařízení, která se používají hlavně k zesílení nebo spínání elektronických signálů.
java hodnota řetězce
Brána NAND z hlediska tranzistoru
Fungování okruhu
Zde ve výše uvedeném schématu jsou dva tranzistory pojmenované Q1 a Q2, které jsou zapojeny v sériové konfiguraci. Svorka kolektoru Q1 je spojena s Vcc a také s výstupní svorkou. Emitor Q1 je spojen s kolektorem Q2, což vytváří zapojení v sériové konfiguraci. Emitor Q2 je spojen se zemí, která doplňuje celý obvod.
Vezměme případ, kdy vstupy A a B jsou 0. V tomto případě bude tranzistor fungovat jako spínač a ukončí spojení mezi kolektorem a emitorem. Když je napájení 5V ZAPNUTO, dosáhne kolektorového terminálu přímo prvního tranzistoru. Svorka kolektoru je propojena s výstupem, takže napájení 5V jde přímo na výstup. Výstup bude tedy VYSOKÝ.
příklady nfa
Aplikace NAND Gate
- Univerzální brána: Brána NAND se nazývá univerzální brána, protože pomocí nich lze vytvořit všechna základní logická hradla.
- Slouží k ukládání dat: Brány NAND se používají k vytváření prvků, jako jsou klopné obvody a západky, což je klíčová součást pro ukládání dat.
- Aritmetická logika: Hradla NAND se široce používají v aritmetických a logických jednotkách (ALU) výpočetního zařízení k provádění operací, jako je sčítání, odčítání atd.
- Používá se v dekodéru a kodéru: Hradla NAND se také používají v obvodech dekodéru a kodéru pro převod binárního kódu na sadu digitálních signálů a naopak.
- Používá se v multiplexerech a demultiplexerech: Hradla NAND se používají v multiplexerech k rozhodnutí, kterou cestou by měl signál dosáhnout, aby dosáhl jednoho výstupu. Demultiplexor dělá přesný opak tohoto.
- Generátory hodin: Brány NAND používané v generátorech hodin ke generování hodinových signálů, které synchronizují různé operace v digitálním obvodu.
- Logické operace: NAND brány se také používají k implementaci různých logických operací.
Výhody NAND Gate
- Je to univerzální brána: Brána NAND je univerzální brána, takže ji lze použít ke konstrukci jakéhokoli základního logického hradla bez použití jakékoli jiné brány. Také dokáže řešit složité logické problémy.
- Zjednodušte logické výrazy: S použitím pouze hradla NAND můžeme zjednodušit jakékoli složité logické obvody a znázornit je jednodušším způsobem.
- Nízký počet potřebných komponent: Hradlo NAND může reprezentovat jakékoli jiné logické hradlo, hradla NAND můžeme využít k řešení složitých logických výrazů a v důsledku toho je zapotřebí malý počet hradel NAND.
- Menší spotřeba energie: Implementace logických funkcí pomocí brány NAND spotřebuje mnohem méně energie než ostatní brány.
Nevýhody NAND Gate
- Nedostatek flexibility: Ačkoli NAND je univerzální brána, implementace všech logických obvodů pomocí brány NAND nemusí vždy přinést nejoptimalizovanější výsledek.
- Rychlost: V některých případech může použití brány NAND vést ke zpoždění šíření, tyto logické výrazy mohou potřebovat k vyřešení nějaké vyhrazené brány.
Řešený příklad brány NAND
Daný obvod implementujte pomocí hradla NAND.
Máme 4 vstupy pojmenované jako A, B, C a D. Zde provedeme funkci hradla NAND pomocí 2 hradla AND a 1 hradla OR.
A ve výsledné sekci použijeme 2 hradla NAND a 1 hradlo OR, abychom poznali rozdíl mezi funkčností AND ate a hradla NAND.
Kruhový diagram
0,2 jako zlomek
Řešení:
Převedení hradla AND a OR na hradlo NAND a zachování stejného booleovského výrazu.
Daný obvod implementujte pomocí hradla NAND
Výsledkem je výstup: A'B' + C'D'
Brána NAND – často kladené dotazy
Proč se brána NAND nazývá Universal Gate?
Brána NAND se nazývá univerzální brána, protože ji lze použít k vytvoření jakýchkoli jiných základních logických hradel, jako je AND OR NOT, aniž by bylo nutné použít jinou bránu.
Jak se brána NAND liší od brány AND?
Když převrátíme výstup hradla AND, dostaneme hradlo NAND. Znamená to, že výsledek brány AND bude pouze obrácený v případě brány NAND. Je to krátká forma brány NOT-AND.
Jak je dosaženo logické operace NOT v bráně NAND?
Logická operace NOT se provádí na výstupu hradla AND. Hradlo NAND je kombinací hradla AND a NOT, kde dva nebo více vstupů vstupuje do získávání AND a poskytuje jeden výstup, který je pak přiváděn do hradla NOT, které poskytuje doplněk výstupu.