آشنائي با گيت هاي منطقي

گيت ها از اجزا تشكيل دهنده يك سيستم ديجيتالي محسوب مي شوند. هر گيت يك عمل منطقي را انجام مي دهد مانند عدل منطقي AND و امثالهم. اينك سمبل مداري و عمل منطقي چند گيت را توضيح مي دهيم.
گيت AND
در مدارات منطقي دو حالت وجود دارد يا ولتاژ داريم كه آن را با ۱ يا H نشان مي دهند.يا ولتاژ نداريم كه آن را با O يا L نشان مي دهند. در گيت AND زماني خروجي High است كه هر دو ورودي High باشد. براي بررسي حالت هاي مختلف ورودي و پاسخ آنها در خروجي جدولي به نام صحت رسم مي نماييم.
۰ I2 I1 0 I2 I1
L L L 0 0 0

L L L يا ۰ ۱ ۰
L L H 0 0 1
h H H 1 1 1

در مدارات الكترونيكي كه اعمال منطقي انجام بدهند براي نشان دان مقادير ۰ و ۱ از دو تراز ولتاژ استفاده مي شود. ولتاژ با دامنه صفر ولت نشان دهنده صفر منطقي با دامنه ۵ ولت نشان دهنده يك منطقي است.

گيت OR
در گيت OR زماني خروجي صفر منطقي است كه تمام ورودي هاي آن صفر منطقي باشند. جهت بررسي حالت هاي مختلف ورودي و پاس

خ آنها در خروجي جدول صحت گيت فوق را رسم مي نماييم.
۰ I¬۳ I2 I1
1 0 0 0
1 1 0 0
1 0 1 0
1 1 1 .
1 0 0 1
1 1 0 1
1 0 1 1
1 1 1 1

گيت NOT
همان طور كه از شكل ديده مي شود در گيت NOT خروجي متمم ورودي است. يعني
گيت NOR
اين گيت از يك گيت OR تشكيل شده كه خروجي آن به يك گيت NOT وارد شده و خروجي گيت NOR همان خروجي گيت NOT است شماي فني گيت NOR در شكل ۴-۳۰ ديده مي شود.

جدول صحت گيت NOR به قرار زير است. يعني گيت NOR زماني داراي خروجي است كه هر دو ورودي آن LOW باشد.
گيت NAND

۰
I¬۳ I2 I1
1 0 0 0
1 1 0 0
1 0 1 0
1 1 1 .
1 0 0 1
1 1 0 1
1 0 1 1

۰ ۱ ۱ ۱
با توجه به جدول صحت مي توان گفت گيت NAND تنها در يك حالت خروجي ندارد و ان زماني است كه تمام ورودي هاي آن High باشند. در ساختمان هر كدام از گيت هايي كه تاكنون معرفي نموديم از ديودها و ترانزيستور ها استفاده شده است. با توجه به مدار روبرو هرگاه I3 , I2 , I1 High باشن O4 نيز High شده و خروجي O، Low خواهد شد اين حالت با آخرين رديف جدول صحت و مطابقت دارد. بقيه حالت هاي موجود در جدول صحت نيز همين طور مي توانند بررسي شوند.

گيت انحصاري X-OR
هرگاه هر دو ورودي در حالت يكساني قرار بگيرند يعني هر دو در وضعيت صفر منطقي يا يك منطقي قرار گيرند خروجي در وضعيت منطقي قرار خواهد گرفت. اين خاصيت كاربرد كيفيت X-OR را جهت مقايسه كنندگي روشن مي سازد.

۰ I2 I1
0 1 0
0 0 1
1 1 1
در اين گيت زماني خروجي خواهيم داشت كه ورودي ها يسكان باشند يعني يا هر دو صفر يا هر دو يك گيت X-NOR متمم گيت X-OR است.
مثال: خروجي مدار زير را به دست آوريد. در صورتي كه كليه ورودي ها يك منطقي باشند.
خروجي يك منطقي است.

مدارهاي مجتمع يا IC

Integrated Circuits
امروزه به كمك تكنولوژي پيشرفته در الكترونيك مدارهاي بسيار پيچيده الكترونيك قدرم را در حجمي بسيار پائين تحت عنوان مدارات مجتمع يا IC ها قرار داده اند. در مبحث تقويت كننده هاي عملياتي با IC شماره ۷۴۱ آزمايشي را انجام داديد. و به اين نتيجه رسيد كه بسيتن مدار با مدار مجتمع آسانتر بوده و پاسخ دقيقتري از آزمايش به دست IC ها چه در سيستم هاي ديجيتالي و چه در سيستم هاي آنالوگي وجود دارند. حال شمار را با چند نمونه مدار مجتمع آشنا مي كنيم.
IC هاي سري RTL: در اين IC ها گيت ها از مقاومت و ترانزيستور تشكيل شده اند به آنها (Resistor- Transistor- Logic) مي گويند.

IC هاي سري DTL: در اين IC ها گيت ها از ديود و ترانزيستور ساخته مي شوند و به آنها (Diode- Transistor- Logic) گويند.
IC هاي سري TTL: در اين IC ها گيت ها از ترانزيستور هاي معمولي و ترازيستورهاي با چند اميتر ساخته مي شوند. TTL سري معروفي از IC ها هستند در بازار به آنها سري ۷۴ گويند.
IC هاي سري CMOS: در ساختن اين IC ها از ترانزيستور هاي CMOS استفاده مي شود. IC هاي سري CMOS در بازار با سري ۵۴ شناخته مي شوند.
تقويت كنند هاي عملياتي
تقويت كننده هاي عملياتي
تقويت كنده هاي عملياتي كه به اختصار op- amp گفته مي شود از كلمه operational amplifier گرفته شده است. تقويت كننده هايي هستند كه با كوپلاژ مستقيم و داراي ضريب بسيار بزرگي مي باشند. از آنجا كه تقويت كننده هاي عملياتي داراي گين ولتاژ بالايي هستند. لذا هرگاه در ورودي آنها ولتاژ كمي اعمال شود بايستي در خروجي ولتاژ بالائي بوجود آيد. به همين جهت گين تقويت كننده عملياتي را با روش هاي مختلف كنترل مي نمايد. تقويت كننده هاي عملياتي كاربرد هاي وسيعي در سيستم هاي الكترونيك دارند. از قبيل مدارات جمع كننده انتگرال گير، مشتق گير، مبدل اسپانس، مبدل جريان به ولتاژ، مبدل ولتاژ به جريان، تقويت كننده هاي لگاريتمي، يكسوسازها، ضرب كننده آنالوگ مقايسه كننده و غيره علاوه بر آن از لحاظ اقتصادي ارزان قيمت هستند ابعادشان كوچك بوده ضريب اطمينان بالايي داشته و پايداري حرارتي خوبي دارند. از خصوصيات مهم آنها مي توان به موارد زير اشاره كرد:
۳) گين ولتاژ بالا ۴) پهناي باند وسيع
۵) پايداري حرارتي خوب
تقويت كننده هاي عملياتي به صور متفاوتي ساخته مي شوند اما از لحاظ كلي قسمت هاي مختلف ساختمان داخلي آنها مانند بلوك دياگرام شكل ۲-۲۹ است.

مدارهاي مجتمع، مزايا و تقسيم بندي آنها

در مدارهاي الكترونيكي كه تعداد قطعات به كار رفته در آنها زياد نباشد مونتاژ و انجام اتصالات به سادگي النجام مي پذيرد. اما با افزايش تعداد قطعات علاوه بر بالا رفتن احتمال خط در نصب و اتصالات و همچنين صرف وقت زياد مشكلاتي از قبيل افزايش حجم مدار و قيمت بالاي تمام شده مدار نيز وجود دارد. لذا در ساخت مدارهاي پيچيده از IC ها (مدارهاي مجتمع) استفاده مي شود.
مزاياي مدارهاي مجتمع Integrated Circuit عبارتند از:
الف) اجزاء يك مدار مجتمع روي يك قطعه نيمه هادي و در شرايط يكسان وبه طور همزمان ساخته مي شود.
ب) به دليل به حداقل رسيدن اتصال بين قطعات مدار مجتمع خواص خازني و سلفي ناخواسته كاهش مي يابد.
ج) قيمت IC به مراتب از مدار غير مجتمع مشابه كمتر است.
د) حجم مدار بسيار كاهش مي يابد.
هـ) دقت مدار به مراتب بالا مي رود.
مدارهاي مجتمع رابه دو دسته آنالوگ و ديجيتال تقسيم مي كنند و IC هاي آنالوگ نيز به دو دسته خطي و غير خطي تقسيم مي شوند.
IC هاي ديجيتالي تنها داراي دو سطح ولتاژ صفر و يك منطقي هستند امادر آنالوگي هاي سطوح مختلف و ولتاژ ديده مي شود.
تقويت كننده هاي عملياتي (op- Amp) جزء IC هاي آنالوگ خطي به حساب مي آيند علت نامگذاري عملياتي آن است كه مي توان با آنها عمليات مختلف را انجام داد.

 

بلوك دياگرام تقويت كننده عملياتي
يكي از ورودي هاي يك تقويت كننده علمياتي با علامت منفي مشخص شده به آن ورودي معكوس كننده مي گويند اگر سيگنالي به آن اعمال شود با ۱۸۰ درجه اختلاف فاز تقويت شده آن در خروجي ديده مي شود. ورودي ديگر با علامت مثبت مشخص شده به آن ورودي غير معكوس كننده مي گويند اگر سيگنالي به آن اعمال شود بدون اختلاف فاز تقويت شده و در خروجي ديده مي شود.
طبقه مياني وظيفه تقويت ولتاژ و تطبيق امپدانس بين طبقات ورودي و خروجي را به عهده دارد كه در آن از تقويت كننده هاي اميتر مشترك و عملكرد كلكتور مشترك استفاده مي شود.
طبقه خروجي قدرتي بوده و در اغلب تقويت كننده هاي عملياتي به صورت تقويت كننده هاي پوشپول ديده مي شود.

نيمه هادي هاي چندلايه اي
SCR- UJT – دياك- تراياك
در صنعت به قطعاتي الز الكترونيك احتياج است كه ضمن آنكه بتوانند جريان را به سرعت قطع و وصل نمايند تحمل جريان و ولتاژ هاي زياد را نيز داشته باشند. از مهمترين اين عناصر مي توان به UJT و SCR دياك و تراياك اشاره كرد.
uni Junction Travsistor
كاربرد UJT در مدارات نوسان ساز تحريك پايه گيت تريستور و در مدارات كنترل است. اين ترانزيستور داراي يك پيوند Pn مي باشد. از يك قطعه نيمه هادي نوع n كه بيسهاي UJT به ابتدا و انتهاي آن منتقل مي شوند و يك پيوند با نيمه هادي نوع P كه اميتر به آن متصل مي شود تشكيل شده است. بنابراين UJT ماندن ديود فقط داراي يك اتصال Pn است. به اين جهت به آن ديود جفت بيس نيز مي گويند. پايه هاي UJT در تقويت كننده ها كاربردي ندارند.
تشخيص پايه هاي UJT به كمك اهم متر شماي فني يك UJT را نشان مي دد. اميتر پايه اي است كه نسبت به بيسها مانند ديود عمل مي‌كند پايه اي كه نسبت به اميتر مقاومت بيشتري نشان مي دهد بيس و پايه ديگر بيس دو مي باشد. B1 و B2 نسبت به هم مقاومت بالائي را نشان مي دهد.
Silicon control Rectifire
يكسو كننده قابل كنترل سيليكوني كه به اختصار SCR ناميده مي شود. SCR در حقيقت يك يكسو كننده است و همانند آنها داراي آندوكاتد مي باشد هر گاه آند ب

ه منفي و كاتد به مثبت منبع ولتاژي وصل باشد در باياس معكوس قرار گرفته و جرياني از آن عبور نمي كند. وجه تمايز SCR با ديود يكسوساز در باياس موافق آن است كه هرگاه آندش به مثبت و كاتدش به منفي متصل باشد حتي با رسيدن ولتاژ دو سرش به حد ولتاژ آستانه SCR از خو

د جرياني عبور نمي دهد. نقش پايه ديگر كه گيت ناميده مي شود در اين است كه اگر ولتاژ مثبتي نسبت به كاتد به گيت اعمال شود تريستور همانند يكسو كننده شده و جريان را از خود عبور مي دهد. پس مي توان گفت تريستور همانند يك ديود است كه پايه سومي بنام گيت دارد و زماني جريان را هدايت مي‌كند كه اولا باياس مستقيم شود. ثانيا گيت آن تحريك شود. كاربرد تريستور در دستگاه هاي صنعتي تلويزيون هاي رنگي و مدارات كنترل مي باشد. سه پايه SCR عبارتند از آند، كاتد و گيت. تريستور داراي سه پيوند Pn، np و Pn مي باشد.