گیت NOT — به زبان ساده (+ دانلود فیلم آموزش رایگان)

تابع منطقی یا گیت NOT ، یک ورودی و یک خروجی دارد. این گیت، منطق $$0$$ ورودی را به $$1$$، و منطق $$1$$ ورودی را به $$0$$ در خروجی تبدیل می‌کند. خروجی این گیت را در توصیف بولی، با یک خط بالای نماد ورودی نمای ش می‌دهند که نشان دهنده وارون عمل کردن آن است.

از آنجایی که گیت NOT، منطق وارون یا مکمل را ارائه می‌کند، آن را وارونگر (Inverter) نیز می‌نامند. در مدارهای منطقی، این عمل وارون کردن را می‌توان با یک کلید «معمولاً بسته» (Normally Closed) نمایش داد.

در مدار شکل بالا، اگر A (کلید) بسته باشد، آن‌گاه NOT کلید یا $$\bar {\text{A}}$$ یعنی کلید بسته نباشد یا به عبارت دیگر باز باشد.

فیلم آموزش مدارهای منطقی یا سیستم های دیجیتال 1 در فرادرس

کلیک کنید

تابع منطقی NOT، یک ورودی و یک خروجی مطابق جدول زیر دارد.

مطابق شکل بالا، علامت نشان‌ دهنده منطق NOT، یک حلقه (o) در خروجی (یا ورودی) نماد عناصر منطقی است. در جبر بولی، گیت منطقی NOT از قانون مکمل زیر تبعیت می‌کند و وارون را نتیجه می‌دهد:

گیت‌‌های منطقی NOT یا وارون‌گرها را می‌توان به گیت‌های استاندارد AND و OR متصل کرد و به ترتیب، گیت‌های NAND و NOR را تشکیل داد. گیت‌های NOT، برای تولید سیگنال‌های «مکمل» (Complementary) در مدارهای منطقی/دیکدر پیچیده‌تر نیز به کار می‌روند. برای مثال، می‌دانیم که مکمل منطق $$\text{A}$$، منطق $$\bar {\text{A}}$$ است. اگر گیت NOT را به صورت متوالی به یکدیگر وصل کنیم، یک وارون‌گر دوگانه به دست می‌آید که خروجی آن، برابر با مقدار ورودی اصلی $$\text{A}$$ است.

وقتی مدارهای منطقی را طراحی می‌کنیم، ممکن است به یک یا چند گیت NOT نیاز داشته باشیم، اما فضا یا بودجه لازم را برای تهیه تراشه گیت NOT مانند $$\text{74LS04}$$ نداشته باشیم. در این موارد، می‌توانیم به سادگی، منطق NOT را با استفاده از گیت‌های NAND یا NOR اضافه بسازیم. شکل زیر، این موضوع را به خوبی نشان می‌دهد.

پیاده‌سازی الکترونیکی

همان‌طور که گفتیم، خروجی یک مدار وارون‌گر، مخالف ورودی آن است. کارکرد اصلی وارون‌گر، معکوس کردن سیگنال ورودی است. وارون‌گرها را می‌توان با استفاده از یک ترانزیستور NMOS یا PMOS سری با یک مقاومت ساخت. از آنجایی که در این روش، از یک نوع ترانزیستور استفاده می‌شود، هزینه این مدار پایین است.

فیلم آموزش مدار منطقی – مرور و حل مساله در فرادرس

کلیک کنید

البته، از آن‌جایی که جریان گذرنده از مقاومت، این پیکربندی از نظر مصرف توان و سرعت پردازش مطلوب نیست.

یک مدار دیگر را می‌توان برای تشکیل مدار منطق NOT به کار برد که در آن، دو ترانزیستور مکمل در پیکربندی CMOS به کار رفته است. این پیکربندی، مصرف توان را به مقدار قابل توجهی کاهش می‌دهد، زیرا یکی از دو ترانزیستور همیشه خاموش است. سرعت پردازش این پیکربندی نیز بهتر از پیکربندی‌های قبل است، زیرا مقاومت کمتری نسبت به مدارهایی با ترانزیستورهای NMOS و PMOS دارد.

مدارهای وارون‌گر را می‌توان با ترانزیستورهای پیوندی دوقطبی (BJT) در پیکربندی‌های «منطق مقاومت-ترانزیستور» (Resistor–Transistor Logic) یا RTL و «منطق ترانزیستور-ترانزیستور» (Transistor–Transistor Logic) یا TTL نیز ساخت.

تراشه‌های دیجیتال گیت NOT

وارون‌گر، یک بلوک اساسی در الکترونیک دیجیتال است. مالتی‌پلکسر‌ها، دیکدرها، ماشین‌های حالت و سایر قطعات دیجیتال از وارون‌گرها استفاده می‌کنند.

وارون‌گر هگز (hex Inverter)، یک مدار مجتمع (IC) است که شش گیت NOT دارد. برای مثال، تراشه $$\text {7404 TTL}$$ ۱۴ پایه و $$\text {CMOS 4049}$$ ۱۶ پایه دارند (دو مورد از آن‌ها برای ولتاژ‌ مرجع است و ۱۲ تا برای ورودی و خروجی‌ گیت‌های NOT).

شکل زیر، شماتیک ترکیبی از گیت‌های NOT در بافر وارون‌گر شش تایی $$\text {CMOS  4049}$$ را نشان می‌دهد.

اگر علاقه‌مند به یادگیری مباحث مشابه مطلب بالا هستید، آموزش‌هایی که در ادامه آمده‌اند نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• تقویت کننده‌های الکترونیکی — مجموعه مقالات جامع وبلاگ فرادرس
• منطق دیجیتال — از صفر تا صد
• آموزش سیستم‌های باینری — مجموعه مقالات جامع وبلاگ فرادرس

^^