Frage:
Wie funktioniert ein NAND-Gatter? (Sehr grundlegende Frage)
rampatowl
2019-04-30 05:54:16 UTC
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Ich werde diese Frage vorwegnehmen, indem ich sage, dass ich ein Softwareentwickler bin, der gerade erst anfängt, die Grundlagen der Elektronik zu lernen. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass mir hier eine grundlegende Intuition fehlt.

Unten ist ein mechanisches NAND-Gatter mit zwei Schaltern. Ich denke, es sollte offensichtlich sein, dass wenn die Schalter geschlossen sind, der Ausgang Q 0 statt 1 ist. Ich verstehe nicht, warum das so ist.

Ich sehe, dass wenn die beiden Schalter geschlossen sind, es einen Pfad von V + nach Masse gibt und dieser Strom nach Masse fließt. Es gibt aber auch einen Pfad von V + nach Q, damit nicht noch Strom zum Ausgang fließt und ihn in einen 1-Zustand versetzt?

Die Intuition, die ich benutze (was völlig falsch sein kann), ist folgende:

  • Strom wirkt wie Wasser, das aus V + über alle verfügbaren Pfade sprudelt.
  • An einer Verbindungsstelle fließt Strom durch beide Pfade in einer Menge, die umgekehrt proportional zum Widerstand ist. In diesem Fall haben beide Pfade keinen zusätzlichen Widerstand, daher sollten sie den Strom gleichmäßig aufteilen.
  • Das boolesche Äquivalent einer 1 ist, dass Strom durch einen Punkt fließt.

Bitte helfen Sie mir zu verstehen, was mir fehlt! Und wenn Sie mich auf ein Buch oder eine Online-Ressource verweisen können, in der diese Grundlagen erläutert werden, wäre dies sehr hilfreich. Ich habe versucht, viele Inhalte von "Circuit Tutorial" bei Google zu lesen, konnte meine Verwirrung hier jedoch überraschenderweise nicht beheben.

schematic diagram

Die Quellenimpedanz des Schalters ist 0, während sie in der normalen Logik <= 50 Ohm ist, so dass die viel höhere Lastimpedanz das Anlegen vieler Lasten ohne signifikante Spannungsänderung ermöglicht.Für TTL lag die Grenze bei 10 Ladeeinheiten.Bei statischen CMOS hängt die Grenze jedoch von der äquivalenten Eingangskapazität und der Strombegrenzung des Schalters ab, da dies die Anstiegs- / Abfallzeit beeinflusst.T = RC
"Ich sehe, dass wenn die beiden Schalter geschlossen sind, es einen Weg von V + nach Masse gibt und dieser Strom zur Erde fließt. Aber es gibt auch einen Weg von V + nach Q."Nein, es gibt nur 1 Pfad, V + zur Erde, Q ist ein Punkt auf diesem Pfad.Und wenn die Schalter geschlossen sind, liegt Q auf dem gleichen Potential wie Masse.
Fünf antworten:
Chris Stratton
2019-04-30 05:59:24 UTC
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Das boolesche Äquivalent einer 1 ist, dass Strom durch einen Punkt fließt.

Das ist die grundlegende Verwirrung, die zu Schwierigkeiten beim Verständnis der Schaltung führt.

Single-Ended-Logik wie diese codiert den Zustand als Spannung nicht Strom .

Die Eingänge von Logikgattern sind so ausgelegt, dass sie nur sehr wenig Strom liefern oder versenken, sodass der Ausgang der vorherigen Stufe seine beabsichtigte Spannung leicht an die Verbindung zwischen dem Ausgang und dem folgenden Eingang mit sehr viel anlegen kannEs muss wenig Strom fließen.

Stromsignalisierung ist vorhanden, wird jedoch im Allgemeinen nur in lauten Situationen verwendet, z. B. im bewährten Standard 4-20 mA Stromschleife.

Erwischt.Können Sie erklären, warum die Spannung von Q nur dann positiv ist, wenn es keinen Pfad von V + nach Masse gibt?
Denn in einem "Tauziehen" gewinnen die niederohmigen Schalter den Zugwiderstand, indem sie die Spannung auf ihrer anderen Seite anlegen.
Oh natürlich!Ist die Regel also ungefähr so: Um festzustellen, ob ein Eingangspin hoch oder niedrig ist, schauen Sie sich jede definierte Komponente an, mit der er verbunden ist, und sie nimmt den Wert der definierten Komponente mit dem geringsten Widerstand auf dem Weg zu dieser Komponente an.
Ungefähr: aber nicht nur die Komponenten, sondern was dahinter steckt, in diesem Fall "steife" Spannungsschienen.Und wenn der Unterschied in den Widerständen nicht * drastisch * ist, kann die Spannung zwischenzeitlich enden.
vaporlock
2019-04-30 06:34:39 UTC
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Zunächst einmal bedeutet "N", dass es die Eingabe invertiert, die der Schaltplan auf die gleiche Weise ausführt, aber nicht weiß, wie die Gates funktionieren.Wenn Sie es mit einem Relais zeichnen würden, wäre es sinnvoller

schematic

simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

Sie müssen Pull-Down- und Pull-Up-Widerstände untersuchen. Der Wert des Widerstands begrenzt die Spannung. Strom ist eigentlich kein Problem, da dies alles auf "Logikpegel" liegt.Ich hatte zuerst Schwierigkeiten mit der Logik und dann machte plötzlich alles Sinn, viel Glück, mein Freund.

Michel Keijzers
2019-04-30 06:02:13 UTC
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Ich hatte auch dieses Problem, seit ich etwas über Elektronik gelernt habe (ich bin auch Softwareentwickler).

Strom will immer ausbalancieren.Wenn es GND gibt, fließt die gesamte Elektrizität dorthin (tatsächlich bewegen sich die Elektronen in umgekehrter Richtung, aber lassen Sie uns dies vorerst ignorieren).

Dies bedeutet, wenn die Schalter geschlossen sind und Q> 0 V ist, fließt der gesamte Strom zu GND, was bedeutet, dass Q in sehr kurzer Zeit 0 V beträgt (lesen Sie: fast sofort).

Wenn jedoch einer der Schalter geöffnet ist, fließt die Spannung von V + zu Q, wenn Q eine geringere Spannung als V + hat (was wahrscheinlich der Fall ist), sodass Q am Ende die gleiche Spannung wie V + hat.

analogsystemsrf
2019-04-30 07:26:43 UTC
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Ich fand die einfache Beschreibung eines NAND-Gatters sehr nützlich, um so zu handeln "Jede Null in bewirkt eine Eins aus".Diese Schaltung wird das tun.

Wenn in dieser Schaltung einer der Schalter gedrückt wird, wodurch ein ZERO-Volt-Eingang in den Wechselrichter eingeht, erscheint ein logisches HIGH außerhalb der Schaltung.

Beachten Sie, dass wir Logik 1 und Logik HIGH und VDD und TRUE zusammen mit Logik 0 und FALSE und GROUND und Logik LOW gemischt haben.

schematic

simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

Sieht für mich wie ein ODER-Tor aus ... aber vielleicht verstehe ich einfach nicht, wie Sie beabsichtigen, dass diese Schalter funktionieren (das ist ein Problem mit Ihrer Antwort - Sie haben nicht einmal versucht, ihr Verhalten zu beschreiben).
Krauss
2019-04-30 16:11:30 UTC
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Es ist in der Tat eine grundlegende Frage, aber ich denke, es ist eine sehr gültige. Ich bin Elektrotechniker und stimme zu, dass die Logik anscheinend gebrochen ist, aber lesen Sie weiter und Sie werden sehen, wie einfach es ist.

Wie bereits beantwortet, werden elektronische Logikgatter nach ihrem Spannungsverhalten benannt, aber das ist der einfache Teil. Immer wenn sowohl SW1 als auch SW2 gedrückt werden (d. H. Sein Wert ist "1"), ist die Spannung in dem Punkt Q "0". Wir können es in die Verwendung von Logikgattersymbolen übersetzen.

schematic

simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

Die Spannung an Q (d. h. Q bis GND) beträgt * Logic 0 ", wenn beide Tasten gedrückt werden.

Jetzt kommt der nicht komplizierte, sondern verwirrende Teil. Angenommen, Sie haben die folgende Schaltung:

schematic

simulieren diese Schaltung sup>

Ich bin sicher, Sie werden sagen, dass dies definitiv ein AND ist. Beachten Sie jedoch, dass die Spannung am Punkt Q auf 0 abfällt, wenn beide Tasten gedrückt werden, und übersetzen wir die Schaltung in die Verwendung von Logikgattern.

schematic

simulieren diese Schaltung sup>

Nun werden Sie sehen, dass das Relais nur dann eingeschaltet wird, wenn die Spannung des Punktes Q auf Null abfällt (d. h. wenn beide Tasten gedrückt werden). Wenn Sie Ihre eigene physische Implementierung dieser Schaltung mit Logikgattern durchführen würden, müssten Sie einen NAND kaufen. Jetzt haben Sie ein Wired AND, obwohl Sie tatsächlich ein NAND-Gate verwenden. Machen Sie sich also keine Sorgen, Ihre Rechenlogik ist sicher.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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