دوائر بسيطة باستخدام IC 7400 NAND Gates

سنناقش في هذه المقالة العديد من أفكار الدوائر المتنوعة التي تم إنشاؤها باستخدام بوابات NAND من الدوائر المتكاملة مثل IC 7400 و IC 7413 و IC 4011 و IC 4093 وما إلى ذلك.

مواصفات IC 7400 ، IC 7413

إن ICs 7400 و 7413 عبارة عن 14 سنًا DIL ICs ، أو '14 pin Dual In Line Integrated Circuits '، حيث يمثل pin 14 الإمداد الإيجابي V + والدبوس 7 هو السالب أو الأرضي أو دبوس 0 V.

لا تظهر مدخلات الإمداد إلى المسامير 14 و 7 في الرسومات من أجل البساطة ، لكن يُنصح بعدم نسيان توصيل هذه المسامير ، وإلا ستفشل الدائرة ببساطة في العمل!

تعمل جميع الدوائر باستخدام مصدر تيار مستمر 4.5 فولت أو 6 فولت ، ومع ذلك يمكن أن يكون الجهد النموذجي 5 فولت. يمكن الحصول على مصدر منظم 5 فولت من خلال عدد من الخيارات.

الأبواب الأربعة لطائرة 7400 هي نفسها تمامًا مع مواصفاتها:

• دبابيس البوابة أ 1 ، 2 مدخلات ، خرج دبوس 3
• دبابيس البوابة B 4 ، 5 مدخلات ، خرج دبوس 6
• دبابيس البوابة C 10 ، 9 مدخلات ، خرج 8 دبوس
• دبابيس البوابة D 13 ، 12 مدخلًا ، خرج دبوس 11

قد تجد دارة معينة تشير إلى وجود مذبذب يطبق البوابتين A و B ، ولكن هذا يعني أيضًا أنه يمكن تصميمها باستخدام البوابات A و C و B و C أو C و D أيضًا ، دون أي مشاكل.

يعرض الشكل 1 الدائرة المنطقية لـ 7400 I. يوضح الشكل 2 التمثيل الرمزي المنطقي لبوابة واحدة فقط ، وعادة ما تكون كل بوابة مفردة '2 مدخلات NAND بوابة'.

يتم عرض التكوين الداخلي لبوابة فردية في الشكل 3. إن 7400 عبارة عن منطق TTL IC ، وهذا يعني أنه يعمل باستخدام 'Transistor-Transistor-Logic'. كل بوابة توظف أربعة ترانزستورات ، كل 7400 مكون من 4 × 4 = 16 ترانزستور.

تشتمل البوابات المنطقية على زوج من الحالات ، اعتمادًا على النظام الثنائي ، 1 أو 'عالي' عادةً 4 فولت ، و 0 (صفر) أو 'منخفض' عادةً 0 فولت. في حالة عدم استخدام بوابة بوابة. التي قد تتوافق مع إدخال 1.

يعني أن دبوس البوابة المفتوحة عند مستوى 'مرتفع'. عندما يتم توصيل دبوس إدخال البوابة بالأرض أو خط 0 فولت ، يصبح الإدخال عندئذٍ 0 أو منطقيًا منخفضًا.

بوابة NAND هي في الواقع مزيج من بوابة 'NOT و AND' عندما يكون كل من مدخليها (ووظيفتها) في المنطق 1 ، والمخرج هو ناتج بوابة NOT وهو 1.

سيكون الإخراج من بوابة NOT 0V استجابة لإشارة إدخال واحدة أو + إدخال إمداد ، مما يعني أن الناتج سيكون منطقيًا صفريًا عندما يكون الإدخال عند + مستوى العرض.

بالنسبة لبوابة NAND عندما يكون كلا المدخلين منطقيًا 0 ، يتحول الإخراج إلى منطق 1 ، وهو تمامًا مثل استجابة البوابة NOT. قد يبدو من الصعب فهم سبب كون الناتج 1 بالضبط عندما تكون المدخلات مثبتة عند 0 ، والعكس صحيح.

يمكن تفسيره بهذه الطريقة

لتبديل الحالة ، يجب أن تظهر وظيفة AND ، وهذا يعني أن كل مدخلات يجب أن تتحول من أجل تبديل الحالة.

يحدث هذا فقط عندما يتحول المدخلان من 0 إلى 1. البوابات 7400 عبارة عن بوابتين NAND للإدخال ، ومع ذلك ، يمكن أيضًا شراء 3 بوابات NAND للإدخال 7410 IC و 4 بوابات NAND 7420 وأيضًا بوابة NAND ذات 8 مدخلات 7430 بسهولة من السوق .

فيما يتعلق بـ 7430 ، فإن بوابة الإدخال الثمانية الخاصة بها ستحول الحالة فقط عندما يكون كل واحد من المدخلات الثمانية إما 1 أو 0.

عندما تكون المدخلات الـ 8 لـ 7430 هي 1،1،1،1،1،1،1،0 ، فسيستمر الناتج ليكون 1. لن يحدث تغيير الحالة طالما أن جميع المدخلات الثمانية لا تحتوي على منطق مماثل .

ولكن بمجرد أن يتغير الإدخال الأخير من 0 إلى 1 ، يتغير الخرج من 1 إلى 0. تعد التقنية التي تسبب 'تغيير الحالة' جانبًا مهمًا لفهم وظائف الدوائر المنطقية.

عدد الدبابيس التي قد يكون لدى IC المنطقي عادة ما يكون 14 أو 16. يتكون 7400 من أربعة بوابات NAND ، مع دبابيس إدخال ودبوس إخراج واحد لكل بوابة ، وأيضًا زوج من المسامير لمدخلات مصدر الطاقة ، دبوس 14 ودبوس 7.

عائلة IC 7400

قد يأتي الأعضاء الآخرون في عائلة 7400 بعدد أكبر من دبابيس الإدخال مثل 3 بوابات NAND للإدخال ، و 4 بوابات NAND للإدخال وبوابة NAND ذات 8 مدخلات والتي تتميز بمزيد من خيارات تجميع الإدخال لكل بوابة. كمثال ، فإن IC 7410 هو البديل من 3 بوابات NAND للإدخال أو 'بوابة NAND ثلاثية الإدخال'.

IC 7420 هو متغير من 4 بوابات NAND للإدخال ويسمى أيضًا 'بوابة NAND ذات 4 مدخلات مزدوجة' بينما IC 7430 هو عضو يحتوي على 8 مدخلات ويعرف باسم بوابة NAND ذات 8 مدخلات.

اتصالات بوابة NAND الأساسية

بينما يتميز IC 7400 ببوابات NAND فقط ، فمن الممكن توصيل بوابات NAND بعدة طرق.

هذا يسمح لنا بتحويلها إلى أشكال أخرى من البوابة مثل:
(1) بوابة عاكس أو 'لا'
(2) بوابة AND
(3) بوابة OR
(4) بوابة NOR.

IC 7402 يشبه 7400 على الرغم من أنه يتكون من 4 بوابات NOR. بالطريقة نفسها التي تعد بها NAND مزيجًا من 'NOT plus AND' ، فإن NOR هي مزيج من 'NOT plus OR'.

7400 هو IC قابل للتكيف للغاية كما يمكن العثور عليه من النطاق التالي للدوائر في دليل التطبيقات.

لمساعدتك على فهم وظائف بوابة NAND بالكامل ، تم توضيح جدول الحقيقة أعلاه لبوابة NAND ذات المدخلات 2.

يمكن تقييم جداول الحقيقة المكافئة لأي بوابة منطقية تقريبًا. يعد جدول الحقيقة لبوابة إدخال 8 مثل 7430 أكثر تعقيدًا إلى حد ما.

كيفية اختبار بوابة NAND

من أجل التحقق من 7400 IC ، يمكنك استخدام الطاقة عبر المسامير 14 و 7. احتفظ بالدبابيس 1 و 2 متصلة بمصدر إيجابي ، وهذا سيظهر الإخراج على أنه 0.

بعد ذلك ، دون تغيير اتصال الدبوس 2 ، قم بتوصيل السن 1 إلى 0 فولت. سيمكن هذا المدخلات لتصبح 1 ، 0. سيؤدي ذلك إلى تحويل الإخراج إلى 1 ، وإضاءة LED. الآن ببساطة ، قم بتبديل توصيلات الدبوس 1 والدبوس 2 ، بحيث تصبح المدخلات 0 ، 1 ، سيؤدي هذا إلى تحويل الإخراج إلى المنطق 1 ، وإيقاف تشغيل LED.

في الخطوة الأخيرة ، قم بتوصيل كل من دبابيس الإدخال 1 و 2 بالأرض أو 0 فولت بحيث تكون المدخلات عند المنطق 0 ، 0. سيؤدي هذا مرة أخرى إلى تحويل الإخراج إلى المنطق المرتفع أو 1 ، مع تشغيل مؤشر LED. يشير توهج مؤشر LED إلى المستوى المنطقي 1.

عند إيقاف تشغيل LED ، يشير هذا إلى المستوى المنطقي 0. يمكن تكرار التحليل للبوابات B و C و D.

ملحوظة: كل الدوائر المثبتة هنا تعمل بمقاومات 1 / 4W 5٪ - جميع المكثفات الإلكتروليتية بشكل عام مصنفة 25V.

إذا فشلت الدائرة في العمل ، فقد تنظر إلى التوصيلات ، فقد يكون احتمال وجود دائرة متكاملة معيب غير مرجح مقارنةً بالاتصال غير الصحيح للمسامير. قد تكون هذه الاتصالات لبوابة NAND الموضحة أدناه هي الأكثر أساسية وتعمل باستخدام بوابة واحدة فقط من 7400.

1) ليس بوابة من بوابة NAND

عندما يتم تقصير دبابيس الإدخال من بوابة NAND مع بعضها البعض ، تعمل الدائرة عندئذٍ مثل العاكس ، مما يعني أن منطق الإخراج يظهر دائمًا عكس المدخلات.

عندما يتم توصيل دبابيس الإدخال المختصرة للبوابة بـ 0 فولت ، سيتحول الإخراج إلى 1 والعكس صحيح. نظرًا لأن التكوين 'NOT' يوفر استجابة معاكسة عبر دبابيس الإدخال والإخراج ، ومن هنا جاء الاسم NOT البوابة. هذه العبارة في الواقع مناسبة تقنيًا.

2) إنشاء وبوابة من بوابة NAND

نظرًا لأن بوابة NAND هي أيضًا نوع من بوابة 'NOT AND' ، لذلك في حالة إدخال بوابة 'NOT' بعد بوابة NAND ، تتحول الدائرة إلى بوابة 'NOT AND'.

ينتج زوجان من السلبيات فكرة إيجابية (وهي فكرة شائعة في مفاهيم الرياضيات أيضًا). أصبحت الدائرة الآن بوابة 'AND' كما هو موضح أعلاه.

3) صنع بوابة OR من NAND Gates

يؤدي إدخال بوابة NOT قبل كل مدخلات بوابة NAND إلى إنشاء بوابة OR كما هو موضح أعلاه. هذا عادة ما يكون عبارة عن بوابة OR ثنائية الإدخال.

4) إنشاء بوابة NOR من NAND Gates

في التصميم السابق أنشأنا بوابة OR من بوابات NAND. في الواقع ، تصبح بوابة NOR بوابة NOT OR عندما نضيف بوابة NOT إضافية بعد بوابة OR مباشرةً كما هو موضح أعلاه.

5) اختبار مستوى المنطق

يمكن إنشاء هذه الدائرة المختبرة على مستوى المنطق من خلال بوابة 7400 NAND واحدة كبوابة عاكس أو بوابة NOT للإشارة إلى مستويات المنطق. يتم استخدام زوجين من مصابيح LED الحمراء للتمييز بين المستويات المنطقية عبر LED 1 و LED 2.

يصبح دبوس LED الأطول هو الكاثود أو الدبوس السالب لمصباح LED. عندما يكون الإدخال عند المستوى المنطقي 1 أو عالي ، يضيء مؤشر LED 1 بشكل طبيعي.

الدبوس 3 وهو دبوس الإخراج هو عكس الإدخال في المنطق 0 الذي يتسبب في بقاء LED 2 في وضع إيقاف التشغيل. عندما يحصل الإدخال على منطق 0 ، يتم إيقاف تشغيل LED 1 بشكل طبيعي ، لكن LED 2 يضيء الآن بسبب الاستجابة المعاكسة للبوابة.

6) مزلاج ثابت (S.R. FLIP-FLOP)

تستفيد هذه الدائرة من اثنين من بوابات NAND متصالبة ، لإنشاء دائرة مزلاج S-R ثنائية الاستقرار.

تم وضع علامة على النواتج كـ Q و 0. يشير الخط الموجود أعلى Q إلى NOT. المخرجات 2 Q و 0 تعمل كمكملات لبعضها البعض. بمعنى ، عندما تصل Q إلى المستوى المنطقي 1 ، تتحول Q إلى 0 عندما تكون Q تساوي 0 ، وتتحول Q إلى 1.

يمكن تنشيط الدائرة في كلتا الحالتين المستقرتين من خلال نبضة إدخال مناسبة. يسمح هذا بشكل أساسي للدائرة بميزة 'الذاكرة' ويخلق ذلك في شريحة تخزين بيانات فائقة السهولة 1 بت (رقم ثنائي واحد).

المدخلان هما S و R أو Set and Reset ، وبالتالي تُعرف هذه الدائرة عادةً باسم S.R.F.F. ( قم بتعيين إعادة تعيين Flip-Flop ). يمكن أن تكون هذه الدائرة مفيدة للغاية ويتم تطبيقها في عدد من الدوائر.

مولد الموجات المستطيلة S-R FLIP-FLOP

يمكن تكوين دائرة SR Flip-Flop للعمل مثل مولد الموجة المربعة. إذا كان F.F. يتم تطبيقه بموجة جيبية ، لنقل من تيار متردد بجهد 12 فولت من محول ، بحد أدنى 2 فولت من الذروة إلى نطاق الذروة ، سيستجيب الخرج عن طريق توليد موجات مربعة لها ذروة إلى ذروة مكافئة لجهد Vcc.

يمكن توقع أن تكون هذه الموجة المربعة مربعة الشكل تمامًا نظرًا لأوقات الصعود والهبوط السريعة للغاية في IC. ينتج عن إخراج البوابة العاكس أو NOT الذي يغذي المدخلات R إنشاء مدخلات ON / OFF تكميلية عبر مدخلات R و S للدائرة.

8) تبديل المزيل ارتداد الاتصال

في هذه الدائرة ، يمكن اعتبار S-R FLIP-FLOP مطبقًا كمزيل ارتداد ملامس التبديل.

عندما يتم إغلاق ملامسات المفاتيح ، عادةً ما يتبعها ارتداد سريع عدة مرات بين نقاط الاتصال بسبب الضغط الميكانيكي والضغط.

ينتج عن هذا في الغالب توليد طفرات زائفة ، والتي قد تسبب تداخلًا وتشغيل دائرة غير منتظم.

الدائرة المذكورة أعلاه تلغي هذا الاحتمال. عندما تغلق جهات الاتصال في البداية ، فإنها تغلق الدائرة ، ونتيجة لذلك ، يفشل التداخل الناتج عن التلامس في إحداث أي تأثير على flip-flop.

9) ساعة يد

هذا نوع آخر من الدائرة الثامنة. لتجربة الدوائر مثل نصف الأفعى أو الدوائر المنطقية الأخرى ، من الضروري حقًا أن تكون قادرًا على تحليل الدائرة لأنها تعمل بنبضة واحدة في كل مرة. يمكن تحقيق ذلك من خلال تطبيق تسجيل الوقت الذي يتم تشغيله يدويًا.

عندما يتم تبديل المفتاح ، يتم تشغيل مشغل فردي عند الإخراج. الدائرة تعمل بشكل جيد للغاية مع عداد ثنائي. عندما يتم تبديل المفتاح ، يُسمح فقط بنبضة واحدة في كل مرة بسبب ميزة مكافحة الارتداد في الدائرة ، مما يتيح للعد التقدم في مشغل واحد في كل مرة.

10) S-R FLIP-FLOP مع الذاكرة

تم تصميم هذه الدائرة باستخدام S-R Flip-Flop الأساسي. يتم تحديد الإخراج بواسطة الإدخال الأخير. يشير D إلى إدخال البيانات.

تصبح النبضة 'التمكينية' ضرورية لتنشيط البوابات B و C. Q تشكل نفس المستوى المنطقي مثل D ، وهذا يعني أن هذا يفترض قيمة D ويستمر في هذه الحالة (انظر الصورة 14).

لم يتم إعطاء أرقام الدبوس من أجل البساطة. جميع البوابات الخمسة عبارة عن 2 مدخلات NAND ، وهناك حاجة إلى 7400s. يشير الرسم البياني أعلاه فقط إلى الدائرة المنطقية ، ومع ذلك يمكن تحويلها بسرعة إلى مخطط دائرة.

يعمل هذا على تبسيط المخططات التي تتضمن كميات هائلة من بوابات منطقية للعمل مع. يمكن أن تكون إشارة التمكين نبضة من 'دائرة الساعة اليدوية' الموضحة مسبقًا.

تعمل الدائرة كلما تم تطبيق إشارة 'CLOCK' ، وعادة ما يكون هذا هو المبدأ الأساسي المستخدم في جميع التطبيقات المتعلقة بالكمبيوتر. يمكن إنشاء الدائرتين الموضحتين أعلاه باستخدام اثنين فقط من الدوائر المتكاملة 7400 موصلة ببعضها البعض.

11) FLIP-FLOP الذي يتحكم في الساعة

هذا في الواقع نوع آخر من SR flip مع الذاكرة. يتم التحكم في إدخال البيانات بإشارة على مدار الساعة ، كما يتم تنظيم الإخراج عبر S-R Flip-Flop بواسطة الساعة.

يعمل Flip-Flop بشكل جيد مثل سجل التخزين. الساعة هي في الواقع وحدة تحكم رئيسية لحركة الإدخال والإخراج للنبضات.

12) مؤشر النبض وكاشف السرعة العالية

تم تصميم هذه الدائرة المعينة باستخدام S-R Flip -Flop وهي معتادة على استشعار وعرض نبضة معينة داخل دائرة منطقية.

هذا النبضة تغلق الدائرة ، ثم يتم تطبيق الإخراج على إدخال العاكس الذي يتسبب في توهج LED الأحمر.

تستمر الدائرة في هذه الحالة المعينة حتى يتم التخلص منها عن طريق تبديل مفتاح قطب واحد ، مفتاح إعادة تعيين .

13) 'SNAP!' مؤشر

توضح هذه الدائرة كيفية استخدام S-R Flip -Flop بطريقة أخرى. هنا ، اثنان شباشب من خلال 7 بوابات NAND.

النظرية الأساسية في هذه الدائرة هي تطبيق S-R flip-flops وخطوط INHIBIT. يشكل SI و S2 المفاتيح التي تتحكم في flip-flops.

في اللحظة التي يقبض فيها flip-flop مفاتيح LED المعنية ، يتم منع flip-flop التكميلي من الإغلاق. عندما تكون المفاتيح في شكل أزرار ضغط ، يؤدي تحرير الزر إلى إعادة ضبط الدائرة. الثنائيات المستخدمة هي 0A91 أو أي شيء آخر مثل 1N4148.

• تشكل البوابات A و B و C المسرح لـ S1 و LED 1.
• تشكل البوابات D و E و F مرحلة لـ S2 و LED 2.
• تؤكد البوابة G أن خطوط INHIBIT و INHIBIT تعمل مثل الأزواج التكميلية.

14) التردد المنخفض الصوت مذبذب

تستخدم الدائرة بوابتين NAND متصلتين كعاكسات ومتصالبة لتكوين هزاز متعدد مستقر.

يمكن تغيير التردد عن طريق زيادة قيمة CI و C2 (تردد أقل) أو تقليل قيمة C1 و C2 (تردد أعلى). مثل مكثف كهربائيا تأكد من صحة اتصال القطبية.

الدوائر الخامسة عشرة والسادسة عشرة والسابعة عشرة هي أيضًا أنواع من مذبذبات التردد المنخفض التي تم إنشاؤها من الدائرة الرابعة عشرة. ومع ذلك ، يتم تكوين الإخراج في هذه الدوائر لجعل مصابيح LED تومض.

يمكننا أن نلاحظ أن كل هذه الدوائر تشبه بعضها البعض بشكل وثيق. ومع ذلك ، في هذه الدائرة ، إذا تم استخدام مصباح LED عند الإخراج ، فسوف يتسبب ذلك في وميض LED بمعدل سريع للغاية والذي لا يمكن تمييزه فعليًا من قبل أعيننا بسبب استمرار الرؤية. يستخدم هذا المبدأ في حاسبات الجيب .

15) فلاش LED مزدوج

نحن هنا ندمج بوابتين من بوابات NAND لإنشاء مذبذب منخفض التردد للغاية. ال يتحكم التصميم في اثنين من المصابيح الحمراء تسبب في وميض المصابيح مع تبديل ON OFF البديل.

تعمل الدائرة مع بوابتين NAND ، ويمكن أيضًا استخدام البوابتين المتبقيتين في الدائرة المتكاملة داخل نفس الدائرة. يمكن استخدام قيم مكثفات مختلفة لهذه الدائرة الثانية لتوليد مرحلة متوهجة LED بديلة. ستؤدي المكثفات عالية القيمة إلى وميض مصابيح LED بشكل أبطأ والعكس صحيح.

16) ستروبوسكوب LED بسيط

تم إنتاج هذا التصميم المحدد من الدائرة الخامسة عشرة التي تعمل مثل ستروبوسكوب منخفض الطاقة. الدائرة في الحقيقة هي سرعة عالية المتعري LED . يتشنج ضوء LED الأحمر بسرعة ولكن تكافح العين لتمييز ومضات معينة (بسبب استمرار الرؤية).

لا يمكن توقع أن يكون الضوء الناتج قويًا جدًا مما يعني أن ستروبوسكوب قد يعمل بشكل أفضل فقط عندما يكون الظلام ، وليس أثناء النهار.

يتم استخدام المقاومات المتغيرة المجمعة لتغيير وتيرة الستروب بحيث يكون ستروبوسكوب يمكن تعديلها بسهولة لأي معدل ستروب مطلوب.

يعمل ستروبوسكوب بشكل جيد للغاية عند الترددات الأعلى من خلال تعديل قيمة مكثف التوقيت. إن الصمام الثنائي الباعث للضوء في الواقع قادر على دعم الترددات العالية جدًا بسهولة. نوصي بإمكانية تطبيقه لالتقاط صور عالية السرعة من خلال هذه الدائرة.

17) انخفاض توتر شميت الزناد

قد يتم تكوين وظيفة بوابتين NAND مثل ملف شميت الزناد لإنشاء هذا التصميم المحدد. لتجربة هذه الدائرة ، قد ترغب في تعديل R1 الذي تم وضعه من أجله تأثير التخلفية .

18) التردد الأساسي مذبذب بلوري

هذه الدائرة مزورة كمذبذب بلوري متحكم فيه. يتم توصيل زوج من البوابات كعاكسات ، وتوفر المقاومات المقدار الصحيح من التحيز للبوابات المرتبطة. تم تكوين البوابة الثالثة مثل 'المخزن المؤقت' الذي يمنع التحميل الزائد لمرحلة المذبذب.

تذكر أنه عندما يتم استخدام البلورة في هذه الدائرة المعينة ، فإنها ستتأرجح عند ترددها الأساسي ، مما يعني أنها لن تتأرجح عند ترددها التوافقي أو النغمي الزائد.

في حالة تشغيل الدائرة بتردد منخفض بشكل كبير مما هو مقدر ، فهذا يعني أن التردد البلوري يعمل بنبرة مفرطة. بمعنى آخر ، قد يعمل مع عدة ترددات أساسية.

19) اثنان BIT DECODER

تشكل هذه الدائرة وحدة فك ترميز بسيطة ثنائية البت. المدخلات عبر الخط A و B ، والمخرجات عبر السطر 0 ، 1 ، 2 ، 3.

يمكن أن يكون الإدخال A كمنطق 0 أو 1. يمكن أن يكون الإدخال B كمنطق 0 أو 1. إذا تم تطبيق كل من A و B بالمنطق 1 ، يصبح هذا عددًا ثنائيًا لـ 11 والذي يساوي Denary 3 والمخرجات عبر السطر 3 عالية'.

وبالمثل ، A ، 0 B ، 0 خط الإخراج 0. يعتمد أعلى عدد على كمية المدخلات. أكبر عداد يستخدم مدخلين هو 22-1 = 3. قد يكون من الممكن تمديد الدائرة أكثر ، على سبيل المثال إذا تم استخدام أربعة مدخلات A و B و C و D ، في هذه الحالة سيكون أعلى عدد هو 24-1 = 15 والمخرجات من 0 إلى 15.

20) دائرة مزلاج حساسة للصور

هذا بسيط الدائرة القائمة على الكاشف الضوئي الذي يستخدم اثنين من بوابات NAND لإطلاق عمل قفل مفعل في الظلام.

عندما يكون الضوء المحيط أعلى من الحد المحدد ، يظل الناتج غير متأثر وعند المنطق الصفري. عندما ينخفض ​​الظلام إلى ما دون العتبة المحددة ، فإن الإمكانات عند مدخل بوابة NAND تقوم بتبديلها إلى منطق مرتفع ، مما يؤدي بدوره إلى تثبيت الإخراج في منطق مرتفع بشكل دائم.

تؤدي إزالة الصمام الثنائي إلى إزالة ميزة الإغلاق وتعمل الآن البوابات جنبًا إلى جنب مع استجابات الضوء. بمعنى أن الناتج يذهب بالتناوب مرتفعًا ومنخفضًا استجابة لشدة الضوء على جهاز الكشف الضوئي.

21) مذبذب صوتي مزدوج

يوضح التصميم التالي كيفية إنشاء ملف مذبذب ذو نغمتين باستخدام زوجين من بوابات NAND. يتم تكوين مرحلتين من المذبذبات باستخدام بوابات NAND هذه ، إحداهما ذات تردد عالٍ باستخدام 0.22 F ، والأخرى بمذبذب منخفض التردد 0.47 uF مكثفات.

تقترن المذبذبات ببعضها البعض بطريقة تجعل مذبذب التردد المنخفض يعدل مذبذب التردد العالي. ينتج هذا ملف إخراج الصوت المغرد الذي يبدو أكثر إمتاعًا وإثارة للاهتمام من نغمة أحادية ينتجها مذبذب ذو بابين.

22) مذبذب الساعة الكريستالية

هذا شيء آخر دارة مذبذب بلورية للاستخدام مع L.S.I. 'رقاقة' ساعة IC لقاعدة 50 هرتز. يتم ضبط الإخراج عند 500 كيلو هرتز للحصول على 50 هرتز ، يجب توصيل هذا الخرج بأربعة 7490 وحدة دولية بطريقة متتالية. ثم يقسم كل 7490 الناتج اللاحق على 10 مما يتيح تقسيم إجمالي قدره 10000.

ينتج عن هذا أخيرًا ناتجًا يساوي 50 هرتز (500000 10 10 10 + 10 = 50). عادةً ما يتم الحصول على مرجع 50 هرتز من خط التيار الكهربائي ، لكن استخدام هذه الدائرة يسمح للساعة بالاستقلال عن خط التيار الكهربائي والحصول أيضًا على قاعدة زمنية تبلغ 50 هرتز بنفس الدقة.

23) تبديل المذبذب

تتكون هذه الدائرة من مولد نغمة ومرحلة تبديل. يعمل مولد النغمات بدون توقف ، ولكن بدون أي نوع من الإخراج على سماعة الأذن.

ومع ذلك ، بمجرد ظهور المنطق 0 عند بوابة الإدخال A ، فإنه يحول البوابة A إلى المنطق 1. يفتح المنطق 1 البوابة B ويسمح بتردد الصوت بالوصول إلى سماعة الأذن.

على الرغم من استخدام سماعة أذن كريستالية صغيرة هنا ، إلا أنها لا تزال قادرة على توليد صوت مرتفع بشكل مذهل. يمكن أن يتم تطبيق الدائرة مثل الجرس الذي يتميز بجانب المنبه الإلكتروني.

24) خطأ كاشف الجهد

تم تصميم هذه الدائرة لتعمل ككاشف طور من خلال أربع بوابات NAND. يقوم كاشف الطور بتحليل مدخلين ويولد جهد خطأ يتناسب مع الفرق بين ترددي الدخل.

يحول خرج الكاشف الإشارة عبر شبكة RC تتكون من مقاوم 4k7 ومكثف 0.47 فائق التوهج لإنتاج جهد خطأ في التيار المستمر. تعمل دائرة كشف الطور بشكل جيد للغاية في P.L.L. (حلقة قفل الطور).

يوضح الرسم البياني أعلاه مخطط كتلة من PL كامل. شبكة الاتصال. يتم تعزيز جهد الخطأ الناتج عن كاشف الطور لتنظيم تردد الهزاز المتعدد لـ V.C.O. (مذبذب الجهد التحكم).

ال P.L. هي تقنية مفيدة بشكل لا يصدق وهي فعالة للغاية في إزالة تشكيل FM عند 10.7 ميجاهرتز (راديو) أو 6 ميجاهرتز (صوت التلفزيون) أو لإعادة إنشاء الموجة الحاملة الفرعية 38 كيلوهرتز داخل وحدة فك ترميز ستيريو متعددة.

25) مخفف الترددات اللاسلكية

يشتمل التصميم على 4 بوابات NAND ويطبقها في وضع المروحية للتحكم في جسر الصمام الثنائي.

يتم تبديل جسر الصمام الثنائي إما لتمكين توصيل التردد اللاسلكي أو لمنع التردد اللاسلكي.

يتم تحديد مقدار التردد اللاسلكي المسموح به عبر القناة في النهاية بواسطة إشارة البوابة. يمكن أن تكون الثنائيات أي ثنائيات سيليكون عالية السرعة أو حتى 1N4148 الخاصة بنا ستعمل (انظر الرسم البياني 32).

26) مفتاح التردد المرجعي

تعمل الدائرة مع خمسة بوابات NAND لتطوير مفتاح ثنائي التردد. هنا ، يتم استخدام دارة مزلاج ثنائية الثبات جنبًا إلى جنب مع مفتاح قطب واحد لتحييد تأثير الانكسار من مفتاح SPDT. يمكن أن يكون الإخراج النهائي f1 أو f2 ، اعتمادًا على موضع SPDT.

27) فحص بيانات اثنين بت

تعمل هذه الدائرة بمفهوم نوع الكمبيوتر ويمكن استخدامها لمعرفة وظائف المنطق الأساسية التي تنشأ في الكمبيوتر ، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء.

يتم إجراء فحص الأخطاء مع إضافة بت إضافي (رقم ثنائي) في 'الكلمات' بحيث يكون المبلغ النهائي الذي يظهر في 'كلمة' الكمبيوتر فرديًا أو زوجيًا باستمرار.

يشار إلى هذه التقنية باسم 'فحص الأبوة'. تفحص الدائرة التكافؤ الفردي أو الزوجي لـ 2 بت. يمكننا أن نجد أن التصميم يشبه إلى حد بعيد دائرة كاشف خطأ الطور.

28) دائرة نصفية ثنائية

تستخدم هذه الدائرة سبع بوابات NAND لإنشاء نصف دائرة الأفعى . A0، B0 تشكل مدخلات الأرقام الثنائية. تمثل S0 و C0 خطوط الجمع والحمل. لتكون قادرًا على تعلم كيفية عمل هذه الأنواع من الدوائر ، تخيل كيف يتم تعليم الرياضيات الأساسية للأطفال. يمكنك الرجوع إلى نصف adder TRUTH الجدول أدناه.

• 0 و 0 يساوي 0
• أنا و 0 هو مجموع 1 يحمل 0.
• 0 و 1 هو مجموع 1 يحمل 0.
• أنا وأنا 10 مجموع 0 حمل 1.

1 0 لا يجب أن يخطئ في كونه 'عشرة' بدلاً من نطقه كـ 'صفر واحد' ويرمز إلى 1 × 2 ^ 1 + (0 × 2 ^ 0). تؤدي دائرتان كاملتان من نصف الأفعى بالإضافة إلى بوابة 'OR' إلى دائرة أفعى كاملة.

في الرسم البياني التالي A1 و B1 هما الرقمان الثنائي ، C0 هو الحمل من المرحلة السابقة ، S1 هو المجموع ، C1 هو الانتقال إلى المرحلة التالية.

29) NOR نصفي ADDER

تم تكوين هذه الدائرة والدوائر التالية أدناه باستخدام بوابات NOR فقط. يأتي جهاز 7402 IC مزودًا بأربعة بوابات NOR ذات دخلين.

يعمل نصف الأفعى بمساعدة خمس بوابات NOR كما هو موضح أعلاه.

خطوط الإخراج:

30) NOR GATE العنوان الكامل

يصور هذا التصميم دائرة أفعى كاملة باستخدام زوج من أنصاف بوابات NOR مع اثنين من بوابات NOR الإضافية. تعمل الدائرة بإجمالي 12 بوابة NOR وتحتاج في جميع 3nos من 7402 I. خطوط الإخراج هي:

خطوط الإدخال A و B و K.

K هو في الواقع الرقم الذي يتقدم من السطر السابق. لاحظ أن الإخراج يتم تنفيذه عن طريق اثنين من بوابات NOR التي تساوي بوابة OR واحدة. تستقر الدائرة مرة أخرى إلى نصفين إضافة إلى بوابة OR. يمكننا مقارنة هذا بالدوائر التي نوقشت سابقًا.

31) حاقن إشارة بسيط

أساسي حاقن الإشارة التي يمكن استخدامها لاختبار أعطال المعدات الصوتية أو غيرها من القضايا المتعلقة بالتردد ، يمكن إنشاؤها باستخدام بوابتين NAND. تستخدم الوحدة 4.5 فولت فولت من خلال 3 عدد من خلايا AAA 1.5 فولت على التوالي (انظر الرسم البياني 42).

يمكن بناء دائرة حاقن إشارة أخرى كما هو موضح أدناه باستخدام نصف 7413 IC. هذا أكثر موثوقية لأنه يستخدم مشغل شميت باعتباره جهاز هزاز متعدد

32) مضخم بسيط

يمكن توصيل زوج من بوابات NAND المصممة كعاكسات في سلسلة لتطوير أ مكبر صوت بسيط . يتم استخدام المقاوم 4k7 لتوليد ردود فعل سلبية في الدائرة ، على الرغم من أن هذا لا يساعد في القضاء على جميع التشوهات.

يمكن استخدام خرج مكبر الصوت مع أي مكبر صوت مصنّف عند 25 إلى 80 أوم. يمكن تجربة مكبر صوت 8 أوم على الرغم من أن ذلك قد يتسبب في ارتفاع درجة حرارة IC.

يمكن أيضًا تجربة القيم المنخفضة لـ 4k7 ولكن يمكن أن يؤدي ذلك إلى انخفاض مستوى الصوت عند الإخراج.

33) ساعة ذات سرعة منخفضة

هنا يتم استخدام مشغل Schmitt بالاقتران مع مذبذب منخفض التردد ، تحدد قيم RC تردد الدائرة. يبلغ تردد الساعة حوالي 1 هرتز أو نبضة واحدة في الثانية.

34) حلبة NAND Gate Touch Switch

يمكن استخدام اثنين فقط من NAND لصنع ملف تعمل باللمس التتابع مفتاح التحكم كما هو موضح أعلاه. التكوين الأساسي هو نفسه الذي تم شرحه سابقًا لـ RS flip ، مما يؤدي إلى تشغيل مخرجاته استجابةً للوحتي اللمس عند مدخلاتهما. يؤدي لمس لوحة اللمس 1 إلى ارتفاع الإخراج لتنشيط مرحلة سائق الترحيل ، بحيث يتم تشغيل الحمل المتصل.

عندما يتم لمس لوحة اللمس السفلية ، تقوم بإعادة ضبط الإخراج وإعادتها إلى الصفر المنطقي. يقوم هذا الإجراء بإيقاف تشغيل سائق التتابع والحمل.

35) التحكم في PWM باستخدام بوابة NAND واحدة

يمكن أيضًا استخدام بوابات NAND لتحقيق إخراج فعال للتحكم في PWM من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى.

تقوم بوابة NAND الموضحة على الجانب الأيسر بأمرين ، فهي تولد التردد المطلوب ، كما تتيح للمستخدم تغيير وقت التشغيل ووقت الإيقاف لنبضات التردد بشكل منفصل عبر صمامين ثنائيين يتحكمان في توقيت الشحن والتفريغ للمكثف C1.

تقوم الثنائيات بعزل المعلمتين وتمكن التحكم في الشحن والتفريغ لـ C1 بشكل منفصل عبر تعديلات الوعاء.

وهذا بدوره يسمح بالتحكم في PWM الناتج بشكل منفصل من خلال تعديلات الوعاء. يمكن استخدام هذا الإعداد للتحكم في سرعة محرك التيار المستمر بدقة مع الحد الأدنى من المكونات.

مضاعف الجهد باستخدام بوابات NAND

يمكن أيضًا تطبيق بوابات NAND لتحقيق الكفاءة دوائر مضاعف الجهد كما هو مبين أعلاه. يتم تكوين Nand N1 كمولد ساعة أو مولد تردد. يتم تعزيز التردد وتخزينه من خلال بوابات Nand الثلاثة المتبقية المتصلة بشكل متوازٍ.

يتم بعد ذلك تغذية الإخراج إلى مرحلة مضاعفة الجهد أو مضاعفات الصمام الثنائي لإنجاز تغيير مستوى الجهد 2X في النهاية. هنا يتم مضاعفة 5V إلى 10V ، ولكن مستوى الجهد الآخر يصل إلى 15V كحد أقصى ويمكن استخدامه أيضًا للحصول على مضاعفة الجهد المطلوب.

220V العاكس باستخدام NAND Gates

إذا كنت تعتقد أن بوابة NAND يمكن استخدامها فقط لصنع دوائر الجهد المنخفض ، فقد تكون مخطئًا. يمكن تطبيق 4011 IC واحد بسرعة لصنع قوي 12V إلى 220V العاكس كما هو مبين أعلاه.

تشكل البوابة N1 مع عناصر RC المذبذب الأساسي 50 هرتز. يجب اختيار أجزاء RC بشكل مناسب للحصول على التردد المقصود 50 هرتز أو 60 هرتز.

يتم ترتيب N2 إلى N4 كمخازن مؤقتة ومحولات بحيث ينتج الإخراج النهائي في قواعد الترانزستورات بالتناوب تيارًا متغيرًا من أجل إجراء سحب الدفع المطلوب على المحول عبر مجمعات الترانزستور.

بيزو الجرس

نظرًا لأنه يمكن تكوين بوابات NAND كمذبذبات فعالة ، فإن التطبيقات ذات الصلة واسعة. واحد من هؤلاء هو الجرس بيزو ، والتي يمكن بناؤها باستخدام 4011 IC واحد.

يمكن تخصيص مذبذبات بوابة NAND لتنفيذ العديد من أفكار الدوائر المختلفة. لم يكتمل هذا المنشور بعد ، وسيتم تحديثه بمزيد من التصميمات القائمة على بوابة NAND حسب الوقت المسموح به. إذا كان لديك شيء مثير للاهتمام يتعلق بدارات بوابة NAND ، فيرجى إخبارنا بأن تعليقاتك ستكون محل تقدير كبير.