Инвертор (логический вентиль)

Вход	Выход
А	НЕ А
0	1
1	0

Традиционный символ NOT Gate (инвертор)

Символ Международной электротехнической комиссии NOT Gate (инвертор)

В цифровой логике инвертор или вентиль НЕ - это логический вентиль, который реализует логическое отрицание . Таблица истинности показана справа.

Электронная реализация [ править ]

Схема инвертора выводит напряжение, представляющее логический уровень, противоположный его входу. Его основная функция - инвертировать подаваемый входной сигнал. Если применяемый вход низкий, то выход становится высоким, и наоборот. Инверторы могут быть сконструированы с использованием одного транзистора NMOS или одного транзистора PMOS, соединенного с резистором . Поскольку в этом подходе «резистивный сток» используется только один тип транзистора, он может быть изготовлен с низкими затратами. Однако, поскольку ток течет через резистор в одном из двух состояний, конфигурация резистивного стока имеет недостатки с точки зрения потребляемой мощности и скорости обработки. В качестве альтернативы инверторы могут быть сконструированы с использованием двух комплементарных транзисторов в CMOS.конфигурация. Эта конфигурация значительно снижает энергопотребление, поскольку один из транзисторов всегда выключен в обоих логических состояниях. ^[1] Скорость обработки также может быть улучшена за счет относительно низкого сопротивления по сравнению с устройствами типа NMOS-only или PMOS-only. Инверторы также могут быть сконструированы с биполярными переходными транзисторами (BJT) в конфигурации резистор-транзисторная логика (RTL) или транзисторно-транзисторная логика (TTL).

Цепи цифровой электроники работают при фиксированных уровнях напряжения, соответствующих логическому 0 или 1 (см. Двоичный код ). Схема инвертора служит основным логическим элементом для переключения между этими двумя уровнями напряжения. Реализация определяет фактическое напряжение, но общие уровни включают (0, +5 В) для цепей TTL.

Логический инвертор NMOS
Логический инвертор PMOS
Статический логический преобразователь CMOS
Резистор NPN – транзисторный логический преобразователь
Транзисторно-транзисторный логический инвертор NPN

Цифровой строительный блок [ править ]

На этой принципиальной схеме показано расположение логических элементов НЕ в стандартном шестнадцатеричном инвертирующем буфере КМОП 4049.

Инвертор - это основной строительный блок цифровой электроники. Мультиплексоры, декодеры, конечные автоматы и другие сложные цифровые устройства могут использовать инверторы.

Шестнадцатеричный преобразователь является интегральной схемой , которая включает в себя шесть ( гекса- ) инверторов. Например, микросхема ТТЛ 7404 с 14 контактами и микросхема КМОП 4049 с 16 контактами, 2 из которых используются для питания / реферирования, а 12 из которых используются входами и выходами шести инверторов (4049 имеет 2 контакта без подключения).

Аналитическое представление [ править ]

${\ Displaystyle f (а) = 1-а}$ аналитическое представление логического элемента НЕ:

${\ Displaystyle f (0) = 1-0 = 1}$
${\ displaystyle f (1) = 1-1 = 0}$

Альтернативы [ править ]

Если нет определенных ворот НЕ, их можно сделать из универсальных ворот И-НЕ или ИЛИ-НЕ . ^[2]

Желаемые ворота	Конструкция NAND	Строительство NOR

Измерение производительности [ править ]

Кривая передачи напряжения для инвертора 20 мкм, изготовленного в Университете штата Северная Каролина .

Качество цифрового инвертора часто измеряется с помощью кривой передачи напряжения (VTC), которая представляет собой график зависимости выходного напряжения от входного напряжения. Из такого графика могут быть получены параметры устройства, включая устойчивость к шуму, усиление и рабочие логические уровни.

В идеале, VTC выглядит как перевернутая ступенчатой функция - это будет означать , точное переключение между на и от - но в реальных устройствах, постепенный переход существует область. VTC показывает, что при низком входном напряжении схема выводит высокое напряжение; для высокого входного сигнала выход сужается к низкому уровню. Наклон этой переходной области является мерой качества - крутые (близкие к бесконечности) наклоны обеспечивают точное переключение.

Устойчивость к шуму можно измерить путем сравнения минимального входного сигнала с максимальным выходным сигналом для каждой области работы (вкл / выкл).

См. Также [ править ]

Контролируемые ворота НЕ
И ворота
ИЛИ ворота
Ворота NAND
Ворота NOR
Ворота XOR
XNOR ворота
НЕОБХОДИМО ворота
Булева алгебра
Логический вентиль

Ссылки [ править ]

^ Наир, Б. Somanathan (2002). Цифровая электроника и логический дизайн . PHI Learning Pvt. ООО п. 240. ISBN 9788120319561.
^ М. Моррис, Мано; Р. Кайм, Чарльз (2004). Основы логики и компьютерного дизайна (3-е изд.). Прентис Холл. п. 73. ISBN 0133760634.

Внешние ссылки [ править ]

Не все о схемах
Техническое описание: Шестнадцатеричный буфер / преобразователь CMOS

[1] Наир, Б. Somanathan (2002). Цифровая электроника и логический дизайн . PHI Learning Pvt. ООО п. 240. ISBN 9788120319561.

[2] М. Моррис, Мано; Р. Кайм, Чарльз (2004). Основы логики и компьютерного дизайна (3-е изд.). Прентис Холл. п. 73. ISBN 0133760634.

[1]

vтеЛогические связки
Тавтология / Истина ${\ displaystyle \ top}$
Альтернативное отрицание ( шлюз NAND ) ${\ displaystyle \ uparrow}$ Обратное значение ${\ displaystyle \ leftarrow}$ Значение ( ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ворота ) ${\ displaystyle \ rightarrow}$ Дизъюнкция ( ворота ИЛИ ) ${\ displaystyle \ lor}$
Отрицание ( НЕ ворота ) ${\ displaystyle \ neg}$ Эксклюзивное или ( ворота XOR ) ${\ displaystyle \ not \ leftrightarrow}$ Бикондиционный ( вентиль XNOR ) ${\ displaystyle \ leftrightarrow}$ Заявление ( цифровой буфер )
Совместное отрицание ( ворота NOR ) ${\ displaystyle \ downarrow}$ Неимпликация ( NIMPLY gate ) ${\ displaystyle \ nrightarrow}$ Конверс без импликации ${\ displaystyle \ nleftarrow}$ Соединение ( ворота И ) ${\ displaystyle \ land}$
Противоречие / ложь ${\ displaystyle \ bot}$
Философский портал