Einfache Schaltungen mit IC 7400 NAND Gates

In diesem Artikel werden wir viele verschiedene Schaltungsideen diskutieren, die unter Verwendung von NAND-Gattern von ICs wie IC 7400, IC 7413, IC 4011 und IC 4093 usw. erstellt wurden.

IC 7400, IC 7413 Technische Daten

Die ICs 7400 und 7413 sind 14-polige DIL-ICs oder '14 -polige Dual-In-Line-integrierte Schaltkreise ', wobei Pin 14 die positive Versorgung V + und Pin 7 der negative, Masse- oder 0-V-Pin ist.

Die Versorgungseingänge zu den Pins 14 und 7 sind der Einfachheit halber in den Zeichnungen nicht dargestellt. Es wird jedoch empfohlen, die Anschlüsse dieser Pins nicht zu vergessen, da sonst die Schaltung einfach nicht funktioniert!

Alle Stromkreise arbeiten mit einer 4,5-V- oder 6-V-Gleichstromversorgung, die typische Spannung kann jedoch 5 Volt betragen. Eine netzbetriebene geregelte 5-V-Versorgung kann über eine Reihe von Optionen erhalten werden.

Die 4 Tore eines 7400 sind mit ihren Spezifikationen genau gleich:

• Gate A Pin 1, 2 Eingänge, Pin 3 Ausgang
• Gate B Pin 4, 5 Eingänge, Pin 6 Ausgang
• Gate C Pin 10, 9 Eingänge, Pin 8 Ausgang
• Gate D Pins 13, 12 Eingänge, Pin 11 Ausgang

Möglicherweise finden Sie eine bestimmte Schaltung, die einen Oszillator anzeigt, der die Gatter A und B anwendet. Dies bedeutet jedoch auch, dass derselbe auch ohne Probleme mit den Gattern A und C, B und C oder C und D entworfen werden kann.

Abbildung 1 zeigt die Logikschaltung Ihres 7400 I.C. Abbildung 2 zeigt die logische symbolische Darstellung für nur ein Gatter, wobei jedes einzelne Gatter normalerweise ein NAND-Gatter mit zwei Eingängen ist.

Die interne Konfiguration mit einem einzelnen Gate ist in Abbildung 3 dargestellt. Der 7400 ist ein TTL-Logik-Wechselstrom, dh er arbeitet mit 'Transistor-Transistor-Logik'. Jedes einzelne Gate verwendet vier Transistoren, jeder 7400 besteht aus 4 x 4 = 16 Transistoren.

Die Logikgatter enthalten je nach Binärsystem ein Zustandspaar, 1 oder 'Hoch', typischerweise 4 Volt, und 0 (Null) oder 'Niedrig', typischerweise 0 Volt. Falls kein Gate-Terminal verwendet wird. das kann einem 1-Eingang entsprechen.

Dies bedeutet, dass sich ein offener Gate-Pin auf einem 'hohen' Pegel befindet. Wenn ein Gate-Eingangspin mit der Masse- oder 0-Volt-Leitung verbunden ist, wird der Eingang 0 oder logisch niedrig.

Ein NAND-Gatter ist tatsächlich eine Mischung aus 'NOT- und AND'-Gatter, wenn beide Eingänge (und Funktionen) auf logisch 1 sind. Der Ausgang ist ein NICHT-Gatterausgang, der 1 ist.

Der Ausgang eines NOT-Gatters ist 0 V als Reaktion auf ein 1-Eingangssignal oder einen + Versorgungseingang, was bedeutet, dass der Ausgang logisch Null ist, wenn der Eingang auf + Versorgungspegel liegt.

Bei einem NAND-Gatter, wenn beide Eingänge logisch 0 sind, wird der Ausgang zu logisch 1, was genau wie eine NICHT-Gatterantwort ist. Es kann schwierig sein, genau zu verstehen, warum der Ausgang 1 ist, wenn die Eingänge auf 0 gehalten werden, und umgekehrt.

Dies kann auf diese Weise erklärt werden

Für eine Zustandsumschaltung muss eine UND-Funktion zustande kommen, dh jeder Eingang muss sich für das Umschalten des Zustands umwandeln.

Dies geschieht nur, wenn die beiden Eingänge durch 0 auf 1 schalten. Die 7400-Gatter sind 2 Eingangs-NAND-Gatter, jedoch können 3 Eingangs-NAND-Gatter 7410 IC, 4 Eingangs-NAND-Gatter 7420 und auch ein 8-Eingangs-NAND-Gatter 7430 ebenfalls leicht vom Markt bezogen werden .

In Bezug auf den 7430 schaltet sein 8-Eingangs-Gate nur dann in den Zustand, wenn jeder der 8 Eingänge entweder 1 oder 0 ist.

Wenn die 8 Eingänge des 7430 1,1,1,1,1,1,1,0 sind, bleibt der Ausgang weiterhin 1. Die Zustandsänderung erfolgt nicht, solange nicht alle 8 Eingänge die identische Logik haben .

Sobald sich der letzte Eingang von 0 auf 1 ändert, ändert sich der Ausgang von 1 auf 0. Die Technik, die eine Zustandsänderung verursacht, ist ein entscheidender Aspekt, um die Funktionalität von Logikschaltungen zu verstehen.

Die Anzahl der Pins, die ein Logik-IC üblicherweise haben kann, beträgt 14 oder 16. Ein 7400 besteht aus vier NAND-Gattern mit 2 Eingangspins und 1 Ausgangspin für jedes der Gatter sowie einem Paar von Pins für die Stromversorgungseingänge Pin 14 und Pin 7.

IC 7400 Familie

Die anderen Mitglieder der 7400-Familie verfügen möglicherweise über eine höhere Anzahl von Eingangsstiften, z. B. 3 Eingangs-NAND-Gatter, 4 Eingangs-NAND-Gatter und das 8-Eingangs-NAND-Gatter mit mehr Eingangskombinationsoptionen für jedes Gatter. Beispielsweise ist der IC 7410 eine Variante von 3-Eingangs-NAND-Gattern oder einem 'Dreifach-3-Eingangs-NAND-Gatter'.

Der IC 7420 ist eine Variante von 4-Eingangs-NAND-Gattern und wird auch als 'Dual-4-Eingangs-NAND-Gatter' bezeichnet, während der IC 7430 ein Mitglied mit 8 Eingängen ist und als 8-Eingangs-NAND-Gatter bekannt ist.

Grundlegende NAND-Gate-Verbindungen

Während der IC 7400 nur über NAND-Gatter verfügt, können die NAND-Gatter auf verschiedene Arten verbunden werden.

Dies ermöglicht es uns, sie in andere Formen von Toren umzuwandeln, wie zum Beispiel:
(1) ein Wechselrichter oder ein NICHT-Gatter
(2) ein UND-Gatter
(3) ein ODER-Gatter
(4) NOR-Gatter.

Der IC 7402 ähnelt dem 7400, besteht jedoch aus 4 NOR-Gattern. Ebenso wie NAND eine Kombination aus 'NOT plus AND' ist, ist NOR eine Mischung aus 'NOT plus OR'.

Der 7400 ist ein äußerst anpassungsfähiger IC, wie aus dem Bereich der Schaltkreise im Anwendungshandbuch hervorgeht.

Um Ihnen zu helfen, die Funktionalität eines NAND-Gatters vollständig zu erfassen, wurde oben eine TRUTH-Tabelle für ein NAND-Gatter mit 2 Eingängen gezeigt.

Äquivalente Wahrheitstabellen können für nahezu jedes Logikgatter ausgewertet werden. Die Wahrheitstabelle für ein Gate mit 8 Eingängen wie das 7430 ist etwas komplexer.

So testen Sie ein NAND-Gate

Um einen 7400 IC zu überprüfen, können Sie die Pins 14 und 7 mit Strom versorgen. Lassen Sie die Pins 1 und 2 an die positive Versorgung angeschlossen. Dies zeigt den Ausgang als 0 an.

Schließen Sie anschließend Pin 1 an 0 Volt an, ohne die Verbindung von Pin 2 zu ändern. Dadurch werden die Eingänge 1, 0. Dadurch wird der Ausgang 1 und die LED leuchtet auf. Tauschen Sie nun einfach die Verbindungen von Pin 1 und Pin 2 aus, sodass die Eingänge 0, 1 werden. Dadurch wird der Ausgang auf logisch 1 geschaltet und die LED ausgeschaltet.

Verbinden Sie im letzten Schritt beide Eingangspins 1 und 2 mit Masse oder 0 Volt, so dass die Eingänge logisch 0, 0 sind. Dadurch wird der Ausgang erneut auf logisch hoch oder 1 geschaltet und die LED eingeschaltet. Das Leuchten der LED zeigt den Logikpegel 1 an.

Wenn die LED AUS ist, deutet dies auf einen Logikpegel 0 hin. Die Analyse könnte für die Gatter B, C und D wiederholt werden.

Hinweis: Jeder der hier bewährten Schaltkreise arbeitet mit 1 / 4W 5% Widerständen - alle Elektrolytkondensatoren haben im Allgemeinen eine Nennspannung von 25V.

Wenn eine Schaltung nicht funktioniert, können Sie sich die Verbindungen ansehen. Die Möglichkeit eines fehlerhaften IC ist im Vergleich zu einer falschen Verbindung der Pins höchst unwahrscheinlich. Diese unten gezeigten Verbindungen eines NAND-Gatters sind möglicherweise die grundlegendsten und funktionieren unter Verwendung von nur 1 Gatter eines 7400.

1) NICHT Gate von einem NAND Gate

Wenn die Eingangspins a eines NAND-Gatters miteinander kurzgeschlossen werden, arbeitet die Schaltung wie ein Inverter, was bedeutet, dass die Ausgangslogik immer das Gegenteil des Eingangs zeigt.

Wenn die kurzgeschlossenen Eingangspins des Gates mit 0 V verbunden sind, wird der Ausgang zu 1 und umgekehrt. Da die 'NOT'-Konfiguration eine entgegengesetzte Antwort über die Eingangs- und Ausgangspins liefert, daher der Name NOT Gate. Dieser Satz ist eigentlich technisch angemessen.

2) Erstellen eines UND-Gatters aus einem NAND-Gatter

Da ein NAND-Gatter auch eine Art 'NICHT UND'-Gatter ist, verwandelt sich die Schaltung in ein' NICHT NICHT UND'-Gatter, falls nach einem NAND-Gatter ein 'NICHT'-Gatter eingeführt wird.

Ein paar Negative ergeben ein Positiv (ein Begriff, der auch in mathematischen Konzepten beliebt ist). Die Schaltung ist jetzt wie oben gezeigt zu einem UND-Gatter geworden.

3) Erstellen eines ODER-Gatters aus NAND-Toren

Das Einfügen eines NOT-Gatters vor jedem NAND-Gate-Eingang erzeugt ein ODER-Gatter, wie oben gezeigt. Dies ist normalerweise ein ODER-Gatter mit 2 Eingängen.

4) Erstellen eines NOR-Gatters aus NAND-Gates

Im vorherigen Entwurf haben wir ein ODER-Gatter aus NAND-Gattern erstellt. Ein NOR-Gatter wird tatsächlich zu einem NICHT-ODER-Gatter, wenn wir ein zusätzliches NICHT-Gatter direkt nach einem ODER-Gatter hinzufügen, wie oben gezeigt.

5) Logic Level Tester

Diese auf Logikpegel getestete Schaltung kann durch ein einzelnes 7400-NAND-Gatter als Inverter oder NICHT-Gatter zum Anzeigen von Logikpegeln erzeugt werden. Ein paar rote LEDs werden verwendet, um die Logikpegel zwischen LED 1 und LED 2 zu unterscheiden.

Der LED-Pin, der länger ist, wird zur Kathode oder zum negativen Pin der LED. Wenn sich der Eingang auf Logikpegel 1 oder HIGH befindet, leuchtet LED 1 auf natürliche Weise.

Der Pin 3, der der Ausgangspin ist, ist das Gegenteil des Eingangs bei logisch 0, wodurch die LED 2 AUS bleibt. Wenn der Eingang eine logische 0 erhält, schaltet sich LED 1 auf natürliche Weise aus, aber LED 2 leuchtet jetzt aufgrund der entgegengesetzten Reaktion des Gates.

6) BISTABLE LATCH (S. R. FLIP-FLOP)

Diese Schaltung verwendet ein paar kreuzgekoppelte NAND-Gatter, um eine bistabile S-R-Latch-Schaltung herzustellen.

Die Ausgänge sind mit Q und 0 gekennzeichnet. Die Zeile über Q bedeutet NOT. Die 2 Ausgänge Q und 0 wirken wie Komplemente. Das heißt, wenn Q den logischen Pegel 1 erreicht, wird Q 0, wenn Q 0 ist, Q wird 1.

Die Schaltung könnte durch einen geeigneten Eingangsimpuls in beide stabilen Zustände aktiviert werden. Dies ermöglicht der Schaltung im Wesentlichen eine 'Speicher' -Funktion und erzeugt daraus einen supereinfachen 1-Bit-Datenspeicherchip (eine Binärziffer).

Die beiden Eingänge sind mit S und R oder Set and Reset gekennzeichnet, daher ist diese Schaltung normalerweise als S.R.F.F. (( Set Reset Flip-Flop ). Diese Schaltung kann sehr nützlich sein und wird in einer Reihe von Schaltungen angewendet.

DER S-R FLIP-FLOP RECHTECKIGE WELLENGENERATOR

Die SR-Flip-Flop-Schaltung kann so konfiguriert werden, dass sie wie ein Rechteckwellengenerator arbeitet. Wenn der F.F. Wird eine Sinuswelle angelegt, beispielsweise von einem 12-V-Wechselstrom von einem Transformator mit einem Spitzen-Spitzen-Bereich von mindestens 2 Volt, erzeugt der Ausgang Rechteckwellen mit einer Spitze-Spitze, die der Vcc-Spannung entspricht.

Es ist zu erwarten, dass diese Rechteckwelle aufgrund der extrem schnellen Anstiegs- und Abfallzeiten des IC eine perfekt quadratische Form hat. Der Inverter- oder NOT-Gate-Ausgang, der den R-Eingang speist, führt dazu, dass komplementäre EIN / AUS-Eingänge über die R- und S-Eingänge der Schaltung erzeugt werden.

8) SCHALTERKONTAKT BOUNCE ELIMINATOR

In dieser Schaltung kann ein S-R FLIP-FLOP als Schaltkontakt-Bounce-Eliminator angesehen werden.

Immer wenn Schaltkontakte geschlossen sind, springen die Kontakte aufgrund mechanischer Beanspruchung und Druck einige Male schnell dazwischen.

Dies führt hauptsächlich zur Erzeugung von Störspitzen, die Störungen und einen fehlerhaften Schaltungsbetrieb verursachen können.

Die obige Schaltung schließt diese Möglichkeit aus. Wenn die Kontakte anfänglich schließen, wird die Schaltung zwischengespeichert, und aufgrund dessen erzeugt die Störung durch Kontaktsprung keinen Effekt auf das Flip-Flop.

9) MANUELLE UHR

Dies ist eine weitere Variante der achten Schaltung. Für das Experimentieren mit Schaltungen wie Halbaddierern oder anderen Logikschaltungen ist es wirklich notwendig, die Schaltung analysieren zu können, da sie jeweils mit einem einzelnen Impuls arbeitet. Dies könnte durch die Anwendung einer handbetätigten Uhr erreicht werden.

Immer wenn der Schalter umgeschaltet wird, wird am Ausgang ein einzelner Auslöser angezeigt. Die Schaltung funktioniert sehr gut mit einem Binärzähler. Immer wenn der Schalter umgeschaltet wird, kann aufgrund der Anti-Bounce-Funktion der Schaltung jeweils nur ein Impuls auftreten, sodass die Zählung jeweils um einen Trigger fortgesetzt werden kann.

10) S-R FLIP-FLOP MIT SPEICHER

Diese Schaltung ist mit dem grundlegenden S-R Flip-Flop ausgelegt. Die Ausgabe wird durch die letzte Eingabe bestimmt. D zeigt den DATA-Eingang an.

Ein Aktivierungsimpuls wird erforderlich, um die Gatter B und C zu aktivieren. Q bildet den identischen Logikpegel wie D, dh dies nimmt den Wert von D an und befindet sich weiterhin in diesem Zustand (siehe Bild 14).

Die PIN-Nummern sind der Einfachheit halber nicht angegeben. Alle 5 Gates sind NAND mit 2 Eingängen, ein paar 7400 werden benötigt. Das obige Diagramm bezeichnet nur eine Logikschaltung, kann jedoch schnell in ein Schaltbild umgewandelt werden.

Dies rationalisiert Diagramme, die große Mengen von enthalten Logikgatter zu arbeiten mit. Das Freigabesignal könnte ein Impuls aus der zuvor erläuterten 'manuellen Taktschaltung' sein.

Die Schaltung funktioniert immer dann, wenn ein 'CLOCK'-Signal angelegt wird. Dies ist normalerweise ein Grundprinzip, das in allen computerbezogenen Anwendungen angewendet wird. Die oben erläuterten Schaltungspaare können mit nur zwei miteinander verdrahteten 7400-ICs aufgebaut werden.

11) UHRGESTEUERTES FLIP-FLOP

Dies ist tatsächlich eine andere Art von SR-Flip-Flop mit Speicher. Der Dateneingang wird mit einem Taktsignal geregelt, der Ausgang über das S-R Flip-Flop wird ebenfalls durch den Takt geregelt.

Dieses Flip-Flop funktioniert gut wie ein Speicherregister. Die Uhr ist eigentlich eine Hauptsteuerung für die Eingangs- und Ausgangsbewegung von Impulsen.

12) HOCHGESCHWINDIGKEITSPULSANZEIGE UND -DETEKTOR

Diese spezielle Schaltung wurde unter Verwendung des S-R Flip-Flops entworfen und ist es gewohnt, einen bestimmten Impuls innerhalb einer Logikschaltung zu erfassen und anzuzeigen.

Dieser Impuls speichert die Schaltung, der Ausgang wird dann an den Wechselrichtereingang angelegt, wodurch die rote LED leuchtet.

Die Schaltung befindet sich weiterhin in diesem bestimmten Zustand, bis sie durch Umschalten des Schaltkreises beseitigt wird einpoliger Schalter, Rücksetzschalter .

13) 'SNAP!' INDIKATOR

Diese Schaltung zeigt, wie der S-R Flip-Flop auf andere Weise verwendet wird. Hier zwei Flip-Flops werden durch 7 NAND-Gatter eingebaut.

Die grundlegende Theorie in dieser Schaltung ist die Anwendung von S-R-Flipflops und der INHIBIT-Leitungen. SI und S2 bilden die Schalter, die die Flip-Flops steuern.

In dem Moment, in dem das Flip-Flop die betreffende LED einrastet, schaltet es sich ein und das komplementäre Flip-Flop wird daran gehindert, zu verriegeln. Wenn die Schalter in Form von Drucktasten vorliegen, führt das Loslassen der Taste zum Zurücksetzen des Stromkreises. Die verwendeten Dioden sind 0A91 oder andere Dioden wie 1N4148.

• Die Tore A, B, C bilden die Bühne für S1 und LED 1.
• Die Tore D, E, F bilden die Stufe für S2 und LED 2.
• Gate G bestätigt, dass die Zeilen INHIBIT und INHIBIT wie komplementäre Paare funktionieren.

14) AUDIO-OSZILLATOR MIT NIEDRIGER FREQUENZ

Die Schaltung verwendet zwei NAND-Gatter, die als Inverter verbunden und kreuzgekoppelt sind, um einen stabilen Multivibrator zu bilden.

Die Frequenz kann geändert werden, indem der Wert von CI und C2 (niedrigere Frequenz) erhöht oder der Wert von C1 und C2 (höhere Frequenz) verringert wird. Wie Elektrolytkondensator Stellen Sie sicher, dass die Polaritätsverbindung korrekt ist.

Die Schaltungen fünfzehn, sechzehn und siebzehn sind ebenfalls Arten von Niederfrequenzoszillatoren, die aus der Schaltung vierzehn erzeugt werden. In diesen Schaltkreisen ist der Ausgang jedoch so konfiguriert, dass die LEDs blinken.

Wir können beobachten, dass alle diese Schaltungen einander ziemlich ähnlich sind. Wenn in dieser Schaltung jedoch eine LED am Ausgang verwendet wird, blinkt die LED sehr schnell, was für unsere Augen aufgrund der anhaltenden Sicht praktisch nicht zu unterscheiden ist. Dieses Prinzip wird in verwendet Taschenrechner .

15) TWIN LED FLASHER

Hier integrieren wir ein paar NAND-Gatter, um einen sehr niederfrequenten Oszillator zu erzeugen. Das Design steuert zwei rote LEDs Die LEDs blinken bei abwechselndem EIN-AUS-Umschalten.

Die Schaltung arbeitet mit zwei NAND-Gattern, die verbleibenden zwei Gatter des IC könnten zusätzlich innerhalb derselben Schaltung verwendet werden. Für diese zweite Schaltung könnten unterschiedliche Kondensatorwerte verwendet werden, um eine alternative LED-Blinkerstufe zu erzeugen. Kondensatoren mit höherem Wert führen dazu, dass die LEDs langsamer blinken und umgekehrt.

16) EINFACHES LED-STROBOSKOP

Dieses spezielle Design wird aus der Schaltung 15 hergestellt, die wie ein Stroboskop mit geringer Leistung funktioniert. Die Schaltung ist in der Tat eine hohe Geschwindigkeit LED Blinker . Die rote LED zuckt schnell, aber das Auge hat Schwierigkeiten, die spezifischen Blitze zu unterscheiden (aufgrund der anhaltenden Sicht).

Es ist nicht zu erwarten, dass das Ausgangslicht zu stark ist, was bedeutet, dass das Stroboskop nur bei Dunkelheit und nicht tagsüber besser funktioniert.

Die ganged variablen Widerstände werden verwendet, um die Frequenz des Blitzes so zu variieren, dass die Stroboskop kann leicht für jede gewünschte Blitzrate eingestellt werden.

Das Stroboskop arbeitet sehr gut bei höheren Frequenzen, indem der Zeitkondensatorwert geändert wird. Die LED, die eigentlich eine Diode ist, kann problemlos sehr hohe Frequenzen unterstützen. Wir empfehlen, dass es möglicherweise angewendet werden kann, um Bilder mit extrem hoher Geschwindigkeit über diese Schaltung aufzunehmen.

17) NIEDRIGE HYSTERESE SCHMITT TRIGGER

Zwei NAND-Gatter können wie folgt konfiguriert werden Schmitt-Trigger um dieses spezifische Design zu erstellen. Um mit dieser Schaltung zu experimentieren, möchten Sie möglicherweise R1 optimieren, für das positioniert ist Hystereseeffekt .

18) GRUNDLEGENDER FREQUENZKRISTALLOSZILLATOR

Diese Schaltung ist als kristallgesteuerter Oszillator aufgebaut. Ein Paar von Gattern ist als Wechselrichter verdrahtet, die Widerstände liefern die richtige Vorspannung für die zugehörigen Tore. Das 3. Gate ist wie ein 'Puffer' konfiguriert, der ein Überladen der Oszillatorstufe verhindert.

Denken Sie daran, dass ein Kristall, wenn er in dieser bestimmten Schaltung verwendet wird, mit seiner Grundfrequenz schwingt, was bedeutet, dass er nicht mit seiner harmonischen oder Obertonfrequenz schwingt.

Wenn die Schaltung mit einer erheblich reduzierten Frequenz als geschätzt arbeitet, würde dies bedeuten, dass die Kristallfrequenz mit einem Oberton arbeitet. Mit anderen Worten, es kann mit mehreren Grundfrequenzen arbeiten.

19) ZWEI-BIT-DECODER

Diese Schaltung bildet einen einfachen Zwei-Bit-Decoder. Die Eingänge befinden sich in der Leitung A und B, die Ausgänge in der Leitung 0, 1, 2, 3.

Eingang A kann als logische 0 oder 1 sein. Eingang B kann als logische 0 oder 1 sein. Wenn A und B beide mit logischer 1 angelegt werden, wird dies zu einer Binärzahl von 11, die gleich Denary 3 ist, und der Ausgang über Leitung 3 ist hoch'.

Ebenso A, 0 B, 0 Ausgabezeile 0. Die höchste Anzahl basiert auf der Anzahl der Eingaben. Der größte Zähler mit 2 Eingängen ist 22 - 1 = 3. Es kann möglich sein, die Schaltung weiter zu erweitern, wenn beispielsweise vier Eingänge A, B, C und D verwendet wurden. In diesem Fall beträgt die höchste Anzahl 24 - 1 = 15 und die Ausgänge sind von 0 bis 15.

20) FOTO-EMPFINDLICHER VERRIEGELUNGSKREIS

Das ist einfach Fotodetektor-basierte Schaltung Dabei werden einige NAND-Gatter verwendet, um eine durch Dunkelheit aktivierte Verriegelungsaktion auszulösen.

Wenn das Umgebungslicht höher als der eingestellte Schwellenwert ist, bleibt der Ausgang unbeeinflusst und auf Null logisch. Wenn die Dunkelheit unter den eingestellten Schwellenwert fällt, schaltet das Potential am Eingang des NAND-Gatters ihn auf logisch hoch um, wodurch der Ausgang dauerhaft in einen hohen logischen Wert zwischengespeichert wird.

Durch Entfernen der Diode wird die Verriegelungsfunktion entfernt, und jetzt arbeiten die Gates zusammen mit den Lichtantworten. Dies bedeutet, dass die Ausgabe in Reaktion auf die Lichtintensitäten auf dem Fotodetektor abwechselnd auf Hoch und NIEDRIG geht.

21) TWIN TONE AUDIO OSCILLATOR

Das nächste Design zeigt, wie man ein a baut Zweitonoszillator unter Verwendung von zwei Paaren von NAND-Gattern. Mit diesen NAND-Gattern werden zwei Oszillatorstufen konfiguriert, von denen eine eine Hochfrequenz mit 0,22 uF und die andere einen Niederfrequenzoszillator mit 0,47 uF Kondensatoren aufweist.

Die Oszillatoren sind so miteinander gekoppelt, dass der Niederfrequenzoszillator den Hochfrequenzoszillator moduliert. Dies erzeugt eine Warbling-Tonausgabe Das klingt angenehmer und interessanter als ein Monoton, der von einem 2-Gate-Oszillator erzeugt wird.

22) KRISTALLUHR-OSZILLATOR

Das ist eine andere kristallbasierte Oszillatorschaltung zur Verwendung mit einem L.S.I. IC-Takt 'Chip' für eine 50-Hz-Basis. Der Ausgang ist auf 500 kHz eingestellt, um 50 Hz zu erhalten. Dieser Ausgang muss kaskadiert mit vier 7490 I.C. verbunden werden. Jeder 7490 teilt dann die nachfolgende Ausgabe durch 10, was eine Gesamtaufteilung von 10.000 ermöglicht.

Dies erzeugt schließlich einen Ausgang von 50 Hz (500.000 10 ÷ 10 ÷ 10+ 10 = 50). Die 50-Hz-Referenz wird normalerweise von der Netzleitung erfasst, aber durch Verwendung dieser Schaltung kann die Uhr unabhängig von der Netzleitung sein und auch eine ebenso genaue 50-Hz-Zeitbasis erhalten.

23) GESCHALTETER OSZILLATOR

Diese Schaltung besteht aus einem Tongenerator und einer Schaltstufe. Der Tongenerator arbeitet ohne Unterbrechung, jedoch ohne Ausgabe am Ohrhörer.

Sobald jedoch eine logische 0 am Eingangsgatter A erscheint, invertiert sie das Gatter A in eine logische 1. Die logische 1 öffnet das Gatter B und die Schallfrequenz kann den Hörer erreichen.

Obwohl hier ein winziger Kristallohrhörer verwendet wird, kann dieser dennoch einen erstaunlich lauten Klang erzeugen. Die Schaltung könnte möglicherweise wie ein Summer angewendet werden, der neben einem elektronischen Wecker I.C.

24) FEHLERSPANNUNGSMELDER

Diese Schaltung ist als Phasendetektor durch vier NAND-Gatter ausgelegt. Der Phasendetektor analysiert zwei Eingänge und erzeugt eine Fehlerspannung, die proportional zur Differenz zwischen den beiden Eingangsfrequenzen ist.

Der Detektorausgang wandelt das Signal über ein RC-Netzwerk um, das aus einem 4k7-Widerstand und einem 0,47 uF-Kondensator besteht, um eine DC-Fehlerspannung zu erzeugen. Die Phasendetektorschaltung funktioniert sehr gut in einem P.L.L. Anwendungen (Phasenregelkreis).

Das obige Diagramm zeigt ein Blockdiagramm eines vollständigen P.L.L. Netzwerk. Die vom Phasendetektor erzeugte Fehlerspannung wird erhöht, um die Multivibratorfrequenz des V.C.O. (spannungsgesteuerter Oszillator).

Die P.L.L. ist eine unglaublich nützliche Technik und sehr effektiv bei der F.M.-Demodulation bei 10,7 MHz (Radio) oder 6 MHz (TV-Sound) oder bei der Wiederherstellung des 38-kHz-Unterträgers in einem Stereo-Multiplex-Decoder.

25) HF-Dämpfer

Das Design enthält 4 NAND-Gatter und wendet diese in einem Chopper-Modus zur Steuerung der Diodenbrücke an.

Die Diodenbrücke schaltet entweder zum Ermöglichen der Leitung der HF oder zum Blockieren der HF.

Wie viel HF durch den Kanal erlaubt ist, wird letztendlich durch das Ansteuersignal bestimmt. Die Dioden können beliebige Hochgeschwindigkeits-Siliziumdioden sein, oder sogar unsere eigene 1N4148 funktioniert (siehe Abbildung 32).

26) REFERENZFREQUENZSCHALTER

Die Schaltung arbeitet mit fünf NAND-Gattern zur Entwicklung eines 2-Frequenz-Schalters. Hier wird eine bistabile Latch-Schaltung zusammen mit einem einpoligen Schalter verwendet, um den Entprelleffekt vom SPDT-Schalter zu neutralisieren. Die endgültige Ausgabe kann je nach Position des SPDT f1 oder f2 sein.

27) ZWEI-BIT-DATENPRÜFUNG

Diese Schaltung arbeitet mit einem Computertypkonzept und kann verwendet werden, um die grundlegenden Logikfunktionen zu lernen, die in einem Computer auftreten und zu Fehlern führen.

Das Überprüfen von Fehlern wird durch Hinzufügen eines zusätzlichen Bits (Binärziffer) in 'Wörtern' durchgeführt, damit der endgültige Betrag, der in einem 'Wort' eines Computers erscheint, durchweg ungerade oder gerade ist.

Diese Technik wird als 'PARITY CHECK' bezeichnet. Die Schaltung untersucht die ungerade oder gerade Parität für 2 Bits. Wir können feststellen, dass das Design der Phasenfehlerdetektorschaltung ziemlich ähnlich ist.

28) BINARY HALF ADDER CIRCUIT

Diese Schaltung verwendet sieben NAND-Gatter, um ein zu erzeugen Halbaddiererschaltung . A0, B0 bilden die binären Zifferneingänge. S0, C0 repräsentieren die Summen- und Übertragsleitungen. Um zu lernen, wie diese Arten von Schaltkreisen funktionieren, stellen Sie sich vor, wie grundlegende Mathematik für Kinder erzogen wird. Sie können sich auf die unten stehende TRUTH-Tabelle des Halbaddierers beziehen.

• 0 und 0 ist 0
• Ich und 0 ist ich Summe 1 tragen 0.
• 0 und 1 ist ich Summe 1 tragen 0.
• Ich und ich sind 10 Summe 0 tragen 1.

1 0 sollte nicht als 'zehn' verwechselt werden, sondern wird als 'eins null' ausgesprochen und symbolisiert 1 x 2 ^ 1 + (0 x 2 ^ 0). Zwei ganze Halbaddiererschaltungen zusätzlich zu einem ODER-Gatter führen zu einer Volladdiererschaltung.

In dem folgenden Diagramm sind A1 und B1 die Binärziffern, C0 ist der Übertrag von der vorherigen Stufe, S1 wird die Summe, C1 ist der Übertrag zur nächsten Stufe.

29) NOR GATE HALF ADDER

Diese und die folgenden Schaltungen werden nur mit NOR-Gattern konfiguriert. Der 7402 IC verfügt über vier NOR-Gatter mit zwei Eingängen.

Der Halbaddierer arbeitet mit Hilfe von fünf NOR-Gattern, wie oben dargestellt.

Ausgangsleitungen:

30) NOR GATE FULL ADDER

Dieses Design zeigt eine Volladdiererschaltung unter Verwendung eines Paares von NOR-Gatter-Halbaddierern zusammen mit ein paar zusätzlichen NOR-Gattern. Die Schaltung arbeitet mit insgesamt 12 NOR-Gattern und benötigt in allen 3nos von 7402 I.C.s. Die Ausgangsleitungen sind:

Eingangsleitungen A, B und K.

K ist tatsächlich die Ziffer, die von der vorherigen Zeile übernommen wird. Beachten Sie, dass der Ausgang über ein paar NOR-Gatter implementiert wird, die einem einzelnen ODER-Gatter entsprechen. Die Schaltung setzt sich zusätzlich zu einem ODER-Gatter auf zwei Halbaddierer zurück. Wir können dies mit unseren zuvor diskutierten Schaltungen vergleichen.

31) EINFACHER SIGNALINJEKTOR

Eine grundlegende Signalinjektor Mit zwei NAND-Gattern können Audiogerätefehler oder andere frequenzbezogene Probleme getestet werden. Das Gerät verwendet 4,5 V Volt bis 3 nos 1,5 V AAA-Zellen in Reihe (siehe Abbildung 42).

Eine andere Signalinjektorschaltung kann wie unten gezeigt unter Verwendung eines halben 7413-IC aufgebaut werden. Dies ist zuverlässiger, da ein Schmitt-Trigger als Multivibrator verwendet wird

32) EINFACHER VERSTÄRKER

Ein Paar von NAND-Gattern, die als Wechselrichter ausgelegt sind, könnte zur Entwicklung von a in Reihe geschaltet werden einfacher Audioverstärker . Der 4k7-Widerstand wird verwendet, um eine negative Rückkopplung in der Schaltung zu erzeugen, obwohl dies nicht dazu beiträgt, alle Verzerrungen zu beseitigen.

Der Verstärkerausgang kann mit jedem Lautsprecher verwendet werden, der für 25 bis 80 Ohm ausgelegt ist. Ein 8-Ohm-Lautsprecher kann ausprobiert werden, obwohl dies dazu führen kann, dass der IC viel wärmer wird.

Es könnten auch niedrigere Werte für den 4k7 versucht werden, dies kann jedoch zu einer geringeren Lautstärke am Ausgang führen.

33) UHR MIT NIEDRIGER GESCHWINDIGKEIT

Hier wird ein Schmitt-Trigger in Verbindung mit einem Niederfrequenzoszillator verwendet, die RC-Werte bestimmen die Frequenz der Schaltung. Die Taktfrequenz beträgt ca. 1 Hz oder 1 Impuls pro Sekunde.

34) NAND Gate Touch Switch-Schaltung

Nur ein paar NAND können für die Herstellung eines verwendet werden berührungsgesteuertes Relais Steuerschalter wie oben gezeigt. Die Grundkonfiguration ist die gleiche wie bei dem zuvor erläuterten RS-Flip-Flip, der seinen Ausgang als Reaktion auf die beiden Touchpads an ihren Eingängen auslöst. Durch Berühren des Touchpads 1 wird der Ausgang hoch, wodurch die Relaistreiberstufe aktiviert wird und die angeschlossene Last eingeschaltet wird.

Wenn das untere Touchpad berührt wird, wird der Ausgang zurückgesetzt und auf logisch Null zurückgesetzt. Diese Aktion schaltet die aus Relaistreiber und die Last.

35) PWM-Steuerung mit einem einzelnen NAND-Gatter

NAND-Gatter können auch verwendet werden, um eine effiziente PWM-gesteuerte Ausgabe von Minimum bis Maximum zu erreichen.

Das auf der linken Seite gezeigte NAND-Gatter bewirkt zwei Dinge: Es erzeugt die erforderliche Frequenz und ermöglicht es dem Benutzer, die EIN-Zeit und die AUS-Zeit der Frequenzimpulse getrennt über zwei Dioden zu ändern, die den Lade- und Entladezeitpunkt des Kondensators steuern C1.

Die Dioden isolieren die beiden Parameter und ermöglichen das getrennte Laden und Entladen von C1 über die Topfeinstellungen.

Dies ermöglicht wiederum eine diskrete Steuerung der Ausgangs-PWM durch die Topfeinstellungen. Diese Einstellung könnte verwendet werden, um die Drehzahl des Gleichstrommotors mit minimalen Komponenten genau zu steuern.

Spannungsverdoppler mit NAND-Gates

NAND-Gatter können auch zur Effizienzsteigerung eingesetzt werden Spannungsverdopplerschaltungen wie oben gezeigt. N und N1 sind als Taktgenerator oder Frequenzgenerator konfiguriert. Die Frequenz wird durch die verbleibenden 3 parallel geschalteten Nand-Gatter verstärkt und gepuffert.

Der Ausgang wird dann einer Diodenkondensator-Spannungsverdoppler- oder Multiplikatorstufe zugeführt, um schließlich die 2-fache Spannungspegeländerung am Ausgang zu erreichen. Hier werden 5 V auf 10 V verdoppelt, jedoch andere Spannungspegel bis maximal 15 V und auch verwendet, um die erforderliche Spannungsvervielfachung zu erhalten.

220V Wechselrichter mit NAND Gates

Wenn Sie glauben, dass das NAND-Gatter nur zur Herstellung von Niederspannungsschaltungen verwendet werden kann, liegen Sie möglicherweise falsch. Ein einzelner 4011-IC kann schnell angewendet werden, um einen leistungsstarken zu erstellen Wechselrichter mit 12 V bis 220 V. wie oben gezeigt.

Das N1-Gatter bildet zusammen mit den RC-Elementen den grundlegenden 50-Hz-Oszillator. Die RC-Teile müssen entsprechend ausgewählt werden, um die beabsichtigte Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz zu erhalten.

N2 bis N4 sind als Puffer und Wechselrichter angeordnet, so dass der Endausgang an den Basen der Transistoren über die Transistorkollektoren abwechselnd Schaltstrom für die erforderliche Gegentaktwirkung auf den Transformator erzeugt.

Piezo Summer

Da NAND-Gatter als effiziente Oszillatoren konfiguriert werden können, sind die damit verbundenen Anwendungen sehr umfangreich. Eines davon ist das Piezo-Summer , die mit einem einzigen 4011 IC gebaut werden kann.

NAND-Gate-Oszillatoren können für die Implementierung vieler verschiedener Schaltungsideen angepasst werden. Dieser Beitrag ist noch nicht abgeschlossen und wird, sofern es die Zeit erlaubt, mit weiteren NAND-Gate-basierten Designs aktualisiert. Wenn Sie etwas Interessantes in Bezug auf NAND-Gate-Schaltungen haben, teilen Sie uns bitte mit, dass Ihr Feedback sehr geschätzt wird.