WikiDer > Инвертор (логический вентиль)

Inverter (logic gate)
ВВОДВЫВОД
АНЕ А
01
10
Традиционный символ NOT Gate (инвертор)
Международная электротехническая комиссия НЕ Символ затвора (инвертора)

В цифровой логике инвертор или НЕ ворота это логический вентиль который реализует логическое отрицание. В таблица истинности показан справа.

Электронная реализация

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 построены с использованием одного NMOS транзистор или одиночный PMOS транзистор в сочетании с резистор. Поскольку в этом подходе «резистивный сток» используется только один тип транзистора, его можно изготовить с низкими затратами. Однако, поскольку ток протекает 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 построены с использованием двух дополнительных 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 биполярные переходные транзисторы (BJT) либо в резисторно-транзисторная логика (RTL) или транзисторно-транзисторная логика (TTL) конфигурация.

Цифровой электронные схемы работают при фиксированных уровнях напряжения, соответствующих логическому 0 или 1 (см. двоичный). 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.

Цифровой строительный блок

На этой схематической диаграмме 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.

В шестнадцатеричный инвертор является Интегральная схема содержащий шесть (гекса-) инверторы. Например, 7404 TTL чип с 14 контактами и 4049 CMOS чип, который имеет 16 контактов, 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

аналитическое представление логического элемента НЕ:

Альтернативы

Если нет определенных ворот НЕ, их можно сделать из универсального NAND или НИ ворота.[2]

Желаемые воротаКонструкция NANDСтроительство NOR
НЕ ANSI Labelled.svgНЕ из NAND.svgНЕ из NOR.svg

Измерение производительности

Кривая передачи напряжения для инвертора 20 мкм, изготовленного на Университет 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, коэффициент усиления и рабочие логические уровни.

В идеале VTC выглядит как инвертированная ступенчатая функция - это указывает на точное переключение между на и выключен - но в реальных устройствах существует область постепенного перехода. VTC указывает, 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.).

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Наир, Б. Соманатан (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.

внешние ссылки