Apa yang akan terjadi jika output dari gerbang TIDAK diinjeksi- KEMBALI ke inputnya SENDIRI?

Bukan-gerbang, jika mendapat input 0 (Nonaktif), output 1 (Aktif) memberikan output. Dan jika mendapatkan input 1 (Aktif), berikan kembali output 0 (Nonaktif).

Sekarang, jika-saya bisa membawa output kembali ke input bukan-gerbang, lalu apa yang akan terjadi? Jika gerbang mendapatkan 1 input, ia memberikan 0 output, dan kemudian jika mendapatkan 0 input, itu memberikan 1 output.

Situasi ini terdengar - seperti model fisik dari "kontradiksi diri" (self-false) (seperti ketika anak yang diserang demam - Bertrand Russel menunggu untuk dibodohi oleh saudaranya, mengambil persiapan terhadap semua trik yang mungkin, Bertrand Russel's saudara membuat Bertrand sebagai orang bebal dengan melakukan "no-April-bodoh" sama sekali, dan jika saudara laki-laki Bertrand menggunakan trik April-bodoh, Bertrand tidak akan dibodohi April, dan jika saudara laki-laki Bertrand tidak menggunakan orang bodoh April yang berarti Bertrand telah menjadi April-tertipu oleh-saudaranya).

Sekarang, apa yang akan terjadi dalam kasus perangkat keras nyata yang disebut gerbang NOT ?

Saya mengasumsikan kemungkinan;

1. gerbang akan selalu tetap sebagai 0 (tidak aktif) -output.

2. gerbang akan selalu tetap sebagai 1 (on) -output.

3. Gerbang akan "PULSATING"; setelah itu akan 1 output; pada saat berikutnya, setelah menerima sinyal 1 (hidup) itu akan memberikan sinyal Nol (mati), dan siklus akan berjalan terus-menerus. Frekuensi osilasi ini akan tergantung pada karakteristik fisik komponen rangkaian.

4. sirkuit akan rusak (karena beberapa arus anomali, panas berlebih, dll) dan segera berhenti bekerja secara permanen.

Akankah sesuatu terjadi dalam asumsi-asumsi ini?

PS. Saya sedang memikirkan masalah ini dari masa sekolah saya, tetapi sejak itu saya tidak tahu, bagaimana cara merakit sebuah gerbang di sirkuit, dari mana mereka bisa dibeli, dll; Saya belum bisa mengujinya secara eksperimental.

Yang terjadi biasanya adalah kasus 3. atau 5.

Anda belum mendefinisikan case 5 :-)

• 5. Input-output yang bergabung akan berada pada tegangan di dekat bagian tengah suplai.

74HC14: Ketika gerbang terpicu Schmitt digunakan osilasi hampir pasti akan terjadi.
Asumsikan Vin-out awalnya = rendah = 0.
Ketika input = 0 output akan beralih ke 1.
Waktu untuk melakukan ini adalah penundaan propagasi gerbang (biasanya ns kepada kami tergantung pada jenisnya.
Ketika output mulai tinggi, laju perubahan akan menjadi dipengaruhi oleh beban.
Berikut beban kapasitansi gerbang masukan + setiap kapasitansi kabel liar didorong melalui perlawanan gerbang output dan perlawanan kabel.
Cin_gate dalam lembar data dan mungkin di urutan 10 pF (bervariasi dengan keluarga).
pada kapasitansi kabel PCB akan rendah.
Dalam situasi ini, induktansi seri mungkin juga memiliki efek kecil tetapi biasanya sangat kecil sehingga tidak dapat diabaikan. Resistansi keluaran sangat bervariasi dengan tipe gerbang.
Sangat kira-kira Rout_effective = V / I = Vout / Iout_max.
mis. jika dd = 5V, Iout max = 20 mA lalu Rout ~~~ = 5 / .020 = 250 Ohm Ini sangat dinamis tetapi memberi ide.

Ketika Vout = 1 telah mendorong Cin ke level tinggi melalui Rseries + Rout maka gerbang akan melihat VIn = 1 dan mulai beralih ke Vo = 0. Setelah penundaan propagasi, output mulai turun.
Dan itu terus berlanjut.

74HC04 : Ketika gerbang yang dipicu non Schmitt digunakan osilasi, MUNGKIN terjadi oleh mekanisme di atas, tetapi lebih mungkin bahwa gerbang akan menetap dalam mode linier dengan Vin-Vout sekitar setengah pasokan.
Transistor-saklar-pasangan internal yang dimaksudkan untuk menghasilkan output yang tinggi atau rendah sebagian besar waktu mungkin diadakan dalam keadaan menengah. Hal ini dapat menyebabkan penarikan arus yang tinggi dan dapat menyebabkan penghancuran IC, tetapi juga mungkin tidak.

Sebagai panduan:

74HC04 lembar data inverter Penundaan propagasi ~~ = 20 ns 74HC14 inverter datasheet Penundaan propagasi ~~ = 35 ns

74HC14 keterlambatan propagasi adalah sekitar 50% lebih banyak daripada 74HC04 tetapi histeresis dari Schmitt memicu input gerbang menas Vin membutuhkan sedikit lebih lama untuk naik sehingga mungkin berarti keseluruhan penundaan sekitar dua kali lipat untuk gerbang yang dipicu Schmitt.

Jika Cin = 10 pF dan Rout = 250 Ohm maka konstanta waktu mengemudi Vout Cin = t = RC = 250 x 10E-12
~~ = 3E-9 = 3 ns.
Pasangan angka di bawah ini dipisahkan oleh "/" adalah untuk 74HC04 / 74HC14 Sebagai penundaan propagasi ~ = 20/40 ns ('04 / '14) (lihat gambar 6 dalam lembar data 74HC04) maka total rendah ke tinggi dan rendah ke tinggi waktu untuk 1 siklus osilasi mungkin 50/100 ns sehingga osilasi sekitar 20/10 Mhz disarankan. Dalam praktiknya ini mungkin terasa "agak tinggi" untuk 74HC14 tetapi osilasi dalam rentang MHz kemungkinan tanpa beban lain pada 5V. The 74HC04 mungkin tidak akan terombang-ambing tetapi jika itu mungkin akan melakukannya pada frekuensi yang lebih tinggi.

Catatan: Gerbang Schmitt akan berosilasi pada frekuensi yang lebih rendah baik karena penundaan propagasi yang lebih lama dan karena ambang hi-lo ditentukan dan dipisahkan oleh tegangan histeresis - sehingga Cin membutuhkan waktu yang sedikit lebih lama untuk mengisi daya. Gerbang non Schmitt mungkin akan berosilasi lebih tinggi jika berosilasi tetapi lebih cenderung masuk ke mode linear - mungkin dengan osilasi amplitudo rendah ditumpangkan.

_____________________________________________

Apa yang ada di dalam ?:

Mario telah menunjukkan diagram konseptual dari inverter sederhana seperti 74C04. Ini adalah salah satu gerbang CMOS pertama - tetapi drive keluaran rendah 'mengganggu' dan gerbang buffer dengan lebih banyak drive segera tiba. Untuk mendapatkan drive arus ekstra, mereka memiliki tahap output arus tinggi yang terpisah dari tahap input. Karena mereka berdua membalikkan hasil keseluruhan BUKAN inverter sehingga mereka menambahkan tahap pembalik ke-3 untuk mendapatkan inversi keseluruhan. Hasil akhirnya adalah "sebuah inverter" secara eksternal dan sebuah kotak hitam dari kejadian yang tidak diketahui ketika digerakkan semi analog.

Untuk 74HC04 diagram di bawah ini adalah seperti yang ditunjukkan pada
Fairchild dan
TI dan lembar data
NXP
TETAPI
Semi ,
hanya untuk berbeda membuat tahap ke-2 buffer dengan input pembalik. Hasilnya sama, bijaksana secara logika. Jadi, secara keseluruhan, tidak ada jaminan apa yang akan terjadi bila diizinkan berfungsi secara semi-analog.

Satu inverter dari 6 di 74HC04:

Perhatikan bahwa ini hanya untuk versi SATU CMOS - ada banyak versi CMOS lainnya.

CMOS adalah TTL, LSTTL, STTL yang paling umum digunakan tetapi asli. ECL dan banyak lagi.

apa yang Anda gambarkan disebut osilator Cincin

Output Anda akan terombang-ambing dengan frekuensi tertentu tergantung pada penundaan gerbang pada gerbang NOT Anda.

Gerbang NOT yang sempurna akan berosilasi dengan frekuensi tinggi yang tak terbatas.

Karena perangkat yang sempurna tidak ada, frekuensi Anda akan menjadi

$f=\frac{1}{2*t}$

di mana t adalah penundaan gerbang pada NOT gerbang yang Anda gunakan.

Melihat skema transistor dapat dilihat bahwa rangkaian yang dihasilkan terdiri dari dua transistor yang memiliki gerbang terhubung ke saluran air mereka. Transistor yang disebut "terhubung-dioda" ini bertindak seperti resistor non-linear.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Pada dasarnya Anda berakhir dengan pembagi tegangan dan tergantung pada dimensi transistor yang sebenarnya Anda akan mendapatkan tegangan yang seharusnya sekitar setengah dari tegangan suplai.

Inverter tunggal tidak akan terombang-ambing karena tidak memiliki pergeseran fasa yang memadai. Untuk osilator, Anda memerlukan setidaknya tiga inverter secara seri.

Ini mungkin tergantung pada teknologi, tetapi setidaknya gerbang TTL NOT (transistor bipolar) sering dapat dilihat hanya sebagai penguat pembalik gain tinggi.

Dengan menghubungkan input ke output, Anda membuat umpan balik negatif yang kuat, sehingga penguat akan menstabilkan suatu tempat antara 0 logis dan 1 logis.

Jika Anda menghubungkan input ke output melalui resistor, dimungkinkan untuk memasukkan dan memperkuat sinyal analog eksternal.

Elemen-elemen internal gerbang tunggal biasanya tidak memiliki kapasitas parasit yang cukup (sehingga menunda) untuk menghasilkan osilasi jika dihubungkan dengan cara ini. Namun cincin 3, 5 atau lebih gerbang mungkin memiliki cukup waktu tunda untuk menghasilkan sinyal frekuensi tinggi daripada masuk ke keadaan stabil.

Saya telah melihat solusi "analog digital" dalam stabilisator tegangan (sangat elegan - chip digital menstabilkan 5V untuk dirinya sendiri) dan generator (rantai 3 gerbang berfungsi sebagai osilator, di suatu tempat sekitar 8 MHz) dalam literatur Rusia yang lama. Diagram ini mereferensikan chip seri K155 (saya pikir, sesuatu seperti seri lama 7400 harus analog Barat).

Bukan jawaban baru, melainkan pemahaman sederhana seperti "point- 5." (yang dijelaskan oleh pengguna lain), dengan analogi mekanik sederhana .

SEBUAH tidak-gate bisa dibandingkan dengan tuas, dengan tetap, beristirahat titik tumpu di tengah tuas. (Seperti di gunting).

Jika salah satu ujungnya (dianggap sebagai input-end) ditekan , ujung lainnya (dianggap sebagai output-end) naik .

Dan di-berlawanan , jika input-end snatched- up , output-end deeps- bawah .

Kita seharusnya,

Naik = 1

Bawah = 0

Dalam model mekanis ini, tidak ada cara sederhana untuk bergabung dengan input dengan output, jadi kita akan sedikit jalan tidak langsung . ...

apa yang terjadi ketika lebih dari 1 gerbang tidak berkumpul di Seri-kombinasi.

Sebuah ODD-jumlah tidak gerbang dalam seri (cukup-seperti cincin osilator) berperilaku seperti sebuah -Not-gerbang tunggal . Sama-ada di mekanik-perwakilan kami.

1 Lever (mengandung 1 fulcrum dan 2 ujung) = 1 bukan gerbang.

Sekarang, karena kombinasi ini akan bertindak sebagai gerbang bukan tunggal, dan outputnya dapat berinteraksi dengan inputnya , seperti ini.

Dudukan yang ditarik hanya untuk maksud, titik tumpu disimpan tetap di tempat tertentu, dan persimpangan 2 tuas terpisah (= pisah bukan gerbang) dapat bergerak ke atas atau ke bawah

Jadi, jika Kita bisa Bergabung dengan awal dan akhir (dan bisa memberikan sistem yang tepat untuk mentolerir tekanan berlebih di antara 2 tuas tetangga) ...

Semuanya akan membentuk lingkaran-pesawat; tanpa ujung pada 0 atau 1. Tetapi pada ...

... 0,5. Posisi menengah.

Seperti ini:

Dalam gambar terakhir ini, gambar kiri adalah tuas tunggal, diwakili seperti peta dunia yang digambar pada halaman 2d, dengan sedikit Alaska di samping ujung Timur Rusia, dan sedikit Rusia di bagian Barat Alaska.

Dalam gambar-terakhir, gambar-kanan, menunjukkan, posisi datar, horisontal, dengan nilai 0,5.

Gerbang biasa (bukan pemicu schmitt) bukan gerbang pada dasarnya dapat dilihat sebagai jenis penguat pembalik yang biasanya dioperasikan dengan saturasi. Dengan menghubungkan output ke input, kami menerapkan umpan balik negatif ke amplifier ini.

Hasil ini tergantung pada respons frekuensi. Gerbang satu-tahap tidak akan memiliki respons orde pertama dan akan menusuk pada tingkat di suatu tempat antara dua rel listrik.

Gerbang tiga tahap ("buffered") tidak akan memiliki respons urutan ketiga. Pada frekuensi melewati frekuensi istirahat kedua ini akan menyebabkan perubahan fase sekitar 180 derajat mengubah umpan balik negatif menjadi umpan balik positif. Jika gerbang masih memiliki gain pada frekuensi tersebut maka Anda akan memiliki osilator.

Apa "respons orde ketiga"? Apa itu "frekuensi istirahat kedua"?

Setiap amplifier bertindak sebagai filter lowpass. Secara umum penguat satu tahap memiliki respon tingkat pertama.

Filter dengan respons orde pertama dapat didekati dengan dua garis lurus pada grafik dengan skala log-log. Dalam perkiraan ini, gain tetap rata hingga frekuensi jeda kemudian turun pada tingkat 20dB per dekade (~ 6dB per oktaf). Sebelum frekuensi putus input berada dalam fase dengan output. Setelah frekuensi putus output keluar 90 derajat dari fase dengan input.

Filter dengan respons urutan kedua memiliki dua frekuensi istirahat dan dapat disesuaikan dengan tiga garis lurus pada grafik log-log kami. Sekali lagi dalam aplikasi ini gain tetap datar dengan perubahan 0 fase hingga frekuensi break pertama. Kemudian turun pada 20dB per dekade dengan 90 derajat pergeseran fase sampai frekuensi istirahat kedua. Akhirnya turun pada 40db per dekade dengan pergeseran fasa 180 derajat.

Filter dengan respons urutan ketiga dapat diperkirakan dengan empat garis lurus pada grafik log-log kami dalam perkiraan setelah frekuensi break pertama Anda memiliki rolloff 20 dB / dekade dan pergeseran fase 90 derajat, setelah frekuensi break kedua yang Anda miliki rolloff 40 dB / dekade dan pergeseran fasa 180 derajat dan setelah frekuensi break ketiga Anda memiliki shift fase 270 derajat dan roll off 60 dB / dekade.

Perkiraan ini tidak sempurna, pada kenyataannya ada transisi yang lebih lembut dari besarnya dan fase di daerah sekitar setiap frekuensi istirahat tetapi itu cukup baik untuk tujuan kita.

Ketika kami menempatkan tiga amplifier masing-masing dengan respons urutan pertama secara berurutan, kami berakhir dengan sistem yang memiliki respons urutan ketiga.

T: Apakah jawaban ini berguna?
A: Saya kira begitu. (Beberapa mungkin tidak :-)).

Ini menggunakan humor dalam bentuk pelaksanaan lelucon yang sangat lama - dan kebetulan berurusan dengan inversi dan osilasi dengan cara yang analog dengan inverter dalam pertanyaan ini.

_________________________________

Pendatang baru Ben memposting tautan ke sesuatu yang dianggap tidak relevan oleh sebagian orang.
Ini sebenarnya tepat dan hampir berguna dan juga agak lucu.
Selalu bingung melaporkan situs yang mengalami masalah firewall - sistem saya, yang (secara aman) aman, tidak 'mengeluh' ketika saya mengakses situs tersebut.

Tautan ini yang disediakan Ben ini adalah video 40 detik yang memperlihatkan "ilmuwan" bereksperimen dengan menjatuhkan roti panggang dan kucing yang mentega dan mencatat bagaimana mereka mendarat. Apa yang dia lakukan selanjutnya cocok dengan lelucon standar. Di latar belakang, asistennya yang seperti Igor bekerja keras. Bersulang, kucing, beberapa lakban dan peralatan Igor menghasilkan sesuatu yang relevan dengan pertanyaan ini. Ini melibatkan inversi dan osilasi dan (umpan balik). Ditambah sedikit humor.

Saya suka percobaan penurunan roti panggang ~ = 20mm - dan hasil yang tidak mungkin.
Itu kira-kira mendekati kekurangan dalam pertanyaan - dan mungkin hasilnya.

Selain itu, Ben mencatat "... dan itu menghasilkan daya tanpa batas." .
Itu masuk akal dalam konteks toast + cat tetapi tidak terlalu relevan dengan pertanyaan ini.