ATAU gerbang vs. menghubungkan dua kabel?

14

Saya bukan orang listrik tetapi saya mencoba untuk mendapatkan ide tentang hal itu, jadi perlu diingat saya memiliki sedikit latar belakang di luar fisika listrik tingkat perguruan tinggi dengan kalkulus, dan dasar yang kuat dalam logika matematika. Saya belajar tentang hal-hal yang dapat Anda buat dengan gerbang logika dan menemukan penambah. Saya suka mencoba berbagai hal sebelum saya melihat jawabannya, jadi saya datang dengan penambah saya sendiri. Satu-satunya perbedaan antara penambah saya dan yang ada di buku yang saya baca adalah bahwa ada gerbang ATAU di ujung penambah mereka untuk kabel pengantar, sedangkan saya hanya menyatukan dua kabel. Tampak bagi saya bahwa menyatukan dua kabel identik dengan gerbang OR, karena tidak ada listrik keluar dari simpul jika tidak ada listrik, dan ada beberapa listrik keluar dari simpul jika ada beberapa dari salah satu atau kedua sumber .

Pertanyaan saya adalah: Apa perbedaan antara menyatukan dua kabel dan membuat gerbang OR yang tepat?

Dugaan saya adalah bahwa itu ada hubungannya dengan jumlah listrik (arus?) Pada kawat keluaran dari gerbang 3-node / OR, tetapi pemahaman saya tentang sirkuit agak berkarat. Terima kasih atas bantuan Anda!

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

logic-gates

— AlexanderJ93
sumber

7

Jika Anda menggunakan output 1, memiliki "a" pada 5V dan "b" pada 0V, selamat Anda membuat korsleting.

— Bradman175

16

Yang harus Anda pahami adalah bagaimana level logika H dan L direpresentasikan. Kedua level logika H dan L diwakili oleh dua tegangan, yaitu L TIDAK berarti potensi mengambang atau "tidak terhubung".

L berarti tegangannya (mendekati) 0V, yaitu koneksi ke GND.

Dan tentu saja H ditunjukkan oleh tegangan yang lebih tinggi, misalnya 5V, yaitu koneksi ke tegangan suplai positif.

Jadi jika dua output digital memiliki nilai yang berbeda (H dan L) yang menghubungkannya akan menyebabkan korsleting, bukan gerbang OR.

Dalam kebanyakan kasus dalam logika digital yang menghubungkan dua output bersama adalah salah.

Pengecualiannya adalah

apa yang disebut output tri-state yang dapat berada dalam status ketiga "Z". Z sebenarnya berarti impedansi tinggi, yaitu "tidak ada koneksi" dan
apa yang disebut keluaran open collector (atau open drain) yang dapat berupa AND-wired (mirip dengan apa yang ingin Anda lakukan untuk OR). Tapi kemudian Anda membutuhkan resistor pull-up tambahan.

— Dadih
sumber

1

Saya ingin menambahkan pengecualian lain tentang menghubungkan beberapa output. Adalah umum di VLSI bagi desainer untuk menggunakan dua gerbang yang sama persis, dengan input dan output yang sama disingkat bersamaan. Selama gerbang tertutup secara fisik, ia berfungsi untuk menggandakan kekuatan drive gerbang, yang dapat membantu jika Anda belum memiliki level drive yang diinginkan.

— jbord39

1

@ jbord39: terima kasih atas masukannya; Saya memikirkan hal itu juga (misalnya beberapa inverter secara paralel untuk meningkatkan arus keluaran) tetapi tidak yakin apakah ini praktik yang baik (karena kemungkinan perbedaan di gerbang misalnya perbedaan ambang batas peralihan akan menyebabkan peningkatan arus selama peralihan).

— Dadih

Ya ketika saya pertama kali mulai dan melihatnya saya bertanya-tanya 'apa ini?!?'. Namun ternyata itu cukup umum dan sudah dilakukan cukup lama.

— jbord39

8

Untuk menghindari dua keluaran "bentrok" ketika satu tinggi dan yang lainnya rendah, dua kabel sederhana menjadi dioda ATAU gerbang: -

Ini biasanya bekerja cukup baik tetapi ada sedikit (0,5 V) degradasi pada level tegangan tinggi yang mencapai output karena penurunan volt dioda maju. Berikut adalah karakteristik maju dari dioda 1N4148: -

Jika R dipilih untuk menyebabkan arus sekitar 0,1 mA maka drop volt akan menjadi sekitar 0,5 volt.

— Andy alias
sumber

1

Batasan lain yang layak disebut: output tidak dapat digunakan sebagai input ke gerbang AND-kabel karena impedansinya yang tinggi pada L. Oleh karena itu tidak ada kombinasi dengan gerbang OR-kabel lain (karena degradasi tegangan H) atau kombinasi dengan kabel lainnya. DAN gerbang (karena impedansi L tinggi) berfungsi.

— Dadih

Dan kecepatan? Karena biaya pemulihan terbalik dioda.

— Peter Mortensen

@PeterMortensen Saya tidak pernah mengatakan itu sempurna tapi jauh lebih baik daripada dua kabel bergabung bersama.

— Andy alias

Masalah lain dengan pengaturan ini adalah penurunan tegangan pada dioda. Kecuali jika resistornya super-gemuk, akan ada beberapa arus. Ini berarti output1 akan menjadi 1,x volt lebih rendah dari tinggi logis ideal. Ini bisa merusak hari Anda jika Anda menggunakan LV CMOS.

— John Dvorak

@JanDvorak membaca apa yang saya taruh di bawah gambar.

— Andy alias

5

Bisakah ini bekerja?

Hal ini dapat bekerja hanya jika para LOW tingkat logika dalam rangkaian Anda diwakili sebagai tidak terhubung titik [titik tanpa tegangan sehubungan dengan titik lain di sirkuit], sesuatu seperti rangkaian berikut

Jadi ya, adder Anda secara konseptual berfungsi TETAPI

1 - Bagaimana jika kedua node 'TINGGI' tetapi salah satunya adalah tegangan yang sedikit lebih tinggi dari yang lain?

A: mengingat fakta bahwa ada jalur resistif yang sangat rendah di antara mereka, Anda akan mengalami korsleting . Sejumlah besar arus akan mengalir yang akan membakar sirkuit Anda

2 - Bagaimana jika saya ingin menghubungkan penambah ini dengan perangkat logika lain? apakah ini akan berhasil?

A: Tidak, itu tidak akan berfungsi, misalnya Anda tidak dapat menghubungkan jenis penambah ini dengan perangkat digital CMOS . Jadi Anda perlu membangun perpustakaan modul digital yang semuanya bekerja dengan cara ini, Anda perlu membangun gerbang AND DAN , ATAU , BUKAN , NAND yang semuanya dapat bekerja dengan logika semacam ini.

3 - Bagaimana jika kita memperbaiki masalah ini dan menyatakan status 'RENDAH' sebagai 0 volt dan status 'TINGGI' - misalnya - 5 volt dapatkah kita masih menghubungkan penambah ini dengan perangkat logika CMOS ?

A: Tidak bisa, karena setiap kali salah satu dari dua node TINGGI dan yang lainnya RENDAH Anda akan mengalami korsleting , dan sejumlah besar arus akan mengalir yang cukup untuk membakar sirkuit Anda

Jadi logika semacam ini hanya valid jika Anda mewakili 'TINGGI' dan 'RENDAH' dengan LED atau bola lampu [sesuatu yang terlihat], tetapi ini bukan cara praktis untuk mengimplementasikan sirkuit kompleks dan perangkat penyimpanan menggunakan logika semacam ini.

— Elbehery
sumber

0

Kadang-kadang dilakukan dalam situasi sederhana seperti logika relai (di mobil, sistem pemanas sentral, dll.) Fitur umum adalah bahwa logis rendah adalah sirkuit terbuka (tidak di-ground) dan impedansi input rendah (koil relay adalah resistor pull-down sendiri) . Kedua fitur ini berjalan seiring.

Karena contoh pengajaran sering menggunakan sakelar on-off sebagai input dan lampu sebagai output, mereka dapat bekerja dengan cara ini terlepas dari titik yang mereka coba buat.

— Chris H.
sumber

0

Alasan dasar untuk "kawat atau " Anda bukan pilihan yang bisa diterapkan, adalah bahwa input tidak terisolasi dari diri mereka sendiri dan dari output. Isolasi sangat penting , untuk operasi yang tepat dari rangkaian logika.

— Guill
sumber

" ... input tidak terisolasi dari diri mereka sendiri ... " - Saya pikir maksud Anda "tidak terisolasi satu sama lain." Isolasi "mungkin bukan kata yang tepat seperti yang disarankan galvanis / isolasi tanah terpisah sedangkan pada kenyataannya mereka berbagi catu daya umum dan terhubung langsung. Untuk membuat ini jawaban yang baik Anda perlu menjelaskan mengapa "isolasi" sangat penting.

— Transistor