تحقیق در مورد بررسی آخرین گیت

بررسی آخرین گیت

گیت EX-NOR(آشکار ساز برابری)
این گیت همان گیت EXOR است که در خروجی آن یک NOT اضافه شده است
تابع خروجی آن به صورت زیر می باشد:
F=AB+AB
شکل :exnor
F=AB+AB
A
B
1
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1

اگر یکی از ورودیهای گیت EX-NOR را صفر کنیم به صورت یک گیت NOT عمل می کند و اگر یکی از ورودیها را یک کنیم به صورت یک بافر عمل می کند.(عکس گیت EX-OR)

بافر سه حالته یا (3-StateBuffer)
همانطور که از نامش پیداست یک بافر است که دارای ورودی.کنترل وخروجی می باشد در این بافر در صورتی که به کنترل ولتاژ 0ولت اعمال شود در این صورت خروجی نداریم(خروجی High Impedance خواهد بود) ولی در صورتی که کنترل +5 ولت باشد خروجی برابر با ورودی خواهد بود.
به جدول زیر نگاهی بیندازید.

خروجی
کنترل
ورودی
High Impedance
0
0
0
1

High Impedance
0
1
1
1

آی سی TTL شماره 74365 شامل 6 بافر سه حالته با دو ورودی Enable است

بافر

بافر عنصری است که اطلاعات را بدون تغییر از خودش عبور می دهد
1- ساخت بافر با کمک گیت XOR :
اگر یکی از پایه های گیت XOR را به زمین ( 0ولت) متصل کنیم و دیگری را به ورودی .در این صورت ورودی بدون تغییر در خروجی ظاهر می شود (برای اثبات شما می توانید در تابع خروجی XOR یکی از ورودیها را صفر بدهید وخروجی را به دست آورید)

2- ساخت معکوس کننده با کمک :XOR
برای این منظور اگر یکی از پایه های XOR را به Vcc(+5 ولت) وصل کرده ودیگری را به ورودی در این صورت خروجی برابر با معکوس ورودی خواهد بود.

(توجه:بافر علاوه بر اینکه اطلاعات را تغییر نمی دهد.به عنوان تقویت کننده هم عمل می کند(تقویت جریان) بنابر این می توان از بافرها به عنوان تقویت کننده هم بهره جست)
علاوه بر روشهای بالا برای ساخت بافر آی سی بافر هم وجود دارد
IC CMOS No:4010 و IC TTL No: 7407

پست بعدی3State Buffer یا بافر سه حالته
تا درودی دیگر بدرود.

بررسی گیت XOR
(یا اشکار ساز نابرابری)
نام این گیت Exclusive OR می باشد.و زمانی خروجی آن یک می شود که ورودیها برابر نباشند.
F=AB+AB
A
B
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
تابع خروجی این گیت F=AB+AB می باشد .

* گیت XOR را به کمک گیتهای ANDو ORو NOTپیاده سازی کنید.

گیت NAND:
در این گیت خروجیAND معکوس (NOT) شده وبه عنوان خروجی استفاده می گردد.
شکل:
تابع خروجی NAND معکوس خروجی AND می باشد

F=A.B
A
B
No
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
1
1
3
در گیت NAND زمانی خروجی 1 است که حداقل یکی از ورودیها صفر باشد.
آی سی TTL شماره 7400 شامل 4 عدد گیت NAND دو ورودی می باشد.
آی سی CMOS شماره 4011 شامل 4 عدد گیت NAND دو ورودی می باشد.

گیت NOR:
در این گیت خروجی ORمعکوس (NOT) شده وبه عنوان خروجی استفاده می گردد
شکل:
جدول صحت:
F=A+B
A
B
No
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
2
0
1
1
3
خروجی یک گیت NOR زمانی صفر است که حداقل یکی از ورودیهای آن 1 باشد.
طبق قانون دمرگان خروجی NOR به صورت زیر هم است:
F=A+B " F=A.B
آی سی TTL شماره 7402 شامل 4 عدد گیت NOR دو ورودی می باشد.
آی سی CMOS شماره 4001شامل 4 عدد گیت NOR دو ورودی می باشد.

امروز چند مورد از قوانین جبر بول را براتون می گم(لازم میشه)

A+1=1

1
A*1=A

2
A+Ā =1

3
A.Ā=0

4
A+0=A

5
A.0=0

6
A+A=A

7
A.A=A

8
قانون زیر به قانون دمرگان معروف است اما این قانون زیر مجموعه قضیه شانون است و به صورت زیر بیان می گردد:
1- AB =A + B 2- A+B = A . B

بررسی گیتهای منطقی

3- بررسی گیتNOT

این گیت در ازای ورودی (0یا 1) معکوس آن را به خروجی می فرستد.
در صورتی که ورودی این گیت را A بنامیم و خروجی را OUT در این صورت جدول صحت آن به صورت زیر است:

OUT
A
No
1
0
0
0
1
1

* از این پس گیتNOT را با علامت‾ می شناسیم مثلا:Ā
* گیت NOT فقط یک ورودی دارد
معرفی IC
آی سی تی تی ال(TTL)شماره 7404 یک آی سی NOT می باشد که شامل6 عدد گیت NOT می باشد.
آی سی سی موس((CMOS شماره 4009 یک آی سی OR می باشد که شامل 6عدد گیت NOT می باشد.(دارای 16 پایه است)

بررسی گیت AND

2- بررسی گیت AND یا("و"منطقی)

همانطور که از نامش پیداست مانند "و" رفتار می کند یعنی در صورتی که یکی از ورودیهای آن 0 ولت (از این پس: 0ولت =صفر) یا صفر باشد خروجی آن صفر خواهد بود.
در صورتی که یکی از ورودیهای این گیت را A و دیگری را B بنامیم و خروجی را OUT در این صورت جدول صحت(یا Truth Table) آن به صورت زیر است:

OUT=A.B
B
A
No
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
2
1
1
1
3

* از این پس گیت AND را با علامت . می شناسیم

معرفی IC
آی سی تی تی ال(TTL)شماره 7408 یک آی سی ANDمی باشد که شامل 4 عدد گیت ANDدو ورودی می باشد.
آی سی سی موس((CMOS شماره 4081 یک آی سی AND می باشد که شامل 4 عدد گیتAND دو ورودی می باشد.

بررسی گیتهای منطقی

1- بررسی گیت OR یا(انفصال منطقی "یا")

همانطور که از نامش پیداست مانند "یا" رفتار می کند یعنی در صورتی که یکی از ورودیهای آن 5 ولت (از این پس: 5ولت = یک) یا یک باشد خروجی آن یک خواهد بود.

در صورتی که یکی از ورودیهای این گیت را A و دیگری را B بنامیم و خروجی را OUT در این صورت جدول صحت(یا Truth Table) آن به صورت زیر است:

OUT=A+B
B
A
No
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
2
1
1
1
3

* از این پس گیت OR را با علامت + می شناسیم
* اگر n متغیر داشته باشیم در این صورت 2ⁿ حالت داریم (پس در اینجا 2متغیر داریم بنابراین 4 حالت داریم که از 0تا 3 می باشند)
* روش پر کردن جدول صحت از ارزش کمتر (0البته در این مثال) به ارزش بیشتر (3) می باشد

معرفی IC
آی سی تی تی ال(TTL)شماره 7432 یک آی سی OR می باشد که شامل 4 عدد گیت OR دو ورودی می باشد.
آی سی سی موس((CMOS شماره 4072 یک آی سی OR می باشد که شامل 2 عدد گیت OR سه ورودی می باشد.
(همه گیتها به جز NOT می توانند چندین ورودی داشته باشند)
در صورتی که مایلید جدول صحت آی سی 4072 را رسم کنید

ساختمان قطعات دیجیتال

طبق قرار قبلی بر آن شدیم تا مبحث مدارهای مجتمع و قطعات دیجیتال را در پست های بعدی دنبال کنیم. عرض کردیم که بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدار های مجتمع در سطح تجاری عرضه شده اند. متداول ترین خانواده ها از این قرارند:
TTL – منطق ترانزیستور – ترانزیستور
ECL – منطق کوپل امیتر
MOS – منطق فلز – اکسید – نیمه هادی
CMOS – منطق فلز – اکسید – نیمه هادی مکمل
TTL یک خانواده متداول است که سالها مورد استفاده بوده و به عنوان استاندارد تلقی می شود. ECL در سیستم هایی که به سرعت عمل بالا نیاز دارند ترجیح داده می شوند. MOS برای مدار هایی که نیاز به تراکم بالا دارند مناسب است و CMOS در سیستم های کم مصرف به کار می رود.
خانواده منطقی ترانزیستور – ترانزیستور گونه تکامل یافته تکنولوژی قدیمی تریست که در آن از دیود و ترانزیستور برای ساخت گیت پایه NAND استفاده می شده است. این تکنولوژی منطق دیود ترانزیستور (DTL) خوانده می شده است. بعد ها برای بهبود عملکرد مدار به جای دیود از ترانزیستور استفاده شد و نام خانواده جدید ترانزیستور- ترانزیستور گذاشته شد.
علاوه بر نوع استاندارد TTL انواع دیگری از این خانواده عبارتند از TTL سرعت بالا -TTL توان پایین(یا کم مصرف)-TTL شوتکی -TTL شوتکی توان پایین و….
منیع تغذیه مدار های TTL پنج ولت و در دو سطح منطقی 0 و 3.5 ولت می باشد.
خانواده کوپل امیتر سریع ترین مدار های دیجیتال را به فرم مجتمع در اختیار می گذارند. ECL در مدار هایی مانند سوپر کامپیوتر ها و پردازنده های سیگنال که در آنها سرعت بالا ضرورت دارد بکار می رود. ترانزیستور ها در گیت های ECL در حالت غیر اشباح کار می کنند و رسیدن به تاخیر های انتشاری در حد 1 تا 2 نانو ثانیه در آنها میسر است.
منطق فلز- اکسید- نیمه هادی یک ترانزیستور تک قطبی ست که به جریان یک نوع حامل الکتریکی وابسته است. این حامل ها ممکن است الکترون (در نوع کانال n) یا حفره باشند. این بر خلاف ترانزیستور به کار رفته در گیت های TTL/ECL است که در عین عملکرد هر دو نوع حامل در آن وجود دارد.
یک MOS کانال p را PMOS و یک MOS کانال n را NMOS می نامند. معمولا در مدار هایی که فقط یک ترانزیستور MOS وجود دارد از NMOS استفاده می شود. در تکنولوژی CMOS هر دو نوع ترانزیستور که به شکل مکمل در تمام مدار ها بسته شده اند به کار رفته است . بزرگترین مزیت CMOS نسبت به دو قطبی تراکم بالای مدار ها در بسته بندی ساده بودن تکنیک ساخت و عملکرد مقرون به صرفه آن به دلیل مصرف توان کم است.
به علت مزایای بی شمار مدار های مجتمع انحصارا در تهیه انواع قطعات لازم در طراحی سیستم های کامپیوتر به کار می رود . برای درک سازمان و طراحی کامپیوتر ها آشنایی با انواع قطعات و اجزائ به کار رفته در مدار های مجتمع اهمیت دارد. به این دلیل اجزائ اصلی به همراه خواص منطقی آن تشریح شده است این اجزا مجموعه ای از واحد های عملیاتی دیجیتال را فراهم می کنند که در طراحی کامپیو تر های دیجیتال یه عنوان بلوک های ساختمان اصلی پایه به کار می روند.

ترمیستورها :
یکی از مشخصه های مورد نظر در مورد مقاومتهای معمولی این است که در محدوده وسیعی از تغییرات دمای محیطی ٬ مقاومت آنها تغیر نکند. اما تر میستورها(یعنی مقاومتهای حرارتی) آگاهانه بصورتی ساخته شده اند کهمشخصه هایشان با تغییر دمای محیط تغییر کند.به این ترتیب آنها را میتوان به عنوان سنسور ٬ و یا قطعات جبران کننده تغییرات حرارتی مورد استفاده قرار داد.
دو نوع ترمیستور اصلی وجود دارد : با ضریب حرارتی منفی (N.T.C) و ضریب حرارتی مثبت ( P.T.C) . در دمای 25 درجه سانتیگراد ٬ مقاومت نمونه های معمول N.T.C در حدود چند صد اهم (یا چند کیلو اهم) میباشد که با افزایش دما تا 100 درجه سانتیگراد ٬ مقاوت آن تا حد دهها اهم کاهش می یابد .اما مقاومت P.T.C در محدوده صفر تا 75 درجه سانتیگراد تقریبا ثابت است(معمولا در حدود 100 اهم).در درجه حرارت بالاتر از این حد(معمولا 120 _ 80 درجه سانتیگراد)مقاومت آن به سرعت بالا میرود(حد اکثر تا 10 کیلو اهم).
تریستورها :
تریستورها(که به آنها یکسوسازهایی با کنترل سیلیکونی نیز میگویند) 3 پایه داشته ٬ و میتوان آنها را برای قطع و وصل و یا کنترل توان سیگنالهای AC نیز مورد استفاده قرار داد.ترمیستور نیز مانند دیود ((آند)) و ((کاتد)) دارد. اما علاوه بر آنها پایه سومی به نام ((گیت)) نیز وجود دارد ٬ که با اعمال پالس جریانی کوتاه مدت از آن طریق ٬ میتوان تریستور را تحریک کرد.
بسته به شرایط موجود این قطعه با سرعت زیادی از حالت هدایت به حالت قطع میرود.در حالت ((قطع)) فقط جریان نشتی بسیار اندکی از تریستور عبور میکند که میتوان آن را نادیده گرفت(مقاومت بسیار بزرگی از خود نشان میدهد) ٬ اما مقاومت آن در حالت (( روشن)) بسیار اندک است.وقتی تریستور روشن شود در همان حالت باقی میماند ( یعنی در واقع در همان حالت قفل میشود) و تا زمانی که جریان مستقیم آن قطع نشده باشد ٬ در این حالت برقرار خواهد ماند.
در مدارهای DC تا زمانی که ولتاژ تغذیه قطع نشود ٬ تریستور همچنان روشن خواهد ماند اما در مدارهای AC با هر بار معکوس شدن قطبیت سیگنال AC ترمیستور به صورت خودکار خاموش خواهد شد

ترایاک :
ترایاک نمونه پیشرفته تر تریستور است ٬ که هدایت دو طرفه ولتاژ از مشخصه های آن به شمار می آید. این قطعه نیز 3 پایه دارد که ((ترمینال شماره ی یک ولتاژ اصلی یا MT1)) و (( ترمینال شماره دو ولتاژ اصلی یا MT2 )) و ((گیت)) نامیده میشوند.
ولتاژ اعمال شده به MT2 نسبت به ولتاژ MT1 چه مثبت باشد و چه منفی میتوان پالسهای تحریک مثبت و منفی را به گیت اعمال کرد(نسبت به MT1).بنابر این ترایاک برای کنترل تمام موج سیگنال AC مناسب بوده و آن را مانند تریستور میتوان مورد استفاده قرار داد.
روشن و خاموش شدن تریستور و ترایاک با سرعت بسیار زیادی صورت میپذیرد در نتیجه پالسهای گذرای بسیار کوتاهی ایجاد میشود ٬ که ممکن است مسافت بسیار زیادی را در طول سیم طی کنند.برای جلوگیری از ایجاد چنین نویزهایی ٬ معمولا استفاده از نوعی فیلتر LC ضروری خواهد بود

دیاک :
دیاک عنصری دوپایه است و مشابه ترانزیستوری است که بیس ندارد. از هر دو طرف (بایاس مستقیم و معکوس ) جریان را عبور می دهد و روشن شدن آن بستگی به ولتاژ آستانه تعریف شده ( یا شکست ) دارد.
دیاک درتولید پالس بکار برده می شود.در واقع دیاک و تریستور و ترایاک هم خانواده اند و همگی در حالت کلی مانند دیود خاصیت هدایت کنندگی دارند اما با این تفاوت که تریستور و ترایاک عناصر سه پایه ای هستند که تکامل یافته اند و علاوه بر اینکه از هر دو طرف جریان را عبور میدهند دارای پایه گیت برای کنترل زمان عبور جریان نیز میباشند

در جدول زیر IC های سری 74XX بصورت شماره و نوع معرفی شده اند یعنی شماره آی سی و تنها نوع گیتهای بکار رفته در آن و یا کاربرد آن معرفی شده است.
ضمن اینکه اختصاراتی که در جدول زیر آمده است و بیانگر نوع ساختار و تکنولوژی ساخت آی سی ها میباشد در زیر آمده است :
TTL=STANDARD
LS=LOW POWER SCHOTTKY
ALS=ADVANCED LOW POWER SCHOTTKY
نوع گیت و یا کاربرد آی سی
شماره آی سی
تکنولوژی های موجود ساخت
آی سی

NAND
7400
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7401
TTL, LS

7403
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7410
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7412
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7420
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7422
TTL, LS, ALS

7426
TTL, LS

7430
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7437
TTL, LS, ALS

7438
TTL, LS, ALS

7439
TTL

7440
TTL, LS, ALS, HC, HCT

74133
LS, ALS, HC

OR
7432
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7486
TTL, LS

74136
TTL, LS, ALS, HC, HCT

74386
ALS

AND
7408
TTL, LS, HC, HCT

7409
TTL, LS, ALS

7411
TTL, LS, ALS, HC, HCT

7415
LS

7421
TTL, LS, ALS, HCT

7412
TTL, LS, ALS, HC, HCT

نحوه پیاده کردن PCB یک مدار بر روی فیبر بصورت حرفه ای
وسایل مورد نیاز :
اتو :
اتوی مورد نیاز یک اتوی معمولی می باشد که تقریبا در همه منازل یافت می شود.
چاپگر لیزری :
چاپگر باید حتما از نوع لیزری باشد ولی مارک آن تفاوتی ندارد. انجام این طرح با چاپگرهای جوهرافشان و سوزنی امکانپذیر نمی باشد چنانچه چاپگر لیزری در اختیار ندارید می توانید به یک مغازه تکثیر مراجعه کنید.
کاغذ فتو (photo ) :
کاغذی که در چاپگرهای جوهرافشان برای چاپ عکس بکار می رود. اگر می خواهید کاغذی از نوع دیگر استفاده نمائید باید توجه داشته باشید که کاغذ مذکور جوهر را به خود جذب نکند مثلا کاغذ گلاسه یا کاغذهای روغنی پشت برچسبها را نیز می توانید با موفقیت بکار ببرید و قیمت آن نیز ده ها بار از کاغذ فتو کمتر است.
سایر وسایل :
یک ظرف محتوی آب گرم، یک برس یا مسواک کاملا نرم .
مراحل اجرا :
ابتدا بایستی طرح مدار چاپی مورد نظر را با یک برنامه گرافیکی رسم نمایید . برنامه های تخصصی فراوانی در این ارتباط موجود می باشد. همچنین می توانید از برنامه های گرافیکی همه منظوره مانند فتوشاپ استفاده کنید. چنانچه این برنامه را در اختیار ندارید با برنامه نقاشی ویندوز نیز می توان همان نتیجه را بوجود آورد. توجه کنید که دقت چاپی تصویر باید طوری انتخاب شود که پس از چاپ اندازه و محل پدها (پایه ها) دقیقا منطبق بر اجزا باشد. برای چاپ تصویر از دقت 300 نقطه بر اینچ (dpi) یا بالاتر استفاده کنید. در این دقت تصویری که 300 پیکسل طول و عرض دارد به طول و عرض 1 اینچ چاپ می شود که در این حالت دقیقا یک مربع 10 پد در 10 پد از یک بورد سوراخ دار را می پوشاند.
با استفاده از این روش براحتی می توانید خطوط مسی را که از بین پایه های آی سی ها رد می شوند را نیز با کیفیت بالائی بر روی فیبر پیاده سازی کنید.
پس از چاپ طرح بر روی کاغذ اشاره شده کاغذ را در ابعاد طرح برش دهید و به آماده کردن فیبر بپردازید. توجه کنید که سطح کاغذ را چه قبل و چه بعد از چاپ شدن لمس نکنید. فیبر را در ابعاد طرح برش دهید و با یک سمباده خیلی نرم سطح آنرا کاملا تمیز نمائید تا شفاف شود. بعد سطح آنرا با آب و مایع ظرفشوئی شسته و با یک پارچه تمیز خشک نمائید.
پس از اینکار فیبر را روی میز اتو یا یک سطح صاف مقاوم گذاشته طوری که سطح مسی آن بطرف بالا باشد. اتو را روشن کنید تا داغ شود. درجه اتو را در بیشترین حد تنظیم کنید. بعد از داغ شدن اتو یک برگ کاغذ سفید معمولی روی فیبر گذاشته و اتو را روی آن قرار دهید. حدود 1 تا 2 دقیقه صبر کنید تا فیبر کاملا داغ شود. اگر ابعاد فیبر از اتو بزرگتر است مانند اتو کردن لباس ولی با سرعت کم اتو را حرکت دهید تا همه جای فیبر کاملا داغ شود.
در این مرحله به کمی سرعت عمل نیاز است. اتو را کنار بگذارید و کاغذ روی فیبر را بردارید سپس بدون اتلاف وقت کاغذی که طرح بر آن چاپ شده را (از طرف چاپی) روی فیبر داغ بگذارید اما مراقب باشید انگشتانتان نسوزد. سپس بلا فاصله کاغذ سفید را مانند حالت قبل روی بورد و طرح قرار داده و اتو را روی آنها بگذارید. بمدت 30 ثانیه فشار ملایمی روی اتو وارد کرده و آنرا کمی به اطراف حرکت دهید. در این مرحله کاغذی که طرح روی آن چاپ شده بود به فیبر می چسبد. پس از 30 ثانیه تا یک دقیقه اتو را از لبه آن روی کاغذ گذاشته و با فشار روی آن حرکت دهید. با لبه اتو چندین بار تمام سطح طرح را با فشار اتو کنید. برای جلوگیری از حرکت فیبر لبه های کاغذ سفیدی که روی فیبر و طرح است را بگیرید.
بعد از 3 دقیقه اتو کردن با لبه اتو کاغذ سفید را کنار گذاشته و فیبر را به همراه کاغذ روی آن در ظرف آب بیندازید. مدتی (حدود 10 تا 15 دقیقه) صبر کنید تا کاغذ روی فیبر بخوبی خیس بخورد. سپس فیبر را از آب خارج کرده و با احتیاط کاغذ خیس خورده را با انگشت از روی آن جدا کنید. کاغذ در این مرحله لایه لایه شده است و لایه سطحی آن براحتی کنده می شود.
باز بگذارید کاغذ روی فیبر در آب خیس بخورد و لایه های دیگر آن هم جدا شوند. در پایان این مرحله با کشیدن انگشت یا مسواک نرم ذرات کاغذ باقی مانده ( خصوصا روی سوراخ پدها و خطوط بسیار نزدیک بهم) را با حرکات دایره ای پاک کنید.
اگر موارد بالا را با دقت انجام داده باشید اکنون طرحی که روی کاغذ بود با کیفیت خوبی به سطح مسی فیبر منتقل شده. اما اگر در قسمتهایی از خطوط بریدگی یا اشکالی مشاهده می شود و یا طرح بصورت کامل منتقل نشده ، می توانید با استون فیبر را شسسته و دوباره از نو شروع کنید اما اگر اشکالات خیلی جزئی هستند می توانید با ماژیک ضد آب آنها را تصحیح کنید.
پس از این مرحله فیبر آماده اسیدکاری می باشد.
بعد از اسیدکاری با پارچه آغشته به استون خطوط طرح را از روی فیبر پاک کنید تا خطوط مسی نمایان شوند.
ملاحظات
* جوهر چاپگرهای لیزری حاوی ترکیباتی از پلاستیک می باشد که برای چاپ روی کاغذ ذوب می شود. در این طرح جوهری که روی کاغذ بود دوباره توسط اتو ذوب شده و روی فیبر می نشیند.
* برای طرف دیگر فیبر (راهنمای چیدن قطعات و ..) هم می توانید طرحی به همین صورت تهیه و چاپ نمائید

25