Elektronicaprojecten: NAND-poorten gebruiken om andere poorten te maken

Elektronische NAND-poorten (samen met NOR-poorten) zijn universele poorten, wat betekent dat je elk ander type poort kunt bouwen met behulp van niets anders dan NAND-poorten gecombineerd op verschillende manieren. De vier elektronica-projecten die hier worden gepresenteerd, leiden u stap voor stap door het proces van het bouwen van verschillende soorten poortschakelingen door alleen NAND-poorten te gebruiken.

De 4011 Quad NAND-poort met twee ingangen is een populaire CMOS logic gate integrated circuit (IC). Zoals de naam al doet vermoeden, bevat dit IC vier NAND-poorten met twee ingangen.

Een 4011 IC is niet beschikbaar bij uw lokale RadioShack. U moet dus een lokale elektronicawinkel vinden die onderdelen zoals CMOS-logica-chips bevat, of u moet ze bestellen via een online bron.

• Het eerste project gebruikt slechts één van de NAND-poorten in een 4011. De twee ingangen van de NAND-poort zijn verbonden met drukknoppen en de uitgang is verbonden met een LED. Wanneer u dit project bouwt, kunt u de werking van een NAND-poort visualiseren: de LED brandt tenzij u op beide knoppen drukt.

  

  Een NIET-EN-poortcircuit dat een CMOS-logica-chip gebruikt.

• Het volgende project gebruikt twee van de NAND-poorten op de 4011 om een ​​EN-poort te maken. Omdat een NIET-EN-poort niets meer is dan een AND-poort waarvan de uitvoer is omgekeerd, kunt u een EN-poort maken van een NIET-EN-poort door de uitvoer van de NAND-poort te inverteren.

  Deze inversie werkt vanwege een van de fundamentele regels van de logica: als u een waarde twee keer omkeert, krijgt u de oorspronkelijke waarde. Dus, als je eenmaal een AND-poort omkeert, krijg je een NAND-poort; als je het opnieuw omkeert, ben je terug bij een EN-poort.

• In de derde set projectdocumenten ziet u hoe u een OF-poort maakt met behulp van drie NAND-poorten. Een NIET-EN-poort is hetzelfde als een OF-poort waarvan de ingangen zijn omgekeerd. Dus, om een ​​OF-poort te creëren door NAND-poorten te gebruiken, inverteer je de twee ingangen met NAND-poorten die geconfigureerd zijn als inverters (dat wil zeggen, met hun ingangen met elkaar verbonden). De uitvoer van deze omvormers wordt naar de ingangen van de derde NAND-poort verzonden.

• Het laatste project gebruikt alle vier NAND-poorten op de 4011-chip om een ​​NOR-poort te maken. Een NIET-OF-poort is niets meer dan een OF-poort waarvan de uitvoer is omgekeerd. Dus maak je eerst een OF-poort door de techniek uit het vorige project te gebruiken; vervolgens configureert u de vierde NAND-poort op de 4011-chip als een omvormer om de uitvoer van de OF-poort om te keren.

Omdat deze projecten op elkaar voortbouwen, mag u uw breadboard niet afbreken na het voltooien van elk project.In plaats daarvan kunt u elk samengesteld project gebruiken als startpunt voor de volgende. Als u ervoor kiest om de projecten op deze manier te bouwen, kunt u gewoon de stappen scannen om te zien welke weerstanden en jumperdraden voor elk project moeten worden verplaatst.

U kunt een NAND-poort eenvoudig omzetten in een omvormer met één ingang (dat wil zeggen een NIET-poort) door de enkele ingang op beide ingangen van de NAND-poort aan te sluiten. Deze verbinding zorgt ervoor dat de twee ingangen altijd hetzelfde zijn: beide zijn HOOG of beide zijn LAAG.

In een NAND-poort is, als beide ingangen HOOG zijn, de uitgang LAAG en als beide ingangen LAAG zijn, is de uitgang HOOG. Het bedraden van de ingangen van een NIET-EN-poort samen heeft dus het effect van het omkeren van de invoer.