Инвертор (логический вентиль) - Inverter (logic gate)

ВВОД	ВЫВОД
А	НЕ А
0	1
1	0

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.

Логика NMOS инвертор
Логика PMOS инвертор
Статический CMOS логика инвертор
NPN резисторно-транзисторная логика инвертор
NPN транзисторно-транзисторная логика инвертор

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

${ Displaystyle f (а) = 1-а}$ аналитическое представление логического элемента НЕ:

${ Displaystyle f (0) = 1-0 = 1}$
${ displaystyle f (1) = 1-1 = 0}$

Альтернативы

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

Желаемые ворота	Конструкция NAND	Строительство NOR

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

^ Наир, Б. Соманатан (2002). Цифровая электроника и логический дизайн. PHI Learning Pvt. ООО п. 240. ISBN 9788120319561.
^ М. Моррис, Мано; Р. Кайм, Чарльз (2004). Основы логики и компьютерного дизайна (3-е изд.). Прентис Холл. п. 73. ISBN 0133760634.

внешние ссылки

Не ворота на All About Circuits
Техническая спецификация: Шестнадцатеричный буфер / преобразователь CMOS

[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.

[1]

[2]

Логические связки
Тавтология /Правда ${ displaystyle top}$
Альтернативное отрицание (Ворота NAND ) ${ displaystyle uparrow}$ Обратное значение ${ displaystyle leftarrow}$ Последствия (НЕОБХОДИМО ворота ) ${ displaystyle rightarrow}$ Дизъюнкция (ИЛИ ворота ) ${ displaystyle lor}$
Отрицание (НЕ ворота ) ${ displaystyle neg}$ Эксклюзивный или (Ворота XOR ) ${ displaystyle not leftrightarrow}$ Двусмысленный (XNOR ворота ) ${ displaystyle leftrightarrow}$ утверждение (Цифровой буфер )
Совместное отрицание (Ворота NOR ) ${ displaystyle downarrow}$ Неимпликация (NIMPLY ворота ) ${ displaystyle nrightarrow}$ Конверс без импликации ${ displaystyle nleftarrow}$ Соединение (И ворота ) ${ displaystyle land}$
Противоречие /Ложь ${ displaystyle bot}$
Философский портал