إلكترونيات وحدات رقمية وMCU الدوائر المتكاملة: AND، OR، NOR، NAND، XOR و NOT البوابات المنطقية
سنستعرض اليوم معكم على منصة عربلوجر للعلوم والتقنية الدارات المتكاملة والبوابات المنطقية مع شرح موجز ومبسط للفهم لأعزائنا القراء،نرجو لكم قراءة ممتعة.
لتصميم أي نظام إلكتروني، من الضروري معرفة عمل الدوائر المتكاملة (IC) المعنية؛ في هذه الحالة سوف نقوم بتحليل الأجهزة الرقمية التي تسمى البوابات المنطقية .
سنعمل مع الدوائر المتكاملة لعائلة 74LS من البوابات المنطقية: AND وOR وNOT وNAND وNOR وXOR، مع مراجعة المفاهيم الأساسية والتشغيل.
استخدام البوابات المنطقية المشهورة:
البوابات المنطقية متاحة تجاريا على شكل دوائر متكاملة، ومن بين التقنيات الأكثر شهرة في السوق ما يلي:
- TTL: الترانزستور -الترانزستور - المنطق
- CMOS: المنطق التكميلي لأشباه الموصلات من أكسيد المعادن
- ECL: منطق الباعث المقترن
تعتمد تقنية CMOS على ترانزستورات MOS، بينما تعتمد تقنيات TTL وECL على ترانزستورات ثنائية القطب.
ما هي البوابات المنطقية؟
البوابة المنطقية هي جهاز رقمي يقوم بتنفيذ عمليات ثنائية بحالة منطقية واحدة أو حالتين (0,1) عند الإدخال والحصول على نتائج منطقية (0,1) عند إخراج النظام. ويمكن دمجها مع بعضها البعض للحصول على وظائف جديدة.
البوابات الأساسية هي ثلاث بوابات AND وOR وNOT ، والبوابات التكميلية لها هي NAND وNOR . توجد أيضًا بوابة تكميلية XOR وبوابة XNOR التكميلية الخاصة بها .
مميزات عائلة TTL للبوابات المنطقية:
عائلة TTL الأكثر استخدامًا لهذه البوابات هي سلسلة 74LSXX (LS: Low-powe-Schottky) وبعض خصائصها هي:
- الطاقة : 5 فولت ± 0.25، من الملائم استخدام مصدر إمداد منظم ومكثف سيراميك 0.1 μF متصل من خلال مصدر الإمداد بالقرب من IC، للتخلص من القمم الناتجة عن المفاتيح.
- المدخلات : يوصى بتوصيل أي مدخلات غير مستخدمة بـ +Vcc، للتخلص من الضوضاء، نظرًا لأن هذه المرحلية تحتوي على مدخلات عائمة.
- المخرجات : يمكنهم إمداد 16 مللي أمبير، لكن يمكنهم توريد أكثر من 2 مللي أمبير.
- وقت انتشار البوابة : حوالي 10ns لتمرير الإشارة عبر البوابة.
- التردد : في الظروف المثالية يكون 35 ميجا هرتز.
- استهلاك الطاقة : قليل ميغاواط.
|
| الدارات المتكاملة والبوابات المنطقية |
ترتبط كل بوابة برمز، وجدول الحقيقة، وعملية منطقية؛ والتي تعبر عن حالة مخرجاتها لكل مجموعة ممكنة من المدخلات.
تحليل النتائج للبوابات المنطقية:
اعتماداً على النتائج التي تعطيها لنا العملية يمكن تصنيف النتائج إلى:
- ناتج المجاميع (maxterms): تعبير منطقي يجمع متغيرات الإدخال التي لها صفر منطقي في مخرجاتها .
- مجموع المنتجات (المصطلحات المصغرة): تعبير منطقي يجمع متغيرات الإدخال التي لها متغير منطقي في مخرجاتها .
المكونات الداخلية للدوائر المتكاملة:
تحتوي الدوائر المتكاملة للبوابات المنطقية المذكورة أعلاه على التكوينات الداخلية التالية، والتي نقدمها للاتصال لاحقًا:
|
| استخدامات الدوائر المتكاملة |
مخطط الاتصال لإجراء التوصيلات التالية سنحتاج:
- مقاومات 330 أوم و 1 كيلو أوم
- المصابيح
- سلك
- 8 سويتش
- 74LS02 ولا
- 74LS86 إكس أو آر
- 74LS00 ناند
- 74LS08 و
- 74LS32 أو
- 74LS04 لا
الاتصال الذي سيتم إجراؤه لبوابات AND وNAND وXOR وOR هو نفسه، وسيكون كافيًا فقط تغيير IC بشكل مناسب، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه:
|
| الدارات المتكاملة والبوابات المنطقية |
بالنسبة لبوابة 74LS02-NOR ، سيكون الاتصال كما يلي:
وأخيرًا بالنسبة للدائرة المتكاملة 74LS04 :
أخيرًا، سنقوم بتشغيل دوائرنا بجهد 5 فولت ومن خلال مفتاح dip، سنتحكم في حالات الإدخال الثنائية المقابلة لجدول الحقيقة المذكور أعلاه، بحيث يتم تنفيذ العمليات المنطقية ذات الصلة بكل دائرة متكاملة وسنكون قادرين على تصور نتائج هذه العمليات من خلال تشغيل/إيقاف مصابيح LED.كما ترون، كل زوج من مفاتيح الانحدار يتوافق مع مؤشر LED، ويمثل بشكل مثالي كل شرط من شروط جدول الحقيقة.
|
| الدارات المتكاملة والبوابات المنطقية |
الدائرة المتكاملة (IC) :
تسمى أيضًا بالرقاقة، وتتكون من مادة السيليكون شبه الموصلة، والتي تحتوي بداخلها على مكونات كهربائية مثل الترانزستورات والثنائيات والمقاومات والمكثفات.
عائلة المنطق TTL :
هي عائلة تتميز بشكل أساسي بسرعتها ولأن ترانزستوراتها تعمل في الغالب في حالة تشبع القطع. يبدأ ترقيم أي دائرة متكاملة (IC) في هذه العائلة بالأرقام 74 (السلسلة التجارية) أو 54 (السلسلة العسكرية، بمواصفات أكثر تطلبًا).
الفئات الفرعية الأكثر استخدامًا هي:
- Standard وS (Schottky)
- LS (Low Power Schottky)
- ALS (Advanced Low Power Schottky)
- FAST (Advanced Schottky)
- ABT (Advanced BiCMOS).
علامات البحث:
- تقرير عن الدوائر المتكاملة PDF
- أنواع الدوائر المتكاملة IC
- استخدامات الدوائر المتكاملة
- الدوائر المتكاملة ppt
- بحث عن الدوائر المتكاملة IC
- وظيفة IC
- طرق اختبار الدوائر المتكاملة IC
- اذكر استخدامات الدوائر المتكاملة
- معنى الدارات المتكاملة والحاجة إليها
- الدوائر المتكاملة (Integrated Circuits) - الصنّاع العرب
- شرح الدوائر المتكاملة وطريقة فحصها IC _ Integrated Circuits