หรือเกตเทียบกับการเชื่อมต่อสองสาย?

ฉันไม่ได้เป็นคนใช้ไฟฟ้ามากนัก แต่ฉันก็พยายามที่จะทำความเข้าใจเกี่ยวกับมันดังนั้นโปรดจำไว้ว่าฉันมีพื้นหลังเล็ก ๆ น้อย ๆ นอกฟิสิกส์ไฟฟ้าระดับวิทยาลัยที่มีแคลคูลัสและพื้นฐานที่แข็งแกร่งในตรรกะทางคณิตศาสตร์ ฉันได้เรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งที่คุณสามารถทำได้ด้วยประตูตรรกะและเจอแอดเดอร์ ฉันชอบที่จะลองทำสิ่งต่าง ๆ ก่อนที่จะดูคำตอบดังนั้นฉันจึงคิดบวกกับแอดเดอร์ของตัวเอง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่าง adder ของฉันและอันที่อยู่ในหนังสือที่ฉันกำลังอ่านคือมีประตู OR ที่ส่วนท้ายของ adder ของพวกเขาสำหรับสายไฟในขณะที่ฉันใส่สายไฟสองเส้นเข้าด้วยกัน ฉันคิดว่าการวางสายสองสายเข้าด้วยกันนั้นเหมือนกับประตู OR เนื่องจากไม่มีกระแสไฟฟ้าออกจากโหนดถ้าไม่มีกระแสไฟฟ้าเข้าและมีไฟฟ้าออกจากโหนดถ้ามีบางอย่างมาจากแหล่งใดแหล่งหนึ่งหรือทั้งสองแหล่ง .

คำถามของฉันคืออะไร: อะไรคือความแตกต่างระหว่างการต่อสายสองสายเข้าด้วยกันและสร้างประตูที่เหมาะสม

ฉันเดาว่ามันมีบางอย่างเกี่ยวกับปริมาณกระแสไฟฟ้า (กระแสหรือไม่) ที่สายออกจากประตู 3-node / หรือ OR แต่ความเข้าใจของฉันเกี่ยวกับวงจรเป็นสนิมเล็กน้อย ขอบคุณสำหรับความช่วยเหลือของคุณ!

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

สิ่งที่คุณต้องเข้าใจคือการแสดงระดับตรรกะ H และ L ทั้งระดับตรรกะ H และ L แสดงด้วยแรงดันไฟฟ้าสองระดับนั่นคือ L ไม่ได้หมายถึงศักยภาพในการลอยหรือ "ไม่เชื่อมต่อ"

L หมายถึงแรงดันไฟฟ้าคือ (ใกล้เคียง) 0V เช่นการเชื่อมต่อกับ GND

และแน่นอน H ถูกระบุด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเช่น 5V เช่นการเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าที่เป็นบวก

ดังนั้นหากเอาต์พุตดิจิตอลสองรายการมีค่าต่างกัน (H และ L) การเชื่อมต่อจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรไม่ใช่ประตู OR

ในกรณีส่วนใหญ่ในตรรกะดิจิตอลที่เชื่อมต่อสองเอาต์พุตเข้าด้วยกันนั้นผิด

ข้อยกเว้นคือ

• เอาต์พุต tri-state ที่เรียกว่าซึ่งสามารถอยู่ในสถานะที่สาม "Z" จริงๆแล้ว Z หมายถึงความต้านทานสูงเช่น "ไม่มีการเชื่อมต่อ" และ
• เอาต์พุตที่เรียกว่า open collector (หรือ open drain) เอาต์พุตซึ่งสามารถเป็น AND-wired (คล้ายกับสิ่งที่คุณต้องการทำเพื่อ OR) แต่คุณต้องมีตัวต้านทานแบบดึงขึ้นเพิ่มเติม

เพื่อหลีกเลี่ยงสองเอาต์พุต "ปะทะกัน" เมื่อมีค่าสูงและอีกสายอยู่ในระดับต่ำสายไฟธรรมดาสองเส้นจะกลายเป็นไดโอดหรือเกท: -

โดยปกติจะใช้งานได้ค่อนข้างดี แต่มีการลดลงเล็กน้อย (0.5V) ในระดับแรงดันสูงถึงเอาต์พุตเนื่องจากการลดลงของไดโอดโวลต์ไปข้างหน้า นี่คือลักษณะการส่งต่อของไดโอด 1N4148: -

หากเลือก R เพื่อทำให้เกิดกระแสประมาณ 0.1 mA การลดลงของโวลต์จะอยู่ที่ประมาณ 0.5 โวลต์

ใช้งานได้ไหม

สิ่งนี้สามารถทำงานได้เฉพาะในกรณีที่ระดับลอจิกต่ำในวงจรของคุณแสดงเป็นไม่มีจุดเชื่อมต่อ [จุดที่ไม่มีแรงดันที่เกี่ยวข้องกับจุดอื่น ๆ ในวงจรของคุณ] สิ่งที่ต้องการวงจรต่อไปนี้

ดังนั้นใช่ adder ของคุณใช้แนวคิดได้แต่

1 - จะเป็นอย่างไรถ้าทั้งสองโหนดเป็น 'สูง' แต่หนึ่งในนั้นคือแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าอีกเล็กน้อย

A: ได้รับความจริงที่ว่าเส้นทางทานต่ำมากอยู่ระหว่างพวกเขาคุณจะมีไฟฟ้าลัดวงจร กระแสจำนวนมากจะไหลซึ่งจะเผาวงจรของคุณ

2 - จะเป็นอย่างไรถ้าฉันต้องการเชื่อมต่อแอดเดอร์นี้กับอุปกรณ์ลอจิกอื่น ๆ มันจะทำงานอย่างไร

ตอบ: ไม่ทำงานเช่นคุณไม่สามารถเชื่อมต่อ adder ชนิดนี้กับอุปกรณ์ดิจิตอลCMOSได้ ดังนั้นคุณต้องสร้างห้องสมุดดิจิตอลของโมดูลที่ทำงานทั้งหมดด้วยวิธีนี้คุณจะต้องสร้างของคุณเองและ , OR , NOT , NANDประตูที่ทำงานทั้งหมดสามารถกับชนิดของตรรกะนี้

3 - จะเป็นอย่างไรถ้าเราแก้ไขปัญหานี้และแสดงสถานะ 'ต่ำ' เป็น0โวลต์และสถานะ 'สูง' เช่น - 5โวลต์เรายังคงสามารถเชื่อมต่อ adder นี้กับอุปกรณ์ลอจิกแบบ CMOS ได้หรือไม่

ตอบ: ไม่คุณไม่สามารถทำได้เพราะเมื่อใดก็ตามที่หนึ่งในสองโหนดสูงและอีกอันคือต่ำคุณจะมีไฟฟ้าลัดวงจรและกระแสไฟฟ้าจำนวนมากจะไหลซึ่งเพียงพอที่จะเผาวงจรของคุณ

ดังนั้นตรรกะประเภทนี้จะใช้ได้ก็ต่อเมื่อคุณแสดง 'HIGH' และ 'LOW' ด้วย LED หรือหลอดไฟ [สิ่งที่มองเห็นได้] แต่ไม่ใช่วิธีปฏิบัติที่จะใช้วงจรที่ซับซ้อนและอุปกรณ์เก็บข้อมูลโดยใช้ตรรกะชนิดนี้

บางครั้งจะทำในสถานการณ์ง่าย ๆ เช่นลอจิกรีเลย์ (ในรถยนต์, ระบบทำความร้อนกลาง ฯลฯ ) คุณสมบัติทั่วไปคือลอจิกต่ำเป็นวงจรเปิด (ไม่ได้ต่อสายดิน) และอินพุตอิมพีแดนซ์ต่ำ (ขดลวดของรีเลย์เป็นตัวต้านทานแบบดึงลง) . คุณสมบัติทั้งสองนี้ไปด้วยกัน

เนื่องจากตัวอย่างการสอนมักใช้สวิตช์เปิดปิดเป็นอินพุตและโคมไฟเป็นเอาต์พุตพวกเขาอาจทำงานในลักษณะนี้โดยไม่คำนึงถึงจุดที่พวกเขาพยายามทำ

เหตุผลพื้นฐานสำหรับ "ลวดหรือ " ของคุณไม่ได้เป็นตัวเลือกใช้การได้คืออินพุตไม่แยกออกจากตัวเองและออก การแยกมีความสำคัญสำหรับการดำเนินการที่เหมาะสมของวงจรตรรกะ