Что такое логический инвертор и как он работает. Для чего используется инвертор в цифровой электронике. Как реализовать инвертор на транзисторах. Какие типы инверторов существуют.
Что такое логический инвертор и принцип его работы
Логический инвертор (также называемый элементом НЕ) — это базовый логический элемент, который выполняет операцию логического отрицания. Принцип работы инвертора очень прост:
- Если на вход подается логический 0, на выходе формируется логическая 1
- Если на вход подается логическая 1, на выходе формируется логический 0
Таким образом, инвертор «переворачивает» входной сигнал, отсюда и его название. Таблица истинности инвертора выглядит следующим образом:
| Вход | Выход |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Логическая функция инвертора обозначается горизонтальной чертой над переменной: Y = A̅. На схемах инвертор обозначается треугольником с кружком на выходе.
Применение инверторов в цифровой электронике
- Изменение полярности логических сигналов
- Формирование инвертированных сигналов управления
- Буферизация и усиление сигналов
- Создание элементов задержки
- Построение более сложных логических элементов
Одно из важных применений — построение генераторов импульсов на основе инвертора с обратной связью. Инверторы также используются для согласования уровней различных логических схем.
Реализация инвертора на транзисторах
Простейшая схема инвертора может быть реализована на одном биполярном транзисторе:
- Транзистор включен по схеме с общим эмиттером
- На базу через резистор подается входной сигнал
- Коллектор через резистор подключен к питанию
- Выходной сигнал снимается с коллектора
При подаче логического 0 на вход транзистор закрыт, на выходе высокий уровень. При подаче 1 транзистор открывается, на выходе формируется низкий уровень. Таким образом реализуется функция инвертирования.
Типы и разновидности инверторов
Существуют различные типы инверторов, отличающиеся схемотехникой и характеристиками:
- TTL-инверторы на биполярных транзисторах
- КМОП-инверторы на комплементарных МОП-транзисторах
- Инверторы с открытым коллектором
- Инверторы с тремя состояниями выхода
- Инверторы с триггером Шмитта на входе
Выбор типа инвертора зависит от конкретного применения, требований к быстродействию, нагрузочной способности, энергопотреблению и других параметров.
Параметры и характеристики логических инверторов
Основные параметры инверторов, важные при разработке цифровых устройств:
- Напряжение питания
- Входные и выходные логические уровни
- Время задержки распространения сигнала
- Входной и выходной ток
- Помехоустойчивость
- Максимальная частота переключения
Знание этих характеристик позволяет правильно выбрать и применить инверторы в конкретных схемах. Как выбрать оптимальный инвертор для вашего устройства. Какие параметры наиболее критичны в разных применениях.
Инверторы в составе интегральных микросхем
Инверторы часто выпускаются в составе интегральных микросхем, содержащих несколько однотипных элементов. Популярные серии:
- К155ЛН1 — 6 инверторов ТТЛ
- К561ЛН2 — 6 КМОП-инверторов
- 74HC04 — 6 КМОП-инверторов
- 74LS04 — 6 ТТЛШ инверторов
Применение готовых интегральных инверторов упрощает разработку цифровых устройств. При этом важно учитывать особенности конкретной серии микросхем.
Применение инверторов в комбинационных схемах
Инверторы широко используются как составная часть более сложных комбинационных логических схем:
- Элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ
- Эксклюзивное ИЛИ
- Мультиплексоры и демультиплексоры
- Дешифраторы и шифраторы
- Схемы сравнения кодов
Умелое применение инверторов позволяет оптимизировать логические схемы, уменьшить количество элементов. Как использовать инверторы для построения базовых логических функций. Примеры комбинационных схем на основе инверторов.
Инверторы в последовательностных схемах
Инверторы находят применение и в схемах с памятью — триггерах, регистрах, счетчиках:
- Формирование инверсных сигналов синхронизации
- Создание элементов задержки
- Инверсия выходных сигналов триггеров
- Построение генераторов импульсов
Правильное использование инверторов позволяет упростить последовательностные схемы и улучшить их характеристики. Примеры применения инверторов в типовых схемах триггеров и счетчиков.
Инвертор логический— элемент вычислительной машины кратко Электротехника,…
Привет, Вы узнаете про инвертор логический, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое инвертор логический, аналоговый инвертор, цифровой инвертор , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.
инвертор логический — (лат. inverto — поворачивать, переворачивать)(лат. inverto — поворачивать, переворачивать) — элемент вычислительной машины, осуществляющий определенные преобразования сигнала. Различают два основных типа инверторов: аналоговые и цифровые.
Термин инве́ртор (или инве́ртер
) может означать:- Инвертор (логический элемент) — логический элемент цифровой вычислительной техники, выполняющий операцию логического отрицания.
- Инвертор (электроника) — электронный усилитель, «переворачивающий» сигнал (сдвигающий фазу выходного сигнала на 180° относительно входного).
- Инвертор (электротехника) — устройство для преобразования постоянного тока в переменный, или изменения частоты переменного тока.
- инвертор, или головка спутниковой антенны, которую предлагает фирма Inverto понижение частоты входящего сигнала в несколько тысяч раз
Отрица́ние (инве́рсия, от лат. inversio — переворот, логи́ческое «НЕ») в логике — унарная операция над суждениями, результатом которой является суждение, «противоположное» исходному. Обозначается знаком ¬
Как в классической, так и в интуиционистской логике «двойное отрицание» является следствием суждения }, то есть имеет место тавтология: .
Обратное утверждение верно в классической логике (закон двойного отрицания), но не имеет места в интуиционистской .
Об этом говорит сайт https://intellect.icu . То есть отрицание отрицания искомого утверждения не может служить интуиционистским доказательством, в отличие от классической логики. Это различие двух логических систем обычно полагается главным.
Схемотехника
Логические элементы Отрицание, НЕ| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Мнемоническое правило для отрицания звучит так: на выходе будет
- «1» тогда и только тогда, когда на входе «0»,
- «0» тогда и только тогда, когда на входе «1».
| Определение | |
|---|---|
| Таблица истинности | |
| Логический вентиль | |
| Нормальные формы | |
| Дизъюнктивная | |
| Конъюнктивная | |
| Полином Жегалкина | |
| Принадлежность предполным классам | |
| Сохраняет 0 | Нет |
| Сохраняет 1 | Нет |
| Монотонна | Нет |
| Линейна | Да |
| Самодвойственна | Да |
аналоговый инвертор
Схема аналогового инвертора, он же является аналоговым масштабным звеном при }
Инвертор в аналоговых вычислительных машинах — аналоговый функциональный блок, в котором выходная величина и входная величина связаны зависимостью: .
Применяется в АВМ структурного типа, когда при реализации структурной схемы модели необходимо изменить знак функции или величины на противоположный.
В качестве инвертора может применяться блок суммирования, в котором и , а напряжение на выходе определяется зависимостью:[прояснить]
.
цифровой инвертор
Инвертор цифровой
Инвертор в цифровых вычислительных машинах — логический элемент, выполняющий операцию логического отрицания — инверсии. Инверторы обычно изготавливают на активных элементах с одновременным усилением и формированием выходного сигнала. Наряду с другими логическими элементами используют как составную часть устройств, выполняющих определенную логическую функцию.
Типы
Различают потенциальные и импульсные инверторы.
Потенциальные инверторы
В потенциальных инверторах высокий уровень входного напряжения преобразуется в низкий, и наоборот.
Импульсные инверторы
В импульсных инверторах в момент подачи сигнала на вход, на выходе появляется сигнал противоположной полярности. Либо в момент подачи импульсов тактирующей серии на выходе появляется сигнал только при отсутствии сигнала на входе.
См. также
- Отрицание ( логическая операция )
- инверсия
- Аналоговый функциональный блок
- логическая операция ,
- логика буля , булевы функции ,
- инвертор напряжения ,
- конвертеры для спутниковых антенн , спутниковые конвертеры , конвертер ,
В общем, мой друг ты одолел чтение этой статьи об инвертор логический. Работы в переди у тебя будет много. Смело пишикоментарии, развивайся и счастье окажется в ваших руках.
Надеюсь, что теперь ты понял что такое инвертор логический, аналоговый инвертор, цифровой инвертор
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу.
Из статьи мы узнали кратко, но емко про инвертор логический
НОУ ИНТУИТ | Лекция | Простейшие логические элементы
< Лекция 2 || Лекция 3: 123456 || Лекция 4 >
Аннотация: В лекции рассматриваются принципы работы, характеристики и типовые схемы включения простейших логических элементов — инверторов, буферов, элементов И и ИЛИ, а также приводятся схемотехнические решения, позволяющие реализовать на их основе часто встречающиеся функции.
Ключевые слова: gate, логический, выход, связь, таблица истинности, быстродействие, мощность, инвертор, invertible, инвертирование, Z-резистор, pull, фронт сигнала, проводного или, повторитель, буфер, инверторы, мультиплексирование, двунаправленные линии, мультиплексор, буфер однонаправленный, буфер двунаправленный, управляющий сигнал, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, NAND, отрицательный сигнал, положительный сигнал, логическая модель, уровень представления
intuit.ru/2010/edi»>Изучение базовых элементов цифровой электроники мы начнем с наиболее простых, а затем будем рассматривать все более
сложные. Примеры применения каждого следующего элемента будут опираться на все элементы, рассмотренные ранее.
Таким образом, будут постепенно даны главные принципы построения довольно сложных цифровых устройств.Логические элементы (или, как их еще называют, вентили, «gates») — это наиболее простые цифровые микросхемы. Именно в этой простоте и состоит их отличие от других микросхем. Как правило, в одном корпусе микросхемы может располагаться от одного до шести одинаковых логических элементов. Иногда в одном корпусе могут располагаться и разные логические элементы.
Обычно каждый логический элемент имеет несколько входов (от одного до двенадцати) и один выход. При этом
связь между выходным сигналом и входными сигналами (таблица истинности) предельно проста.
Каждой
комбинации входных сигналов элемента соответствует уровень нуля или единицы на его выходе. Никакой
внутренней памяти у логических элементов нет, поэтому они относятся к группе так называемых комбинационных
микросхем. Но в отличие от более сложных комбинационных микросхем, рассматриваемых в следующей лекции,
логические элементы имеют входы, которые не могут быть разделены на группы, различающиеся по выполняемым ими
функциям.
Главные достоинства логических элементов, по сравнению с другими цифровыми микросхемами, — это их высокое
быстродействие (малые времена задержек), а также малая потребляемая мощность (малый ток потребления). Поэтому
в тех случаях, когда требуемую функцию можно реализовать исключительно на логических элементах, всегда имеет
смысл проанализировать этот вариант. Недостаток же их состоит в том, что на их основе довольно трудно реализовать
сколько-нибудь сложные функции. Поэтому чаще всего логические элементы используются только в качестве дополнения к
более сложным, к более «умным» микросхемам.
И любой разработчик обычно стремится использовать их как можно меньше
и как можно реже. Существует даже мнение, что мастерство разработчика обратно пропорционально количеству используемых
им логических элементов. Однако это верно далеко не всегда.
Инверторы
Самый простой логический элемент — это инвертор (логический элемент НЕ, «inverter»), уже упоминавшийся в «Базовые понятия цифровой электроники» . Инвертор выполняет простейшую логическую функцию — инвертирование, то есть изменение уровня входного сигнала на противоположный. Он имеет всего один вход и один выход. Выход инвертора может быть типа 2С или типа ОК. На рис. 3.1 показаны условные обозначения инвертора, принятые у нас и за рубежом, а в табл. 3.1 представлена таблица истинности инвертора.
Рис. 3.1. Условные обозначения инверторов: зарубежные (слева) и отечественные (справа)
intuit.ru/2010/edi»>В одном корпусе микросхемы обычно бывает шесть инверторов. Отечественное обозначение микросхем инверторов
— «ЛН». Примеры: КР1533ЛН1 (SN74ALS04) — шесть инверторов с выходом 2С, КР1533ЛН2 (SN74ALS05) —
шесть инверторов с выходом ОК. Существуют также инверторы с выходом ОК и с повышенным выходным током
(ЛН4), а также с повышенным выходным напряжением (ЛН3, ЛН5). Для инверторов с выходом ОК необходимо
включение выходного нагрузочного резистора pull-up. Его минимальную величину можно рассчитать очень
просто: R < U/IOL, где U — напряжение питания, к которому подключается резистор. Обычно величина
резистора выбирается порядка сотен Ом — единиц кОм.| Вход | Выход |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
intuit.ru/2010/edi»>Две основные области применения инверторов — это изменение полярности сигнала и изменение полярности
фронта сигнала (рис. 3.2). То есть из положительного входного сигнала инвертор делает отрицательный
выходной сигнал и наоборот, а из положительного фронта входного сигнала — отрицательный фронт
выходного сигнала и наоборот. Еще одно важное применение инвертора — буферирование сигнала (с инверсией),
то есть увеличение нагрузочной способности сигнала. Это бывает нужно в том случае, когда какой-то сигнал
надо подать на много входов, а выходной ток источника сигнала недостаточен.Рис. 3.2. Инверсия полярности сигнала и инверсия полярности фронта сигнала
Дальше >>
< Лекция 2 || Лекция 3: 123456 || Лекция 4 >
NOT Gate (Inverter) — Учебное пособие по логическим элементам
Автор: Øyvind Nydal Dahl Оставить комментарий
Элемент НЕ (или инвертор) — это логический элемент, в котором выход противоположен входу.
Таким образом, вы можете сказать, что вывод НЕ совпадает с вводом. Его часто называют инвертором , поскольку он инвертирует вход.
Схематический символ инвертора похож на буфер, только с кружком на выходе, чтобы указать, что это инвертированная версия входа.
Логическое или логическое выражение для вентиля НЕ означает, что:
Q противоположно A
Таблица истинности
Вентиль НЕ может иметь только один вход. И его таблица истинности довольно проста, так как есть только два возможных состояния; вход ВЫСОКИЙ (или «1») или вход НИЗКИЙ (или «0»).
Таблица истинности шлюза NOT
| Вход A | Выход Q |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Построить инвертор с транзисторно-резисторной логикой
Вы можете построить инвертор/НЕ вентиль из транзисторов и резисторов. Этот метод называется резисторно-транзисторной логикой (RTL).
Если A ВЫСОКИЙ, транзистор включается. Когда транзистор открыт, Q через транзистор становится НИЗКИМ. Если A имеет НИЗКИЙ уровень, транзистор закрыт, а Q вытягивается ВЫСОКИМ через резистор до VCC.
Забавно узнать, как вы смогли собрать его из транзисторов и резисторов. Но нецелесообразно использовать такое количество компонентов только для создания простого логического элемента. К счастью, есть много интегральных схем, которые НЕ имеют вентилей, которые вы можете использовать «из коробки».
Альтернативы ИС с вентилями НЕ/инверторами
Если вы хотите поэкспериментировать и построить схемы с вентилями НЕ, вы найдете их как в серии 4000 IC, так и в серии 7400 IC:
- 4041 : Четыре вентиля НЕ /инверторы (с буферами)
- 4049 : шесть не ворота/инверторы
- 4069 : шесть не ворота/инверторы
- 40106 : шесть не ворота/инверторы с Schmitt Trigger
- 4572 : gates не Trigger
- 4572 : gates не Trigger 9007 457 2 : gates не с Schmitt Trigger 9007 457 2 : gates/inverters.
- 74HC04 : Шесть вентилей/инверторов НЕ (HC — семейство, также могут быть LS/HCT/…)
- 74HC05 : Шесть вентилей/инверторов НЕ (HC — семейство, также LS/HCT/…)
- 74HC14 : Шесть вентилей/инверторов НЕ с триггером Шмитта (HC — это семейство, также может быть LS/HCT/…)
несколько других вентилей)Все они должны быть доступны в виде микросхем сквозного отверстия, удобных для любителей. Просто убедитесь, что вы покупаете пакетную версию DIP .
Пример схемы инвертора: мигающий светодиод
Забавная схема, которую можно построить с помощью инвертора, — это схема мигания светодиода. В следующей схеме светодиод постоянно мигает. Обратите внимание, что эта схема будет работать только с инверторами триггера Шмитта. Таким образом, вы можете собрать его, например, с помощью микросхемы CD40106B или микросхемы 74C14.
Резистор R1 и конденсатор С1 задают скорость мигания.
Следующий шаг в руководстве по логическим элементам
Ознакомьтесь с другими статьями в этом руководстве по логическим элементам:
НЕ вентиль/инвертор – (Вы здесь )
XOR Gate
XNOR Gate
Назад к обзору логических вентилей
Рубрики: Logic Gates
Взаимодействие с читателями
Логические элементы I
Цифровая лаборатория > Логические элементы I
Инвертор (НЕ) и буфер
Элементы И-НЕ и И
Элементы НЕ-ИЛИ и ИЛИ
Цифровая схема работает при двух разных уровнях напряжения, низком и высоком. Как правило, низкий уровень соответствует логическому 0, а высокий уровень соответствует логической 1. Логические элементы являются основными строительными блоками в цифровой электронике. Связь между входом(ами) и выходом логического вентиля выражается таблицей истинности.
Инвертор (НЕ вентиль) и буфер
Инвертор — это логический элемент, который имеет только один вход, он выводит логическое состояние, противоположное своему входу.
Инвертор также называют НЕ гейтом. Схематический символ базового инвертора показан на рисунке 1, а таблица 1 является его таблицей истинности.
Обозначение логической операции инвертора может быть выражено следующим образом:
Таблица 1: Таблица истинности инвертора (НЕ вентиля)
Буфер — это еще один логический вентиль, который имеет только один вход, его выход следует тому же логическому состоянию, что и вход. Буфер используется в качестве элемента задержки в цифровой электронике. Это также элемент Current-Boost-Up, который используется для увеличения способности выхода одного вентиля управлять рядом других вентилей. Схематический символ буфера показан на рисунке 2, а таблица 2 является его таблицей истинности.
Обозначение логической операции буфера может быть выражено следующим образом:
Таблица 2: Таблица истинности буфера
Элементы И-НЕ и И
Элемент И — это логический элемент, который имеет два или более двух входов, его выход равен 1 только тогда, когда все его входы равны 1.
Схематическое обозначение логического элемента И с двумя входами показан на рисунке 3, а таблица 3 является его таблицей истинности.
Обозначение логической операции вентиля И может быть выражено следующим образом:
Таблица 3: Таблица истинности вентиля И
Вентиль И-НЕ — это еще один логический вентиль, который имеет два или более двух входов, его выход равен 0 только тогда, когда все его входы равны 1. Схематическое обозначение вентиля И-НЕ с двумя входами показанные на рисунке 4 и в таблице 4, являются его таблицей истинности.
Обозначение логической операции NAND Gate может быть выражено следующим образом:
Таблица 4: Таблица истинности вентилей И-НЕ
Вентиляторы НЕ-ИЛИ и ИЛИ
Вентиль-ИЛИ — это логический вентиль, который имеет два или более двух входов, его выход равен 0, только когда все его входы равны 0.
