Progetti di elettronica: come utilizzare le porte NAND per creare altre porte

Porte elettroniche NAND (insieme a porte NOR) sono porte universali, il che significa che è possibile costruire qualsiasi altro tipo di porta usando nient'altro che porte NAND combinate in vari modi. I quattro progetti elettronici presentati qui ti guidano passo dopo passo attraverso il processo di costruzione di vari tipi di circuiti di gate utilizzando solo porte NAND.

Il 4012 Quad Two-Input NAND Gate è un popolare circuito integrato con porta logica CMOS (IC). Come suggerisce il nome, questo IC contiene quattro porte NAND a due ingressi.

Un IC 4011 non è disponibile sul tuo RadioShack locale. Quindi, dovrai trovare un negozio di elettronica locale che trasporta parti come chip di logica CMOS, o dovrai ordinarle da una fonte online.

• Il primo progetto utilizza solo una delle porte NAND in un 4011. I due ingressi della porta NAND sono collegati ai pulsanti e l'uscita è collegata a un LED. Quando costruisci questo progetto, sarai in grado di visualizzare il funzionamento di un cancello NAND: il LED si accende a meno che non premi entrambi i pulsanti.

  

  Un circuito di gate NAND che utilizza un chip logico CMOS.

• Il prossimo progetto utilizza due delle porte NAND sul 4011 per creare un gate AND. Poiché una porta NAND non è altro che una porta AND la cui uscita è invertita, è possibile creare una porta AND da una porta NAND invertendo l'uscita della porta NAND.

  Questa inversione funziona a causa di una delle regole fondamentali della logica: se si inverte un valore due volte, si ottiene il valore originale. Quindi, se inverti una porta AND una volta, ottieni una porta NAND; se lo capovolgi di nuovo, torni a un cancello AND.

• Nel terzo gruppo di documenti di progetto , si vede come creare un cancello OR usando tre porte NAND. Una porta NAND è la stessa di una porta OR i cui ingressi sono stati invertiti. Pertanto, per creare un gate OR utilizzando gate NAND, si invertono i due ingressi con porte NAND configurate come inverter (ovvero, con i loro ingressi cablati insieme). L'output di questi inverter viene inviato agli ingressi della terza porta NAND.

• Il progetto finale utilizza tutte e quattro le porte NAND sul chip 4011 per creare un gate NOR. Un gate NOR non è altro che una porta OR la ​​cui uscita è stata invertita. Pertanto, per prima cosa si crea un gate OR utilizzando la tecnica nel progetto precedente; quindi si configura la quarta porta NAND sul chip 4011 come un inverter per invertire l'uscita della porta OR.

Poiché questi progetti si completano l'un l'altro, non abbattere la breadboard dopo aver completato ciascun progetto.Invece, puoi utilizzare ciascun progetto assemblato come punto di partenza per il prossimo. Se si sceglie di costruire i progetti in questo modo, è sufficiente eseguire la scansione dei passaggi per vedere quali resistori e fili dei ponticelli devono essere spostati per ciascun progetto.

È possibile trasformare facilmente una porta NAND in un inverter a ingresso singolo (ovvero un gate NOT) collegando il singolo ingresso a entrambi gli ingressi della porta NAND. Questa connessione fa sì che i due ingressi siano sempre gli stessi: O entrambi sono ALTI, o entrambi sono BASSI.

In una porta NAND, se entrambi gli ingressi sono HIGH, l'uscita è LOW e se entrambi gli ingressi sono LOW, l'uscita è HIGH. Pertanto, il cablaggio degli ingressi di una porta NAND ha l'effetto di invertire l'ingresso.