Логічний вентиль “NAND”

Обладнання та матеріали:

Компоненти Амперії

Джерело струму (2 шт)

З’єднувальні
провідники

Транзистор (npn-типу, 2 шт.)

Мультиметр

Додаткове обладнання

Резистор на 20 кОм, 2 шт.
Резистор на 510 Ом

Переконуємося, що:

- Цифрові (електронні) схеми - схеми, які обробляють цифрові сигнали. Для цифрових сигналів число дискретних станів два і вони представлені двома рівнями напруги: один біля опорного значення (зазвичай це “земля” або 0 В) - його, зазвичай, вважають логічним (чи булевим) нулем і значення поблизу напруги живлення, яке вважають логічною одиницею. Цифрові електронні схеми являють собою величезні збірки невеликої кількості стандартних логічних вентилів.

- Логічний вентиль - базовий елемент цифрової схеми, що виконує елементарну логічну операцію, перетворюючи вхідні логічні сигнали у вихідний логічний сигнал. Одним із стандартних логічних вентилів є вентиль “NAND”.

- Таблиця істинності для логічного вентиля “NAND”:

Хід досліду:

1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.

2. Складаємо електричне коло за схемою:

3. Вмикаємо перший блок живлення, який приєднаний до баз транзисторів і який буде задавати вхідний сигнал. Також вмикаємо другий блок, який буде виконувати роль живлення нашої схеми, встановлюємо на цьому джерелі постійний струм з вихідною напругою 5 В. Вмикаємо мультиметр, який буде фіксувати різницю напруг між “землею” та колектором першого транзистора, візуалізуючи вихідний сигнал нашої схеми.

4. Звертаємо увагу, що у випадку коли на базах обох транзисторів немає струму (обидва вхідні сигнали дорівнюють 0), мультиметр фіксує максимальну різницю напруг, отож на виході логічного вентиля є сигнал 1.

5. Встановлюємо на першому блоці живлення вихідну напругу 5 В. Звертаємо увагу, що тепер, коли на базах обох транзисторів є струм, тобто обидва вхідні сигнали дорівнюють 1, мультиметр фіксує напругу лише близько 100 мВ, тобто на виході логічного вентиля є сигнал, що дорівнює 0.

6. Знімемо провідник від першого транзистора з “+”-клеми керуючого джерела живлення та приєднаємо до “-”-клеми, подавши логічний нуль. Тепер на першому транзисторі вхідний сигнал дорівнює 0, а на другому - 1. Звертаємо увагу, що мультиметр фіксує максимальну напругу джерела живлення, отож на виході логічного вентиля сигнал дорівнює 1.

7. Нарешті повторимо попередній крок з іншим транзистором. Переконуємося, що у цьому випадку, коли перший вхідний сигнал дорівнює 1, а другий - 0, на виході логічного вентиля сигнал також дорівнює 1.

Висновок:

Таким чином, під час виконання досліду ми познайомились із логічним вентилем “NAND”, склали його з простих елементів, вивчили принцип його роботи та перевірили на практиці його таблицю істинності.