Poarta logică NOT este cea mai de bază dintre toate porțile logice și este adesea menționată ca un Buffer Inversor sau pur și simplu un inversor.

Ea este un dispozitiv cu o singură intrare care are un nivel de ieșire normal la nivelul logic "1" și merge "LOW" la un nivel logic "0" când intrarea sa este la nivelul logic "1", cu alte cuvinte "inversează "(complementează) semnalul său de intrare. Ieșirea de la o poartă NOT este "HIGH" atunci când intrarea sa este la nivelul logic "0", oferindu-ne expresia booleană: Ᾱ = Q.

Deci, putem defini funcționarea unei porți logice digitale NOT cu o intrare ca fiind:

"Dacă A nu este adevărat (NOT TRUE), atunci Q este adevărat (TRUE)"

Poarta NOT cu tranzistor

O simplă poartă logică NOT cu o intrare poate fi construită folosind un comutator RTL rezistor-tranzistor, după cum se arată mai jos, cu intrarea conectată direct la baza tranzistorului. Tranzistorul trebuie să fie saturat „ON“ pentru o ieșire inversată „OFF“ la Q.

Porțile logice NOT sunt disponibile utilizând circuite digitale pentru a produce funcția logică dorită. Poarta standard NOT este dată de un simbol a cărui formă este de un triunghi orientat spre dreapta cu un cerculeț la capătul său. Acest cerc este cunoscut ca o „bulă de inversare“ și este folosit în simbolurile lui NOT, NAND și NOR la ieșirea lor, pentru a reprezenta funcționarea logică a funcției NOT. Această bulă indică o inversare (complementare) a semnalului și poate fi prezentă pe oricare sau pe ambele terminale de ieșire și/sau de intrare.

Tabelul de adevăr al porții logice NOT

Porțile logice NOT furnizează complementul semnalului lor de intrare și sunt așa numite pentru că atunci când semnalul lor de intrare este "HIGH", starea lor de ieșire NU va fi "HIGH". De asemenea, atunci când semnalul lor de intrare este "LOW", starea lor de ieșire NU va fi "LOW". Deoarece acestea sunt dispozitive cu intrări unice, porțile logice NOT nu sunt în mod normal clasificate ca dispozitive de luare a deciziilor sau chiar ca o poartă, cum ar fi porțile AND sau OR care au două sau mai multe intrări logice. IC-urile cu porți NOT sunt disponibile în comerț cu 4 sau 6 porți individuale într-un singur pachet IC.

"Bula" (o) prezentă la capătul simbolului "poartă NOT" de mai sus indică o inversare (complementare) a semnalului de ieșire. Dar acest cerculeț poate fi prezent și la intrarea porților pentru a indica o intrare LOW activă. Această inversare a semnalului de intrare nu se limitează numai la poarta NOT, ci poate fi utilizată pe orice circuit digital sau poartă, așa cum este arătat în cazul în care funcționarea inversării este exact aceeași indiferent dacă se află pe terminalul de intrare sau ieșire. Cea mai ușoară cale este să te gândești la cerculeț ca la un simplu inversor.

Inversarea semnalului utilizând cerculețul pe intrarea Low-activ

Echivalența cu porți NAND și NOR

O poartă logică NOT sau inversoare poate fi realizată și prin porți standard NAND și NOR prin conectarea împreună a tuturor intrărilor lor la un semnal comun de intrare, de exemplu:

Un inversor foarte simplu poate fi realizat folosind doar un circuit de comutare cu un singur tranzistor, așa cum se arată.

Când intrarea pe baza tranzistorului la "A" este HIGH, tranzistorul conduce și curentul de colector produce o cădere de tensiune pe rezistorul R, conectând punctul de ieșire "Q" la masă, rezultând o ieșire de tensiune zero la "Q".

Atunci când intrarea pe baza tranzistorului la "A" este Low (0 V), tranzistorul comută acum "OFF" și nu trece curentul de colector prin rezistor, rezultând o tensiune de ieșire la "Q" ridicată, la o valoare apropiată de + Vcc.

Deci, cu o tensiune de intrare la "A" HIGH, ieșirea la "Q" va fi LOW și o tensiune de intrare la "A" LOW tensiunea de ieșire rezultată la "Q" este HIGH producând complementul sau inversarea semnalului de intrare.

Inversoare Hex Schmitt

Un inversor standard sau o poartă logică NOT este de obicei alcătuită din circuite de comutare cu tranzistor, care nu trece de la o stare la alta imediat, va exista întotdeauna o întârziere în acțiunea de comutare.

De asemenea, deoarece un tranzistor este un amplificator de curent de bază, acesta poate funcționa și într-un mod liniar, iar orice variație mică la nivelul de intrare va cauza o variație a nivelului său de ieșire sau poate chiar să comute "ON" și "OFF" de mai multe ori, dacă există orice zgomot prezent în circuit. O modalitate de a depăși aceste probleme este utilizarea unui inversor Schmitt sau a unui inversor Hex.

Știm că toate porțile digitale utilizează numai două stări de tensiune logică și că acestea sunt în general denumite "1" logic și "0" logic, orice intrare de tensiune TTL între 2,0 V și 5 V este recunoscută ca "1" logic și orice intrare de tensiune sub 0,8 V este recunoscută ca "0" logic.

Un inversor Schmitt este proiectat să funcționeze sau să comute starea atunci când semnalul său de intrare trece peste "tensiunea de prag superioară" sau limita UTV, caz în care ieșirea se schimbă și merge "LOW" și va rămâne în acea stare până când semnalul de intrare scade sub "tensiunea de prag inferioară" sau nivel LTV, caz în care semnalul de ieșire merge "HIGH". Cu alte cuvinte, un Schmitt Inverter are o formă de histerezis încorporată în circuitul său de comutare.

Această acțiune de comutare între un prag superior și unul inferior oferă un semnal de ieșire de comutare mult mai curat și mai rapid "ON/OFF" și face ca inversorul Schmitt să fie ideal pentru comutarea oricărui semnal de intrare cu creștere lentă sau scădere lentă și ca atare putem folosi un trigger-Schmitt pentru conversia acestor semnale analogice în semnale digitale așa cum se arată.

Inversor Schmitt

O aplicație foarte utilă a inversoarelor Schmitt este atunci când acestea sunt utilizate ca oscilatoare sau convertoare de undă sinusoidală-dreptunghiulară pentru a fi utilizate ca semnale de tact pentru unde dreptunghiulare.

Oscilator inversor poartă NOT Schmitt

Primul circuit prezintă un oscilator tip RC foarte simplu, de putere joasă, care utilizează un inversor Schmitt pentru a genera o formă de undă de ieșire dreptunghiulară. Inițial, condensatorul C este complet descărcat, astfel încât intrarea la inversor este "LOW", rezultând o ieșire inversată care este "HIGH". Deoarece ieșirea de la inversor este trimisă înapoi la intrarea sa și condensator prin rezistorul R, condensatorul începe să se încarce.

Când tensiunea de încărcare a condensatorului atinge limita de prag superioară a inversorului, inversorul schimbă starea, ieșirea devine "LOW" și condensatorul începe să se descarce prin rezistor până când atinge pragul inferior când inversorul schimbă starea din nou. Această comutare înainte și înapoi de către inversor produce un semnal de ieșire cu undă dreptunghiulară cu un ciclu de sarcină de 33% și a cărui frecvență este dată de: ƒ = 680/RC.

Al doilea circuit convertește o intrare sinusoidală (sau orice intrare oscilantă pentru acel lucru) într-o ieșire de undă dreptunghiulară. Intrarea către inversor este conectată la joncțiunea rețelei divizoare de potențial care este utilizată pentru a seta punctul de staționare al circuitului. Condensatorul de intrare blochează orice componentă DC prezentă în semnalul de intrare, permițând doar trecerea semnalului sinusoidal.

Pe măsură ce acest semnal trece prin punctele de prag superior și inferior ale invertorului, ieșirea se schimbă de la "HIGH" la "LOW" și așa mai departe, producând o ieșire de undă dreptunghiulară. Acest circuit produce un impuls de ieșire pe frontul pozitiv al formei de undă de intrare, dar prin conectarea unui al doilea inversor Schmitt la ieșirea primului circuit, circuitul de bază poate fi modificat pentru a produce un impuls de ieșire pe frontul de scădere negativ al semnalului de intrare .

În mod obișnuit, IC-urile cu inversor și poartă logică NOT disponibile includ:

Porți logice NOT TTL

· 74LS04 Hex Inverting NOT Gate

· 74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate

· 74LS1004 Hex Inverting Drivers

Porți logice NOT MOS

· CD4009 Hex Inverting NOT Gate

· CD4069 Hex Inverting NOT Gate

Poarta NOT sau inversoare 7404

În următorul tutorial despre porți logice digitale, vom analiza funcția porții logice digitale NAND utilizată atât în ​​circuitele logice TTL, cât și în cele CMOS, precum și definirea lor în algebra Booleană și tabelele de adevăr.