Elektronikprojekt: Hur man använder NAND-portar för att skapa andra grindar

Elektroniska NAND-grindar (tillsammans med NOR-grindar) är universella grindar, vilket innebär att du kan konstruera någon annan typ av grind genom att bara använda NAND-grindar på olika sätt. De fyra elektronikprojekt som presenteras här går dig steg för steg genom processen att bygga olika typer av grindkretsar med bara NAND-grindar.

4011 Quad Two-Input NAND Gate är en populär CMOS logisk grind integrerad krets (IC). Som namnet antyder innehåller denna IC fyra fyra ingångs-NAND-grindar.

En 4011 IC är inte tillgänglig på din lokala RadioShack. Således måste du hitta en lokal elektronikaffär som bär delar som CMOS logic chips, eller du måste beställa dem från en online-källa.

• Det första projektet använder bara en av NAND-portarna i en 4011. De två ingångarna på NAND-porten är anslutna till tryckknappar och utgången är ansluten till en LED. När du bygger detta projekt kan du visualisera driften av en NAND-grind: Lysdioden lyser om du inte trycker på båda knapparna.

  

  En NAND-grindkrets som använder ett CMOS logikchip.

• Nästa projekt använder två av NAND-portarna på 4011 för att skapa en AND-grind. Eftersom en NAND-grind är inget annat än en AND-grind, vars produktion är inverterad, kan du skapa en OCH-grind från en NAND-grind genom att invertera NAND-grindens utgång.

  Denna inversion fungerar på grund av en av de grundläggande reglerna för logik: Om du inverterar ett värde två gånger får du det ursprungliga värdet. Om du omvänd en AND-grind en gång får du en NAND-grind; Om du vrider om det igen, är du tillbaka till en OCH-grind.

• I den tredje uppsättningen projektdokument ser du hur man skapar en ELLER-grind genom att använda tre NAND-grindar. En NAND-grind är densamma som en ELLER-grind vars ingångar har inverterats. Så, för att skapa en ELLER-grind genom att använda NAND-grindar, vänder du in de två ingångarna med NAND-grindar som är konfigurerade som inverterare (det vill säga med ingångarna kopplade ihop). Utgången från dessa inverterare skickas till ingångarna på den tredje NAND-grinden.

• Slutprojektet använder alla fyra av NAND-grindarna på 4011-chipet för att skapa en NOR-grind. En NOR-grind är inget annat än en ELLER-grind vars utgång har blivit inverterad. Således skapar du först en ELLER-grind genom att använda tekniken i det föregående projektet. då konfigurerar du den fjärde NAND-porten på 4011-chipet som en inverter för att invertera utgången från ELLER-grinden.

Eftersom dessa projekt bygger på varandra, riva inte ner ditt brödbräda efter att ha avslutat varje projekt.Istället kan du använda varje monterat projekt som utgångspunkt för nästa. Om du väljer att bygga projekten på detta sätt kan du bara skanna stegen för att se vilka motstånd och jumper-ledningar som behöver flyttas för varje projekt.

Du kan enkelt vrida en NAND-grind i en inmatningsomvandlare (det vill säga en ING-grind) genom att ansluta en ingång till båda ingångarna på NAND-grinden. Denna anslutning gör att de båda ingångarna alltid är desamma: Båda båda är HÖG, eller båda är LÅG.

I en NAND-grind, om båda ingångarna är HÖG, är utsignalen LOW, och om båda ingångarna är LOW, är utsignalen HÖG. Således kopplar ingångarna till en NAND-grind tillsammans effekten av att invertera ingången.