Porta OR x conexão de dois fios?

14

Eu não sou muito pessoa elétrica, mas estou tentando ter uma idéia sobre isso; portanto, tenha em mente que tenho muito pouco conhecimento fora da faculdade de física elétrica com cálculo e uma base sólida em lógica matemática. Eu estava aprendendo sobre coisas que você pode fazer com portas lógicas e me deparei com um somador. Eu gosto de tentar as coisas antes de olhar para a resposta, então criei meu próprio somador. A única diferença entre o meu somador e o do livro que estou lendo é que há uma porta OR no final do somador para o fio de transporte, enquanto eu apenas juntei dois fios. Parece-me que unir dois fios é idêntico a uma porta OR, pois não há eletricidade para fora do nó se não houver eletricidade e há alguma eletricidade para fora do nó se houver alguma para uma ou ambas as fontes .

Minha pergunta é: Qual é a diferença entre unir dois fios e criar uma porta OR adequada?

Meu palpite é que ele tem algo a ver com a quantidade de eletricidade (corrente?) No fio de saída do portão de 3 nós / OU, mas meu entendimento dos circuitos é um pouco enferrujado. Obrigado pela ajuda!

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

AlexanderJ93
fonte
7
Se você usou a saída 1, tinha "a" em 5V e "b" em 0V, parabéns, você fez um curto-circuito.
Bradman175

Respostas:

16

O que você precisa entender é como os níveis lógicos H e L são representados. Ambos os níveis lógicos H e L são representados por duas tensões, isto é, L NÃO significa potencial flutuante ou "não conectado".

L significa que a tensão é (próxima a) 0V, ou seja, conexão ao GND.

E é claro que H é indicado por uma tensão mais alta, por exemplo, 5V, ou seja, conexão à tensão de alimentação positiva.

Portanto, se duas saídas digitais tiverem valores diferentes (H e L), conectá-las causaria um curto-circuito, não uma porta OR.

Na maioria dos casos, na lógica digital, conectar duas saídas é incorreta.

Exceções são

  • as chamadas saídas de três estados que podem estar no terceiro estado "Z". Z realmente significa alta impedância, ou seja, "sem conexão" e
  • as chamadas saídas de coletor aberto (ou dreno aberto) que podem ser cabeadas em AND (semelhante ao que você queria fazer para OU). Mas então você precisa de um resistor de pull-up adicional.
Coalhada
fonte
1
Gostaria de adicionar outra exceção em relação à conexão de várias saídas. É comum no VLSI que os projetistas usem dois da mesma porta exata, com as mesmas entradas e saídas em curto. Contanto que os portões estejam fisicamente próximos, ele atua para dobrar a potência do portão, o que pode ser útil se você ainda não tiver o nível desejado.
Jbord39
1
@ jbord39: obrigado pela entrada; Também pensei nisso (por exemplo, vários inversores em paralelo para aumentar a corrente de saída), mas não tinha certeza se isso é uma boa prática (devido a possíveis diferenças nos portões, por exemplo, diferenças nos limiares de comutação causariam aumento de corrente durante a comutação).
Coalhada
Sim, quando eu comecei e vi, fiquei pensando 'o que é isso?!?'. Mas, aparentemente, é bastante comum e já existe há algum tempo.
Jbord39
8

Para evitar que as duas saídas entrem em conflito quando uma é alta e a outra baixa, os dois fios simples se tornam um diodo OU uma porta: -

insira a descrição da imagem aqui

Isso geralmente funciona muito bem, mas há uma leve degradação (0,5V) no nível de alta tensão que atinge a saída devido à queda de voltagem do diodo direto. Aqui está a característica direta de um diodo 1N4148: -

insira a descrição da imagem aqui

Se R for escolhido para causar uma corrente de cerca de 0,1 mA, a queda de voltagem será de cerca de 0,5 volts.

Andy aka
fonte
1
Outra restrição que vale a pena mencionar: a saída não pode ser usada como entrada para uma porta AND com fio devido à sua alta impedância em L. Portanto, nem a combinação com outra porta OR com fio (devido à degradação da tensão H) nem a combinação com outra conexão com fio. O portão AND (devido à alta impedância de L) funciona.
Coalhada 22/07
E velocidade? Devido à carga de recuperação reversa dos diodos.
Peter Mortensen
@ PeterMortensen Eu nunca disse que era perfeito, mas é muito melhor do que dois fios juntos.
Andy aka
Outro problema com essa configuração é a queda de tensão nos diodos. A menos que o resistor seja super robusto, haverá alguma corrente. Isso significa que a saída1 será cerca de 1.x volts abaixo da máxima lógica ideal. Isso pode arruinar o seu dia se você usar o LV CMOS.
John Dvorak
@JanDvorak leu o que eu coloquei abaixo da foto.
Andy aka
5

Isso pode funcionar?

Isso pode funcionar SOMENTE SE o nível lógico LOW do seu circuito for representado como um ponto não conectado [um ponto sem tensão em relação a qualquer outro ponto do seu circuito], algo como o seguinte circuito

insira a descrição da imagem aqui

Então sim, seu somador funciona conceitualmente, MAS

1 - E se os dois nós forem 'ALTOS', mas um deles for um pouco mais alto que o outro?

insira a descrição da imagem aqui

R: dado que existe um caminho resistivo muito baixo entre eles, você terá um curto-circuito . Uma quantidade enorme de corrente fluirá que queimará seu circuito

2 - E se eu quiser fazer interface com esse adicionador com outros dispositivos lógicos? será que vai dar certo ?

R: Não , não vai funcionar, por exemplo, você não pode interagir com esse tipo de adicionador com um dispositivo digital CMOS . Portanto, você precisa criar uma biblioteca de módulos digitais que funcionem dessa maneira, você deve criar seus próprios portões AND , OU , NÃO , NAND , que possam funcionar com esse tipo de lógica.

3 - E se solucionássemos esse problema e representássemos o estado 'LOW' como 0 volts e o estado 'HIGH' como - por exemplo, 5 volts, ainda podemos conectar esse adicionador a um dispositivo lógico CMOS ?

R: Não, você não pode, porque sempre que um dos dois nós for ALTO e o outro BAIXO, você terá um curto-circuito e uma quantidade enorme de corrente fluirá o suficiente para queimar seu circuito.

Portanto, esse tipo de lógica só é válido se você representar 'ALTO' e 'BAIXO' com um LED ou uma lâmpada [algo visível], mas não é uma maneira prática de implementar circuitos complexos e dispositivos de armazenamento usando esse tipo de lógica.

Elbehery
fonte
0

Às vezes, isso é feito em situações simples, como lógica de relé (em carros, sistemas de aquecimento central etc.). As características comuns são que a lógica baixa é um circuito aberto (não aterrado) e as impedâncias de entrada são baixas (a bobina de um relé é seu próprio resistor de pull-down) . Esses dois recursos andam de mãos dadas.

Como os exemplos de ensino costumam usar interruptores on / off como entradas e lâmpadas como saídas, eles podem funcionar dessa maneira, independentemente do ponto que estejam tentando fazer.

Chris H
fonte
0

A razão básica para o seu "fio ou " não ser uma opção viável é que as entradas não são isoladas de si mesmas e da saída. O isolamento é crítico , para o bom funcionamento dos circuitos lógicos.

Guill
fonte
" ... as entradas não são isoladas de si mesmas ... " - acho que você quer dizer "não isoladas uma da outra." Isolamento "provavelmente não é a palavra certa, pois sugere isolamento galvânico / solo separado, enquanto na verdade eles compartilham . do comum fonte de alimentação e estão diretamente ligados para tornar esta uma boa resposta seria necessário para explicar por que o "isolamento" é crítica.
Transistor