Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 5, Hoofdstuk 4, Paragraaf 4,1 Blz 110-113

Digitale Schakelingen kunnen gemaakt worden uit een klein aantal eenvoudige schakelingen die op vele manieren kunnen worden gecombineerd. Hierbij gebruikt men spanningen die afhankelijk zijn van de techniek. We onderscheiden een logische ”0” en een logische ”1”. Een spanning tussen deze niveaus mag niet voorkomen. Logische poorten worden veel gebruikt en zo ook de AND Poort.

De AND Poort : Werking, Symbool & Diodes

Een AND poort is een schakeling met 2 (of meer) ingangen en een uitgang. Op de ingangen sluiten we logische niveaus aan (”0” of ”1”). Met 2 ingangen kunnen we 2n = 22 = 4 verschillende ingangscombinaties maken. (n is het aantal ingangen)

Wanneer we nu bij iedere ingangscombinatie kijken wat het uitgangsniveau is, dan weten we de relatie tussen de in- en de uitgang(en) van de schakeling. De uitgang van een poort wordt dus bepaald door de op dat moment aanwezige niveaus op de ingangen.

Een veel toegepaste manier om deze relatie (functie) weer te geven is het toepassen van een waarheidstabel. Soms wordt deze ook waarheidstafel genoemd. Bij 3 ingangen zijn er dus 8 combinaties mogelijk en bij 4 ingangen zijn dat er 16! Dit geldt niet alleen voor de AND poort, maar voor alle poorten waarvan elke ingang op een apart signaal is aangesloten.

Als dus 2 ingangen aan elkaar zijn verbonden en samen slechts op 1 signaal aangesloten, dan geldt dit als 1 ingang. Een waarheidstabel is een tabel waarin alle mogelijke ingangscombinaties met het geldige uitgangsniveau zijn weergegeven.

Een AND poort is een schakeling waarvan de uitgang alleen logisch ”1” is indien alle ingangen logisch ”1” zijn.

In onderstaande afbeelding is het symbool end e waarheidstabel van een AND poort met twee ingangen (A en B) weergegeven. De uitgang noemen we F.

AND poort Symbool en Waarheidstabel

AND poort Symbool. AND poort met diodes en cmos

In het tijdvolgorde-diagram is de werking van de AND poort te volgen op verschillende tijdstippen 0 tot en met 6. Je ziet dat uitgang F Alleen logisch ”1” is als de beide ingangen A en B logisch ”1” zijn. In dit geval dus alleen tussen tijdstip 3 en 4.

Soms wordt de werking van de poorten ook symbolisch weergegeven door middel van schakelaars. In het voorbeeld is de uitgang ”1” als de schakelaars A en B gesloten zijn. In bovenstaande afbeelding is ook het symbool en de waarheidstabel weergegeven. Onder het symbool staat de schakelformule F= A*B. Dit noemen we de Boolse Expressie. We spreken het uit als: ”F is A én B”.

Onder het tijdvolgorde-diagram is een relaisschakeling te zien die de werking van de AND gate weergeeft. Alleen als beide relais bekrachtigd zijn zal de LED (Light Emitting Diode) aan gaan. Digitale Poorten zijn apart voorzien van een voeding en massa (ground)-aansluiting. Dit is in onderstaande afbeelding te zien!

AND poort met een aparte voeding

Werking van een AND poort met Diodes

De werking kan ook uitgelegd worden met behulp van twee dioden en een weerstand. Alleen als beide ingangen A en B logisch ”1” zijn, kan er in het circuit geen stroom lopen, zodat uitgang F ook logisch ”1” is. Bij logische poorten moeten we er altijd van uitgaan dat alleen ingangen aangesloten zijn op een logische ”0” of ”1”.

Diodes met de poort

TTL (Transistor Transsistor Logic)– poorten zijn opgebouwd uit transistors. In de schakeling van bovenstaande afbeelding kan de uitgang F alleen logisch ”1” worden wanneer de beide transistors geleiden. Dit gebeurt als op de ingangen A en B een ”1” (+5 volt) wordt aangeboden.

Niet-gebruikte ingangen van een AND poort

Als een AND-gate meerdere ingangen heeft, waarvan er één niet gebruikt wordt, dan moet deze ingang toch aangesloten worden. Hij mag niet zwevend (floating) blijven. Er zijn twee mogelijkheden om deze ingang aan te sluiten:

  • De ingang(en) doorverbinden met een ingang die al gebruikt wordt (men dient hierbij wel te letten op de fan-out en fan-in);
  • De ingang aansluiten op een logische 1.

Fan- out en Fan-in van digitale poorten

Onder de fan-out van een poort verstaan we het aantal standaardbelastingen dat aan een uitgang van een poort aangesloten mag worden. Normaal vormt één ingang een standaardbelasting. Onder de fan-in van een poort verstaan we hoeveel keer de standaardbelasting een poortingang vormt.

In de meeste gevallen is dat één standaardbelasting. In datasheets worden deze waarden door de fabrikant opgegeven. Bij TTL-poorten is de fan-out, afhankelijk van het type, tussen de 10 en 20. Bij CMOS is de fan-out meestal 50!

Meer weten over Logische Poorten?

Kijk dan eens naar de volgende artikelen:

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 5, Hoofdstuk 4, Paragraaf 4,1 Blz 110-113

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.