Speciale-Uitgang Logische Poorten: Complementair, Tristate en Bilaterale Schakelaars

Complementaire Uitgang Poorten

In veel ontwerpen hebben ingenieurs een poort nodig die zowel geïnverteerde als niet-geïnverteerde uitgangen levert vanuit een enkel logisch element. Een klassiek voorbeeld is een één-invoer buffer die ook als inverter fungeert, met afzonderlijke terminalen voor elke functie.

Twee-invoer poorten die simultaan AND en NAND resultaten leveren, zijn ook beschikbaar. Deze apparaten heten complementaire uitgang poorten.

Het standaardsymbool voor zo'n poort is de basale poortvorm met een balk en twee uitganglijnen. Een reeks complementaire symbolen wordt hieronder getoond:

Voordelen van Complementaire Poorten

Complementaire poorten zijn onmisbaar in dichte schakelingen waar ruimte schaars is. Ze elimineren de noodzaak voor extra inverter IC's, besparend printplaatruimte en componentenaantal reducerend.

Omdat de geïnverteerde en niet-geïnverteerde uitgangen bijna simultaan schakelen, is er geen significante propagatievertraging tussen hen. Deze eigenschap is kritisch in timing-gevoelige toepassingen.

Tristate Poorten

Tristate uitgangen kunnen drie verschillende toestanden aannemen: een logische laag drijven (stroom zinken), een logische hoog drijven (stroom bronnen), of zwevend blijven (hoge-impedantie). Ze worden veelvuldig aan bufferpoorten toegevoegd via een extra controlepin genaamd de enable.

Wanneer de enable hoog is (logica 1), gedraagt de buffer zich als een normale push-pull trap. Wanneer de enable laag is (logica 0), gaat de uitgang naar high-Z, effectief de poort van de schakeling ontkoppelend.

In schematische notatie wordt een tristate buffer aangeduid door een driehoek binnen het poortsymbool:

Sommige fabrikanten leveren een geïnverteerde-enable versie, waar de high-Z toestand optreedt wanneer de enable hoog is:

Bilaterale Schakelaars

Bilaterale schakelaars zijn solid-state SPST apparaten gebouwd uit MOSFETs. In de AAN toestand is hun weerstand slechts enkele honderden ohms; in de UIT toestand stijgt de weerstand tot diverse honderden megaohms.

Deze schakelaars verschijnen in schema's als een rechthoek met een controlepin en twee terminalen, veelvuldig een relais maar zonder bewegende delen. Omdat ze halfgeleiderapparaten zijn, vermijden ze mechanische problemen zoals bouncen, brandbogen en trillingen.

Echter, bilaterale schakelaars hebben beperkte stroomafhandelingscapaciteit, en de signaalspanning moet binnen de voedingsrails van de schakelaar IC blijven.

De 4066 IC bevat vier onafhankelijke bilaterale schakelaars:

Snelle Herhaling

• Complementaire poorten leveren geïnverteerde en niet-geïnverteerde uitgangen met verwaarloosbare vertraging.
• Tristate poorten bieden hoog, laag, en high-Z uitgangen, gecontroleerd door een enable pin.
• Bilaterale schakelaars zijn solid-state relais die analoge of digitale signalen kunnen schakelen, maar met bescheiden stroomcapaciteit.

Gerelateerd Werkblad

• Booleaanse Algebra Werkblad