Wie funktionieren diese Logikgatter?
Ich weiss zwar wie Logikgatter funktionieren aber wie funktionieren diese drei Logikgatterschaltungen in diesem Video? Was bedeuten die Pfeile mit dem Formelzeichen " U " ? Was bedeutet der Kreis mit dem Zeichen " U " ? Welches elektronische Bauteil kommt dahin? Hier ist das Video:
#01 Logikgatter bauen und verstehen ★ DIGITALTECHNIKTim Goll
3 Antworten
Also:
Erstmal "U" ist die Spannungsquelle, in diesem Video echt blöd dargestellt.
Die Pfeile sind Potenzialunterschiede. Diese zeigen von 5V (oben) zu 0V (an der Pfeilspitze).
ux1 und ux2 sind beides Eingänge, uy ist der Ausgang.
AND-Gatter
Wenn beide Eingänge 1 sind, liegt am Ausgang 1 an.
Die 5V die in das Gatter am Eingang anliegen müssen zuerst durch einen Resistor (sonst gäbe es einen Kurschluss), danach entweder durch den Ausgang uy oder durch die Leitenden Dioden direkt nach Minus.
Da an uy meistens noch etwas anderes angehängt ist, zum Beispiel ein Lämpchen oder so, ist es für den Strom einfacher durch die Dioden zu fließen.
Liegt hinter ux1 jetzt 5V an, kann der Strom nicht mehr durchfließen, da die Diode bei + an beiden Seiten blockiert. Zunächst ist das aber für den Strom nicht weiter relevant, da er immernoch doch die Untere Diode fließen kann.
Liegt am unteren Eingang und demnach vor der Diode jetzt auch 5 V an, lässt diese den Strom auch nicht mehr durch, stattdessen ist der Strom jetzt gezwungen durch den Verbraucher (unser Lämpchen) zu fließen.
OR-Gatter
Wenn egal welcher, hauptsache einer der Eingänge 1 ist, liegt 1 am Ausgang an.
Liegt an keinem Eingang ein Potenzial vor, so hat auch der Ausgang keins. Zwischen GND und + haben wir 0V, also kann unser Lämpchen nicht leuchten.
Sind 5V am unteren Eingang, fließt der Strom nach oben, da der Pulldown Widerstand höher ist als die Last. Die obere Diode blockiert, da an ihrer positiven Seite 0V (also negativ) und an ihrer negativen Seite 5V (also positiv) anliegen. Der Strom fließt also nicht aus dem oberen Eingang wieder hinaus.
Ist am obere Eingang 5 Volt, ist es gleiches Prinzip: Die untere Diode blockiert, der Strom fließt durch unser Lämpchen. Wenn an beiden Eingängen 5V anliegen leiten beide Dioden, und der Strom fließt durch das Lämpchen.
NOT-Gatter
Wenn am Eingang 1 anliegt, ist am Ausgang 0. Ist der Eingang 0, liegt am Ausgang 1 an.
Ist am Eingang 5V, wird der NPN Transistor gesättigt und lässt den Strom von seinem Kollektor (oben), zu seinem Emitter (unten) fließen. Der Widerstand ist niedriger als der der Last, also fließt nichts durch unser Lämpchen.
Ist der Eingang wiederum 0V, leitet der Transistor nicht. Also ist der Strom gezwungen durch die Last zu fließen. Unser Lämpchen leuchtet.
Ich hoffe du hast das Funktionsprinzip jetzt etwas besser verstanden, wenn du noch Fragen hast frag gerne ;)
Das NOT-Gate ist korrekt dargestellt und das OR-Gate kann man mit den Dioden durchaus so bauen, allerdings werden alternativ auch Transistor-OR-Gates genutzt.
Beim AND-Gate würde ich definitiv eine Transistorschaltung empfehlen, da ansonsten immer ein Eingang zu GND gezogen werden muss, was umständlich und nicht nötig ist. Außerdem gibt es den Zwischenzustand bei dem Transistor-AND-Gate nicht.
Vorallem bei AND empfehle ich solch ein Logikgatter:
So sehe die Transistor-Alternative für OR-Gates aus:
Liebe Grüße,
Marvin
Das Video ist noch nicht richtig verlinkt.
U ist aber allgemein in der Elektrotechnik das Formelzeichen für die elektrische Spannung.
Gutefrage.net hat leider meine letzten Bilder weggelassen, hier die Transistorschaltungen: https://imgur.com/a/XealyA1
Das OR-Gate kann man so machen, muss man aber nicht. Die Dioden tun es hier auch.
Beim AND-Gate würde ich dir aber unbedingt eine Transistorschaltung empfehlen, da bei den Dioden ein Pin immer zu GND gezogen werden muss, was umständlich und unnötig ist. Außerdem existiert der Zwischenzustand bei der Transistorschaltung nicht.