數位邏輯電路
數位邏輯電路硬體,能夠執行邏輯函數運算,以下我們先介紹何謂數位邏輯,再介紹IC電路及其使用。
邏輯函數,其符號,布林代數方程式,與真值表True Table
邏輯運算的方程式為布林代數方程式。下表為邏輯函數運算,邏輯符號,布林代數方程式,以及真值表。依邏輯函數名稱由上到下分別是AND GATE及閘,OR GATE 或閘,Inverter 反向閘,NAND GATE反及閘,NOR GATE反或閘,XOR 除餘及閘,XNOR 反除餘及閘。由左到右分別為Logic Function邏輯函數,Logic Symbor 邏輯符號,Boolean Expression布林代數式, True Table,真值表。
邏輯符號左邊短線為輸入訊號接腳,右邊短線代表輸出訊號。布林代表式,等式右邊為輸出結果,左邊為輸入訊號。
『·』點號表示『及AND』 運算,用乘法來記憶會比較容易1乘1為1,1乘0為零,0乘0為0。
『+』加號表示『或OR』運算,以0非0值相加比較容易理解,只有都是0相加,才維持0,兩者只要有一為非0相加即非0。
『 bar A』是在原值上加一橫即『反Invert』運算。本來0變1,本來 1變0。
『⊕』圓內加號表示『除全1或,XOR』運算XOR是平常比較沒有常識可用的新邏輯,與一般的OR不同的是,在OR中,輸入兩者只要有一個是1,結果就是1這是邏輯的基本常識,但對XOR而言,他是輸入兩者只要有一個1結果就是1,除了兩者都是1以外。也就是說1 XOR 1得到不是1而是0,它的符號很特別是加號被零圍起來,最右邊真值表每一行表示各種不同輸入組合得到的輸出值,用二進位制加法取其餘數來看比較容易理解,進位制1加1等於2,因為到2即進位餘0,所以1加1為0。
IC的編號,接腳與使用
每顆IC的外表都一樣,是一顆矩型四方體大部份是黑色,並在矩型的長邊長出一些金屬接腳,但是每一顆IC的內容可能會有很大的不同,而每一隻接腳也一樣的外觀相同,內容郤大不同。要分辨不同的IC,所靠的是印記標示在IC表面的型號,例如下圖照片中,有一顆7408,一顆74LS08,他們前面標示的DM,SN為製造廠商的代碼,7408,74LS08為型號,在邏輯上兩者是相同的,但加了LS代表的是低耗電肖基特(Schottky),一種特殊設計法可以提高反應速度。最個的N,J英文母代表的是,包裝方式。不論何種IC,因為包裝是上下左右對稱,要分出那支腳是第一腳會有一些困難,所以所有製造商都會在IC的一端包裝上做標記,如缺角,壓個圓或是凹陷,凡有記號的一端都是上端。
當我們把IC上端向上時,其左手邊最上面一個腳為第1支腳,並依逆時鐘方向編腳號。以下為本次實驗用到的NOT GATE7404以及NAND GATE 7400。
左邊為NOT GATE 7404,右邊為NAND GATE 7400
在使用IC時,由於IC是一個主動元件,需要有電源供應,因此需要提供電源,以及接地,對邏輯數位ID而言其電源是5V。除此之外在IC的電源與接地之間需要跨接一個旁路電容,常用的容值是0.01~0.1μF,可用陶磁電容。另外,麵包板的電源與地之間也要有一大電容,約1~10μF,可用電解質電容。在完成電源接線之後,即可執行IC邏輯輸出入的配線,將輸入接腳接到前級邏輯電路的輸出,把邏輯輸出的接腳接到後級的輸入接腳。如此一級一級即可將多種不同邏輯IC逐級組合成所要的邏輯電路。