مكونات الدوائر المنطقية الأساسية

مكونات الدوائر المنطقية الأساسية

المكونات المنطقية عديدة و تبدأ من وحدات بسيطة إلى وحدات الحاسب لكن نقصد هنا الوحدات التى تبنى بها الدوائر الأكثر تعقيدا و التى تشبه الحروف التى تبنى الكلمات و الأعقد من ذلك سيكون أشبه بالجملة.
البوابات هى هذه الوحدات و لدينا أولا OR Gate و تسمى أحيانا "أو" لأن معناها هذا أو ذاك
مثال ذلك لو المفتاح الأول أو الثانى مفتوح يضئ المصباح كما بالرسم.
باستخدام الفولت ونظرية صفر و واحد ، نجد أنها تعنى لو كان هناك فولت على مدخل1 أو مدخل 2 يظهر جهد على الخرج، أبسط طريقة لتحقيق ذلك باستخدام ثلاث مقاومات كما بالرسم



فائدة R1,R2 هى حماية مصدر الفولت لأن كما ذكرنا فى شرح الدوائر ، مصدر الجهد الثابت له مقاومة داخلية = صفر أو أصغر ما يمكن، فلو أحدهما يعطى فولت والآخر يعطى صفر، سيكون الثانى بمثابة قصر على الأول.
لو نظرنا لهذه الدائرة نجد أن قيمة الخرج تختلف حسب أوضاع الدخول فلو كان المصدرين يعطيان فولت سيكون الخرج أعلى ما يمكن ولا أقول أنه = فولت المصدر لأن المقاومة R3 تشكل مجزئ جهد مع أى من R1 أو R2 ، و إذا كان واحد يعطى 1 والآخر صفر ، ستكون مقاومة الأخير على التوازى مع R3 وهذا يغير من قيمة المجزئ و نحن نحتاج لنصف الجهد لنقول عنه = 1
لحل هذه المشكلة يجب أن نجعل R1,R2 أصغر ما يمكن و R3 أكبر ما يمكن
لا تقل أصغر ما يمكن = صفر ولكن أصغر قيمة لا تسبب "تحميل" على المصدر المستخدم.
ما رأيك نستبدل R1,R2 بثنائيات فهى أفضل هنا كما بالرسم؟
الثنائيات وفرت العزل و أن الدخول = الخروج تقريبا لكن ما زالت هناك مشكلة وهى التتابع.
التتابع هو لو تطلب الأمر عدد من المراحل المتتالية، كل مرحلة ستقلل الخرج بمعدل 0.6 فولت على الثنائى.
كل ما سبق من وسائل و تقنيات كان مستخدما وما زال أحيانا يستخدم عندما لا يتطلب الأمر إضافة دائرة متكاملة خصيصا.
حل هذه المشكلة بإضافة ترانزيستور كما بالرسم. لكنه عكس الوجه فبدلا من خروج واحد خرج صفر والعكس، لذا سميت NOR اختصارا لكلمتى Not-OR
هذه الطريقة حلت كثير من المشاكل وكانت تسمى عائلة المقاومة والترانزيستور Resistor-Transistor Logic –RTL ، هذه الطريقة لها عيبان:
الأول أن معاوقة الخرج حينما تعطى تيار للحمل تكون من خلال R3 وهى أكبر من معاوقة التيار أثناء السحب من الحمل ، أى عندما يكون الخرج HI تكون المعاوقة = R3 أما عندما يكون LO ستكون المقاومة = معاوقة الترانزيستور فى حال التشبع وهى صغيرة جدا.
الثانى أن المقاومة الكبيرة R3 تجعل الانتقال من LO إلى HI بطيئا عن الانتقال بالعكس فكلنا نعلم أن هناك سعة شاردة تمثل الخطوط و معاوقة دخول المرحلة التالية و لتنتقل من LO إلى HI أو العكس يجب شحنها خلال R3 أو تفريغها خلال الترانزيستور.
الحل طبعا إضافة ترانزيستور آخر بدلا من R3 ليكون الانتقال من صفر إلى واحد بنفس سرعة الانتقال بالعكس.


قبل أن نبحث هذا الترانزيستور الأخير نأخذ البوابة الثانية AND Gate و البعض يسميها "مع" و أحيانا "و" لأن المفتاح الأول "مع" المفتاح الثانى (الأول "و" الثانى) يجب أن يكونا ON حتى تنير اللمبة.



و بنفس القياس نجد بالمقاومات يجب أن يكون الدخلين فى المستوى HI أو "واحد" ليكون الخرج مساوى "واحد" و طبعا المقاومات تعانى من مشكلة التجزئة فنستخدم الثنائيات و طبعا مشكلة التتابع تجعلنا نضيف ترانزيستور لتصبح NAND لأنه يعكس الخرج ، و تظل مشكلة السرعة التى تحل باستخدام ترانزيستور ثانى .
أرجو مراجعة مراحل الخرج المسمى Push-Pull و خرج مكبر العمليات فى مجموعة دوائر الترانزيستور فسنحتاجها المرة القادمة إن شاء الله
كل الأشياء مهما تغيرت مسمياتها تعود للمقاومة والمكثف و الثنائى والترانزيستور و قانون أوم. هل طلبنا شيئا جديدا؟
الأخيرة تسمى NOT و ترجمتها تثير كثير من الخلط لأنها ترجمت العاكس وهناك كثير من الدوائر أيضا تسمى عاكس لذلك سأستخدم هنا كلمة "عكس" فكما تبنينا فى الدائرتين السابقتين الوظيفة كاسم ، نفعل ذلك هنا أيضا
هذه الدائرة ببساطة تعكس الدخول فإن كان 1 يخرج 0 و إن كان صفر يخرج 1 ،أكاد أسمع قولك هى دائرة ترانزيستور باعث مشترك.
أليس هذا هو حل مشكلة الطرح بالجمع؟؟ أى الحصول على المتمم الثنائى بتمرير الرقم عبر مجموعة من العاكسات ثم نضيف 1
طبعا الدائرة هى ببساطة دائرة أى ترانزيستور استخدم فى الرسمين السابقين باعتبار مدخل واحد فقط بدلا من مدخلين.