عاكس (بوابة منطقية)

الدخل	الخرج
A	NOT A
0	1
1	0

رمز البوابة التقليدية NOT (العاكس)

في المنطق الرقمي، فإن العاكس inverter أو بوابة ليس هي بوابة منطقية تقوم بتنفيذ نفي منطقي. في المنطق الرياضي ويكافئ عامل النفي المنطقي بالرمز (¬). كما يظهر جدول الحقيقة على اليمين.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التنفيذ الإلكتروني

يكون خرج دائرة العاكس جهداً يمثل المستوى المنطقي المعاكس لدخلها. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في عكس إشارة الإدخال المطبقة. إذا كان الدخل المطبق منخفضاً، يصبح الخرج مرتفعاً والعكس صحيح. يمكن بناء العواكس باستخدام ترانزستور واحد من نوع NMOS أو ترانزستور واحد من نوع PMOS إلى جانب مقاوم كهربائي. نظراً لأن أسلوب "المصرف المقاوم" هذا يستخدم نوعاً واحداً فقط من الترانزستورات، فيمكن تصنيعه بتكلفة منخفضة. ومع ذلك، نظراً لأن التيار يتدفق عبر المقاوم في إحدى الحالتين، فإن تكوين استنزاف المقاومة يكون غير مؤات لاستهلاك الطاقة وسرعة المعالجة. بدلاً من ذلك، يمكن بناء العاكسات باستخدام اثنين من الترانزستورات التكميلية في تكوين CMOS. يقلل هذا التكوين بشكل كبير من استهلاك الطاقة نظراً لأن أحد الترانزستورات يكون دائماً في وضع إيقاف التشغيل في كلتا الحالتين المنطقيتين.^[1] يمكن أيضاً تحسين سرعة المعالجة بسبب المقاومة المنخفضة نسبياً مقارنة بالأجهزة من النوع NMOS فقط أو PMOS فقط. يمكن أيضاً إنشاء العواكس باستخدام ترانزستور ثنائي القطب (BJT) إما في منطق مقاوم ترانزستور (RTL) أو منطق ترانزستور ترانزستور (TTL).

تعمل الدوائر الإلكترونية الرقمية عند مستويات جهد ثابت تقابل 0 أو 1 منطقي (انظر النظام الثنائي). تعمل دائرة العاكس كبوابة منطقية أساسية للتبديل بين هذين المستويين من الجهد. كما يحدد التنفيذ الجهد الفعلي، لكن المستويات الشائعة تشمل (0، + 5 ڤولت) لدارات TTL.

عاكس NMOS logic
عاكس PMOS logic
عاكس ساكن CMOS logic
عاكس من النوع NPN منطق مقاوم ترانزستور
عاكس من النوع NPN منطق ترانزستور ترانزستور

كتلة البناء الرقمية

يوضح هذا الرسم التخطيطي ترتيب البوابات NOT داخل المخزن المؤقت المعياري 4049 CMOS ذي النظام السداسي العكسي.

العاكس هو كتلة أساسية في الإلكترونيات الرقمية. قد تستخدم مضاعفات الإرسال وأجهزة فك التشفير وآلات الحالة وغيرها من الأجهزة الرقمية المعقدة العاكسات.

العاكس السداسي هو دائرة متكاملة تحتوي على ستة محولات (hexa-). على سبيل المثال، شريحة 7404 TTL التي تحتوي على 14 طرف والرقاقة 4049 CMOS التي تحتوي على 16 طرف، يستخدم 2 منها للطاقة/الإحالة، و12 منها تستخدم من قبل مدخلات ومخرجات المحولات الستة (يحتوي 4049 على أطراف بدون اتصال).

التمثيل التحليلي

$f(a)=1-a$ هو التمثيل التحليلي لبوابة NOT:

$f(0)=1-0=1$
$f(1)=1-1=0$

البدائل

إذا لم تكن هناك بوابات محددة متاحة، فيمكن صنع بوابات من NAND أو NOR.^[2]

البوابة المرغوبة	بنية NAND	بنية NOR

قياس الأداء

منحنى نقل الجهد لعاكس 20 ميكرومتر مُصنع في جامعة ولاية كارولينا الشمالية

غالباً ما يتم قياس جودة العاكس الرقمي باستخدام منحنى نقل الجهد (VTC)، وهو مخطط للإخراج مقابل جهد الدخل. من هذا الرسم البياني، يمكن الحصول على پارامترات الجهاز بما في ذلك تحمل الضجيج والربح ومستويات منطق التشغيل.

من الناحية المثالية، تظهر VTC كوظيفة خطوة مقلوبة - وهذا من شأنه أن يشير إلى التبديل الدقيق بين التشغيل والإيقاف- ولكن في الأجهزة الحقيقية، توجد منطقة انتقال تدريجي. حيث يشير VTC إلى أنه بالنسبة لجهد الدخل المنخفض، فإن الدائرة تنتج جهداً عالياً؛ بالنسبة للدخل العالية، يتناقص الخرج نحو المستوى المنخفض. يؤدي منحدر هذه المنطقة الانتقالية هو مقياس للجودة - المنحدرات الشديدة (القريبة من اللانهاية) إلى تبديل دقيق.

يمكن قياس السماحية مع الضجيج من خلال مقارنة الحد الأدنى من المدخلات بأقصى مخرج لكل منطقة تشغيل (تشغيل/إيقاف).

انظر أيضاً

المراجع

^ Nair, B. Somanathan (2002). Digital electronics and logic design (in الإنجليزية). PHI Learning Pvt. Ltd. p. 240. ISBN 9788120319561.
^ M. Morris, Mano; R. Kime, Charles (2004). Logic and computer design fundamentals (3 ed.). Prentice Hall. p. 73. ISBN 0133760634.

وصلات خارجية

The NOT gate on "All About Circuits"
The NOT gate in 1971 "Designing With TTL Integrated Circuits" book

[1] Nair, B. Somanathan (2002). Digital electronics and logic design (in الإنجليزية). PHI Learning Pvt. Ltd. p. 240. ISBN 9788120319561.

[2] M. Morris, Mano; R. Kime, Charles (2004). Logic and computer design fundamentals (3 ed.). Prentice Hall. p. 73. ISBN 0133760634.

[1]

[2]

v t e الوصلات المنطقية
Tautology/True $\top$
Alternative denial (NAND gate) $\uparrow$ Converse implication $\leftarrow$ Implication (IMPLY gate) $\rightarrow$ Disjunction (OR gate) $\lor$
Negation (NOT gate) $\neg$ Exclusive or (XOR gate) $\not \leftrightarrow$ Biconditional (XNOR gate) $\leftrightarrow$ Statement (Digital buffer)
Joint denial (NOR gate) $\downarrow$ Nonimplication (NIMPLY gate) $\nrightarrow$ Converse nonimplication $\nleftarrow$ Conjunction (AND gate) $\land$
Contradiction/False $\bot$
خطأ لوا في وحدة:Portal-inline على السطر 80: attempt to call upvalue 'processPortalArgs' (a nil value).