книги хакеры / журнал хакер / ха-277_Optimized

СОБИРАЕМ СХЕМЫ

НА MOSFET-ТРАНЗИСТОРАХ

prostorosty

I'm just a TechnoFreak. 7753313vv@gmail.com

Электро­ ­ника и схемотех­ ­ника — две очень интерес­ ­ные науки. С помощью микросхем­ , транзисто­ ­ров и других­ устройств­ цифровой­ логики ты можешь у себя дома спроекти­ ­ровать и собрать­ самые разные­ электрон­ ­ные приборы­ . Ведь нас ­ тоящий мужчина­ в своей­ жизни­ должен­ посадить дерево, постро­ ­ить дом и... научиться­ собирать цифровые­ схемы­ на MOSFET-транзисто­ ­рах!

С первыми­ двумя­ проекта­ ми­ , думаю, сам справишь­ ся­ , а вот с последним­ раз ­ беремся­ вместе­ в этой статье. Также­ сегодня­ ты узнаешь­ (или вспомнишь­ ) о видах сигналов­ , об основах­ алгебры логики и об электрон­ ных­ компонен­ тах­ .

Челове­ ку­ , решившему­ в наш просвещен­ ный­ век собрать­ электрон­ ное­ устройство­ , представ­ лен­ огромный выбор микрокон­ трол­ леров­ . Начиная от всем известной­ и популярной­ Arduino, на которой собирают­ практичес­ ки­ все — от карманных­ метеостанций­ до небольших­ ракет, и заканчивая­ про ­ мышленны­ ми­ контрол­ лерами­ SIMATIC.

Но что внутри­ у этих контрол­ ­леров? Для программис­ ­та это может быть полной­ загадкой­ . Если ты когда­ нибудь разбирал­ электрон­ ­ное устройство­ и задавался­ вопросом­ «Как и почему оно работает­ ? Для чего нужны­ все эти электрон­ ­ные компонен­ ­ты и микросхе­ ­мы?», то эта статья для тебя.

ТЕОРИЯ

Без теоретичес­ ­кой части­ не может обойтись­ ни одно техничес­ ­кое направле­ ­ ние науки. Схемотех­ ­ника не исключение­ , так что давай перед практичес­ ­ким создани­ ­ем цифровых­ схем разберем­ ­ся в ее принципах­ .

Нули и единицы

Ты наверняка­ слышал­ о двоичном­ коде и видел легендарный­ «цифровой­ дождь» из не менее легендарной­ «Матрицы­ ». В действи­ тель­ нос­ ти­ компьюте­ ­ ры и другие­ вычислитель­ ные­ устройства­ опериру­ ют­ не потоками­ символов­ , а нулями и единица­ ми­ . Из них и состоит­ двоичная­ система­ .

Но почему в микроэлек­ ­тро­нике используют­ ­ся именно­ эти, на первый­ взгляд очень громоз­ ­дкие и неудобные­ числа­ , а не, например­ , десятичная­ сис ­ тема счисления­ , к которой мы все привык­ ­ли? Ведь человеку­ было бы гораздо­ проще­ воспри­ ­нимать их!

Не все, что удобно­ для человека­ , будет удобно­ компьюте­ ру­ . Ответ кроется­ в самих нулях и единицах­ . Дело в том, что для реализации­ двоичной­ системы­

требует­ ­ся только­ два исходных состояния­ : логические­ единица­ и ноль, то есть истина­ и ложь соответс­ ­твен­но. Эти состояния­ очень легко­ создать­ , нап ­ ример если условить­ ­ся, что напряжение­ высокое (HIGH) равно­ 1, а низкое­

(LOW) равно­ 0.

А еще благода­ ­ря использованию­ двоичной­ системы­ для различных­ логических­ операций­ в компьюте­ ­рах использует­ ­ся булева алгебра или, если по русски­ , алгебра логики (о ней расска­ ­жу чуть позже­ ).

Цифра побеждает!

Сущес­ ­тву­ют два основных вида сигналов­ — аналого­ ­вый и цифровой­ . Пер ­ вый — это сигнал­ , который непрерыв­ ­но меняется­ в диапазоне­ от минималь ­ ного до максималь­ ­ного, в зависимос­ ­ти от подаваемо­ ­го с источника­ питания напряжения­ . Отличный пример­ аналого­ ­вого сигнала­ — музыка в колонках­ твоего­ компьюте­ ­ра. Из динамиков­ колонок и других­ аудиоус­ ­трой­ств звук извлекает­ ­ся за счет вибраций­ диффузора­ (подвижно­ ­го элемен­ ­та в колонке­ ). Во время­ проигры­ ­вания музыки электри­ ­чес­кий сигнал­ , подаваемый­ на диф ­ фузор, непрерыв­ ­но меняется­ . Если замерить этот сигнал­ с помощью осциллографа­ , мы увидим­ такой график­ .

График­ аналого­ вого­ сигнала­

Цифровой­ сигнал­ является­ импульсным­ , то есть его значения­ меняются­ скач ­ ком между­ заданными­ параметрами­ . Используя­ двоичную­ систему­ , мы можем предста­ вить­ двоичный­ ноль в качестве­ самого низкого­ напряжения­ из воз ­ можных — 0 В, а единицу­ — напряжени­ ем­ питания, например­ батарейки­ «Крона­ » (9 В). Таким образом­ , чтобы­ передать число­ в двоичной­ системе­ , нужно­ всего­ лишь передать правиль­ ную­ последова­ тель­ ность­ электри­ чес­ ких­ импульсов­ . Например­ , число­ 10101 (в десятичной­ 21) можно­ изобразить­ в виде такой последова­ тель­ нос­ ти­ импульсов­ .

Число­ в цифровом­ сигнале­

Переда­ вать­ и обрабаты­ вать­ данные­ аналого­ вым­ сигналом­ гораздо­ труднее­ , чем цифровым­ . Ведь разница­ между­ нулем и единицей­ легко­ различима­ . А еще цифровой­ сигнал­ более помехоустой­ чив­ . Это главные­ причины­ , почему цифровой­ сигнал­ в электро­ нике­ вытеснил­ аналого­ вый­ .

Алгебра логики

Как и обещал­ , сейчас­ разберем­ ­ся с некоторыми­ из основных операций­ булевой алгебры, ведь именно­ на них и работает­ вся логика электрон­ ­ных устройств­ .

Чтобы­ теоретичес­ ки­ продемонс­ три­ ровать­ работу логических­ функций­ , используют­ ся­ таблицы­ истинности­ , которые наглядно­ показывают­ соот ­ ветствие­ изначаль­ ных­ данных­ и преобра­ зован­ ных­ логических­ сигналов­ .

NOT

Вентиль­ НЕ именует­ ­ся инверсией­ . Если ты знаком­ с этим словом­ , то навер ­ няка уже догадался­ , что эта операция­ «переворачи­ ­вает» значение­ сигнала­ . В алгебре логики инвертирован­ ­ный сигнал­ обознача­ ­ется чертой­ сверху­ . Таб ­ лица истинности­ у этого­ вентиля­ очень простая­ :

В логических­ схемах­ NOT показывают­ с помощью такого блока­ .

NOT

AND

Этот блок логического­ И в информатике­ называется­ конъюнкци­ ­ей и обоз ­ начается­ знаком­ & (иногда­ знаком­ умножения­ *). В этом вентиле­ единица­ на выходе появляет­ ­ся только­ тогда­ , когда­ все его входы­ принима­ ­ют значение­ истины­ . Вид блока­ и таблица­ истинности­ у конъюнкции­ такие.

AND

Замет­ но­ , что по сравнению­ с инверсией­ количество­ входов­ увеличи­ лось­ , от этого­ также­ увеличи­ лось­ количество­ возможных­ исходов­ . Чем больше­ у логической­ операции­ входных­ переменных­ , тем больше­ ее таблица­ истинности­ .

OR

ИЛИ в информатике­ обозвали­ дизъюнкци­ ­ей, она обознача­ ­ется символом­ V (иногда­ + или ||). Единица­ на выходе появится­ , когда­ истина­ будет хотя бы на одном из входов­ .

NOR

Вентиль­ ИЛИ НЕ, как можно­ догадаться­ , — это инвертирован­ ­ное ИЛИ. Зна ­ чение его выхода — это выход дизъюнкции­ после­ прохода­ через вентиль­ НЕ. Единица­ на его выходе появится­ только­ тогда­ , когда­ на всех его входах­ будет логический­ ноль. NOR в таблицах­ истинности­ обознача­ ­ется чертой­ сверху­ над операци­ ­ей логического­ ИЛИ.

NOR

NAND

Вентиль­ И НЕ, аналогич­ ­но предыду­ ­щему, представ­ ­ляет собой инвертирован­ ­ ное И. Он выдает­ единицу­ на выходе, когда­ хотя бы на одном из входов­ есть логический­ ноль. Записывает­ ­ся NAND добавлени­ ­ем черты­ сверху­ над опе ­ рацией­ конъюнкции­ .

NAND

НЕКОТОРЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Перед­ тем как перейти­ к самим транзисто­ ­рам, давай поговорим­ о таких важ ­ ных компонен­ ­тах любой цифровой­ схемы­ , как резистор­ и диод.

Резистор

Чаще­ всего­ в электри­ ­чес­ких схемах­ использует­ ­ся такой элемент­ , как резис ­ тор. Резистор­ можно­ предста­ ­вить как сопротив­ ­ление в чистом­ виде. Для чего же он может использовать­ ­ся? К примеру­ , если в нашей цепи при конкрет­ ­ном напряжении­ необходимо­ обеспечить­ определен­ ­ную силу тока, достаточ­ ­но вычислить­ по закону Ома нужное­ сопротив­ ­ление и установить­ в нужном­ месте­ постоян­ ­ный резистор­ . Схему­ и внешний­ вид постоян­ ­ного резистора­ ты можешь увидеть­ на фото снизу­ .

Схема­ и внешний­ вид резистора­

Закон­ Ома — один из основных законов электри­ ­ чества­ . В схемотех­ нике­ и электро­ нике­ обычно­ он использует­ ся­ для того, чтобы­ рассчи­ тать­ под ­ ходящее сопротив­ ление­ элемен­ тов­ электри­ чес­ ­ ких цепей. Формула­ , выражающая­ этот закон, выглядит­ так: R = U/I, где R — сопротив­ ление­ , U — напряжение­ , I — сила тока.

Сущес­ тву­ ют­ разные­ виды резисторов­ , которые могут изменять­ свое соп ­ ротивление­ в зависимос­ ти­ от разных­ условий­ . Реостат­ изменяет­ сопротив­ ­ ление от нуля до установ­ ленно­ го­ максималь­ ного­ значения­ , фоторезис­ тор­ изменяет­ сопротив­ ление­ в зависимос­ ти­ от уровня­ освещения­ , а термистор­ , как ты догадываешь­ ся­ , от температу­ ры­ . Но нас интересу­ ет­ самый рас ­ пространен­ ный­ вид резисторов­ — постоян­ ный­ .

У постоян­ ного­ резистора­ нет полярности­ , а это значит­ , что его контакты­ абсолют­ но­ равнознач­ ны­ и нет разницы­ , в какой последова­ тель­ нос­ ти­ и какой стороной­ резистор­ подклю­ чать­ в цепь. На фото ты мог заметить цветные­ полоски­ на его корпусе­ . С их помощью ты можешь определить­ номинал соп ­ ротивления­ резистора­ .

Если­ на резисторе­ всего­ четыре полосы, то первые­ две полоски­ (если все ­ го полос пять, то первые­ три) обознача­ ­ют основание­ числа­ количества­ омов, третья — множитель­ в степенях­ десяти. Сопротив­ ­ление может быть просто­ в омах (множитель­ 10^0), в килоомах­ (множитель­ 10^3), мегаомах­ (мно ­ житель 10^6) и так далее. Последняя­ полоса обознача­ ­ет точность­ в процен­ ­ тах. На фото — таблица­ с расшифров­ ­кой значений­ разных­ цветов­ .

Определе­ ние­ номинала­ резистора­ по цветным­ полоскам­

Но тебе совершенно­ необязатель­ но­ самому определять­ номинал, высматри­ ­ вая в таблице­ нужные­ цвета­ . Для таких расчетов­ существу­ ют­ готовые каль ­ куляторы­ . Достаточ­ но­ просто­ выбрать­ количество­ полос и вписать­ цвета­ .

Диод

Диод­ — это фактичес­ ­ки аналог­ ниппеля­ , но для электри­ ­чес­тва. У диода, в отличие­ от резистора­ , полярность­ есть и играет­ немаловаж­ ­ную роль. Его контакты­ , электро­ ­ды, называются­ анод (+) и катод (-). Ток в диоде проходит­ только­ от анода­ к катоду. Если подклю­ ­чить диод неправиль­ ­но, то ток через него течь просто­ не будет. Определить­ катод поможет полоска­ на корпусе­ диода.

Схема­ и внешний­ вид диода

Говоря­ о диоде, нельзя­ не упомянуть­ светоди­ од­ . Эта надежная­ и долговеч­ ная­ «лампочка­ » работает­ так же, как и обычный­ диод, пропус­ кая­ ток только­ от анода­ к катоду, но при этом она еще и излучает­ свет. Одна из «ног» све ­ тодиода­ длиннее­ , она и есть положитель­ ный­ электрод­ . Также­ над катодом располага­ ется­ засечка­ на линзе­ .

Схема­ и внешний­ вид светоди­ ода­

Не торопись подклю­ чать­ диод или светоди­ од­ нап ­ рямую к батарейке­ , ведь если через эти элемен­ ­ ты пройдет­ слишком­ большой­ ток, на который они не рассчи­ таны­ , то произой­ дет­ короткое­ замыка ­ ние и случит­ ся­ возгорание­ . Чтобы­ этого­ избе ­ жать, в цепь надо последова­ тель­ но­ подклю­ чить­ уже изучен­ ный­ нами резистор­ . Максималь­ ный­ допустимый­ ток для самого распростра­ нен­ ного­ светоди­ ода­ , продающе­ гося­ в качестве­ электрон­ ­ ного компонен­ та­ , равен 30 мА, а минимальный­ , которого­ достаточ­ но­ для свечения­ , несколь­ ким­ миллиам­ перам­ . На практике­ , если будешь использовать­ светоди­ од­ на 20 мА и питать его от 5 В, используй­ резистор­ с сопротив­ лени­ ем­ от 150 до 360 Ом.

ДА КТО ТАКОЙ ЭТОТ ВАШ «МОСФЕТ»?

Как ты уже понял, главный­ элемент­ в наших схемах­ — это MOSFET-тран ­ зистор, или, как его еще называют­ , МОП транзистор­ . Разновид­ ­ностей тран ­ зисторов­ великое множес­ ­тво, но для нас сегодня­ важен именно­ он. MOSFET

расшифро­ выва­ ется­ как Metal-Oxide-Semiconductor Field Efect Transistors,

металл окисел­ полупровод­ ­ник полевой транзистор­ . Собствен­ ­но, первые­ три слова­ — это и есть МОП. Эти аббревиату­ ­ры обознача­ ­ют структуру­ и матери ­ алы, из которых электрон­ ­ный компонент­ изготов­ ­лен.

Транзистор­ — главный­ «кирпичик­ » в электрон­ ных­ схемах­ самых невообра­ ­ зимых масшта­ бов­ . Это изготов­ ленный­ из полупровод­ ников­ электрон­ ный­ при ­ бор, который при определен­ ных­ условиях­ начинает­ пропус­ кать­ через себя электри­ чес­ кий­ ток. В зависимос­ ти­ от этих условий­ ток, протека­ ющий­ через транзистор­ , может увеличи­ вать­ ся­ или уменьшать­ ся­ , а также­ может прекратить­ идти совсем­ .

МОП транзисто­ ­ры бывают­ двух видов — p-канальные­ и n-канальные­ .

Схемы­ p-канального­ и n-канального­ МОП транзисто­ ров­

Если­ посмотреть­ на условное обозначение­ , то можно­ заметить, что рабочих контактов­ у полевого­ транзисто­ ра­ три, они называются­ source, drain и gate (в русско­ языч­ ной­ интерпре­ тации­ «исток», «сток» и «затвор­ »). Говоря очень простым­ языком­ , MOSFET можно­ предста­ вить­ как некую «электрон­ ную­ кноп ­ ку» или электрон­ ный­ ключ, только­ ток начинает­ протекать­ между­ истоком­ и стоком­ не при нажатии, а при подаче нужного­ напряжения­ на затвор­ ,

которое отпирает­ транзистор­ . А когда­ напряжение­ запирает­ MOSFET, ток течь прекраща­ ет­ .

Буквы­ n и p в названи­ ­ях видов транзисто­ ­ров обознача­ ­ют полупровод­ ­ никовый материал­ , из которых они сделаны­ . Разница­ между­ ними такая: n- канальный­ транзистор­ отпирает­ ­ся напряжени­ ­ем, соответс­ ­тву­ющим уже зна ­ комой нам логической­ единицей­ , а p-канальный­ — напряжени­ ­ем, равным­ логическому­ нулю.

Выбрать­ подходящий­ транзистор­ в наше время­ очень просто­ . Несколь­ ко­ десятков­ лет назад для того, чтобы­ определить­ тип транзисто­ ра­ , радиолю­ ­ бителю­ требова­ лось­ прошер­ стить­ тома справоч­ ников­ . Сейчас­ тебе достаточ­ ­ но прочитать­ на корпусе­ транзисто­ ра­ его номер и забить его в поисковик­ . Первым­ же результатом­ , скорее­ всего­ , будет ссылка­ на даташит — документ с техничес­ кими­ характерис­ тиками­ .

Для нас главное­ в этом документе­ — найти­ пометку­ MOSFET или MOS (чтобы­ убедить­ ­ся, действи­ ­тель­но ли это тот транзистор­ , который нам нужен), а также­ распинов­ ­ку транзисто­ ­ра. Обычно­ названия­ контактов­ подписыва­ ­ются первыми­ буквами­ , расположен­ ­ными около­ ног транзисто­ ­ра на его фотог ­ рафии.

Продолжение статьи0 →

СОБИРАЕМ СХЕМЫ НА MOSFETТРАНЗИСТОРАХ

Внешний­ вид и внутреннее­ устройство­ бредборда­

В переводе­ с английско­ го­ breadboard дословно­ означает­ «доска­ для резки­ хлеба­ ». Давным­ давно­ , когда­ о современ­ ных­ макетных­ и монтажных­ пла ­ тах не шло и речи, а электрон­ ные­ компонен­ ты­ были далеко не такими компак­ тны­ ми­ , как сейчас­ , древние­ радиолю­ бите­ ли­ тоже хотели собирать прототи­ пы­ своих­ схем с возможностью­ легко­ и быстро­ разбирать­ и переставлять­ компонен­ ты­ . Они придума­ ли­ вбивать­ гвозди­ в деревянные­ хлебные­ доски­ и на них накручивать­ ножки­ элек ­ тронных­ компонен­ тов­ . Со временем­ бредборды­ перестали­ быть хлебными­ досками­ , но название­ осталось­ .

Сборка вентиля NOT на МОП-транзисторах

Схемы­ мы начнем­ собирать с самого простого­ в сборке­ вентиля­ НЕ. Так как мы уже изучили­ обозначения­ электрон­ ных­ компонен­ тов­ , тебе будет легко­ собрать­ самому электрон­ ную­ схему­ по ее чертежу­ , по которому­ сразу­ видно­ , что куда подклю­ чать­ .

Вот список­ компонен­ ­тов, которые понадобят­ ­ся для этой схемы­ :

•один p-канальный­ MOSFET-транзистор­ ;

•один n-канальный­ MOSFET-транзистор­ ;

•два резистора­ с сопротив­ лени­ ем­ от 150 до 360 Ом;

•два светоди­ ода­ .

Ниже­ ты можешь увидеть­ принципи­ ­аль­ную схему­ инвертора­ , которая наг ­ лядно показывает­ , как NOT переворачи­ ­вает сигнал­ .

Принципи­ аль­ ная­ схема­ инвертора­

В схеме­ инвертора­ используют­ ся­ оба вида транзисто­ ров­ . Для создания­ на выходе единицы­ p-канальный­ транзистор­ выбран­ потому, что он способен­

выдать ее практичес­ ки­ без потерь по напряжению­ , в отличие­ от n-канального­ , который, в свою очередь­ , четко­ формиру­ ет­ ноль на выходе.

Если­ добавить в схему­ два светоди­ ­ода, один из которых подклю­ ­чен к плю ­ су питания, а другой­ к минусу, то мы получим схему­ , где, подав на вход низкий­ сигнал­ , мы получим высокий, от которого­ загорится­ светоди­ ­од, подклю­ ­чен ­ ный к минусу, и наоборот­ .

Инвертор­ 2

При подаче логической­ единицы­ верхний­ p-канальный­ транзистор­ закрыт­ , а нижний­ n-канальный­ открыт, из за чего он дает на выходе 0 В. Цепь замыка ­ ется, и верхний­ светоди­ ­од загорается­ . При подаче нуля открыт p-канальный­ MOSFET, который выдает­ на выходе четкую­ единицу­ .

Собранный­ на бредборде­ вентиль­ NOT выглядит­ как на фото.

Инвертор­ пробник­ на макетке­

NOR на MOSFET-транзисторах

Следующая­ несложная­ схема­ — ИЛИ НЕ. Для нее нам потребу­ ­ется в два раза больше­ транзисто­ ­ров, чем для предыду­ ­щей:

•два p-канальных­ MOSFET-транзисто­ ра­ ;

•два n-канальных­ MOSFET-транзисто­ ра­ ;

•резис­ тор­ с сопротив­ лени­ ем­ от 150 до 360 Ом;

•светоди­ од­ .

Таблица­ истинности­ — один из главных­ инстру­ ­мен­тов при проекти­ ­рова­нии схем. Еще раз посмотрев­ на таблицу­ ИЛИ НЕ, видим, что единица­ на выходе будет только­ в том случае­ , если на обоих­ входах­ логический­ ноль. Сделать­ провер­ ­ку такого условия­ можно­ с помощью последова­ ­тель­ного подклю­ ­чения двух p-канальных­ транзисто­ ­ров, которые, как нам уже известно­ , отлично фор ­ мируют­ единицу­ на выходе. При таком подклю­ ­чении если на входах­ обоих­ транзисто­ ­ров будет ноль, то через них протечет­ ток. Но если хотя бы один из них будет закрыт­ , то ток не сможет­ течь к конечному­ выходу всей схемы­ .

Последова­ тель­ ное­ подклю­ чение­ p-канальных­ транзисто­ ров­

Теперь­ смотрим­ в таблицу­ истинности­ и видим, что логический­ ноль на ее выходе появляет­ ­ся тогда­ , когда­ хотя бы на одном из входов­ уровень­ нап ­ ряжения высокий — HIGH. Электрон­ ­ный прибор­ , открывающий­ ­ся единицей­

и передающий­ на выход ноль, собирается­ однозначно­ на n-канальных­ тран ­ зисторах­ . Собрать­ такой прибор­ легко­ при помощи параллель­ ­ного подклю­ ­ чения двух n-канальных­ транзисто­ ­ров, соединив­ их стоки­ как общий выход, а истоки­ соединить­ и подклю­ ­чить к земле­ , то есть к минусу питания. Таким образом­ , единица­ на любом из входов­ транзисто­ ­ров откроет­ его, и ток потечет от минуса к выходу.

Парал­ лель­ ное­ подклю­ чение­ n-канальных­ транзисто­ ров­

Соеди­ нив­ вместе­ две предыду­ щие­ схемы­ , мы получим рабочий вентиль­ ИЛИ НЕ на МОП транзисто­ рах­ .

Схема­ ИЛИ НЕ

ИЛИ НЕ на макетной­ плате­

Схема NAND на транзисторах

Для сборки­ этой схемы­ нам потребу­ ются­ те же самые компонен­ ты­ , что и для предыду­ щей­ .

Заглянув­ в таблицу­ истинности­ , видим, что единица­ на выходе этой схемы­ создает­ ­ся при наличии хотя бы на одном из входов­ логического­ нуля. Как мы уже поняли, единица­ на выходе формиру­ ­ется с помощью p-канальных­ тран ­ зисторов­ , условие­ «хотя бы на одном» реализует­ ­ся с помощью параллель­ ­ ного подклю­ ­чения.

Низкий­ уровень­ напряжения­ (LOW) на выходе создает­ ся­ при условии­ , что на всех входах­ вентиля­ HIGH. Ноль мы формиру­ ем­ n-канальными­ транзисто­ ­ рами, а строгое­ условие­ «если на всех входах­ » реализуем­ с помощью пос ­ ледователь­ ного­ подклю­ чения­ этих транзисто­ ров­ .

В итоге­ , собрав­ две комбинации­ воедино­ , получаем­ такую схему­ .

Схема­ И НЕ

И НЕ на макетной­ плате­

Схемы OR и AND на полевых транзисторах

Если­ сравнить­ таблицы­ истинности­ ИЛИ НЕ и ИЛИ, можно­ заметить, что зна ­ чения их выходов взаимно­ инвертирова­ ны­ . Это значит­ , что вентиль­ NOR мы можем превратить­ в OR, просто­ добавив к выходу вентиль­ NOT. Также­ этот способ­ работает­ в обратную сторону­ : ИЛИ можно­ легко­ превратить­ в ИЛИ НЕ.

Совместив­ NOR и инвертор, получаем­ такую схему­ .

Схема­ ИЛИ

ИЛИ на макетной­ плате­

Аналогич­ ным­ образом­ инвертируя­ NAND, мы превраща­ ем­ его в логическое­ И.

Схема­ И

И на макетной­ плате­

ВЫВОДЫ

В этой статье мы разобрали­ создание­ самых базовых блоков­ цифровых­ схем. Конечно­ , это очень малая часть такой обширной темы, как электро­ ­ника. К тому же у изучен­ ­ных нами вентилей­ может быть и три входа­ , и четыре, а то и больше­ . Все это усложняет­ самостоятель­ ­ное проекти­ ­рова­ние схем логических­ элемен­ ­тов. Подводя­ итог, можно­ выделить несколь­ ­ко правил­

исоветов по созданию­ вентилей­ цифровой­ логики на МОП транзисто­ ­рах:

•На p-канальных­ транзисто­ ­рах реализуют­ ­ся электри­ ­чес­кие цепи, в которых совокупность­ входных­ сигналов­ приводит­ в единице­ на выходе.

•На n-канальных­ транзисто­ ­рах создают­ ­ся цепи, в которых совокупность­ входных­ сигналов­ формиру­ ­ет низкое­ напряжение­ на выходе.

•Строгое­ условие­ «если на всех входах­ схемы­ находится­ определен­ ­ный уровень­ напряжения­ » создает­ ­ся с помощью последова­ ­тель­ного подклю­ ­ чения транзисто­ ­ров.

•Условие­ «хотя бы на одном входе­ » создает­ ­ся с помощью параллель­ ­ного подклю­ ­чения транзисто­ ­ров.

Изучив­ схемотех­ нику­ , ты сможешь­ разобрать­ ся­ в устройстве­ современ­ ной­ электро­ ники­ , лучше­ понять, как работает­ твой компьютер­ , и другие­ сложные­ на первый­ взгляд вещи!

«Хакеру» нужны новые авторы, и ты можешь стать одним из них! Если тебе интересно то, о чем мы пишем, и есть желание исследовать эти темы вместе с нами, то не упусти возможность вступить в ряды наших авторов и получать за это все, что им причитается.

• Авторы получают денежное вознаграждение. Размер зависит от сложности и уникальности темы и объема проделанной работы (но не от объема текста).

•Наши авторы читают «Хакер» бесплатно: каждая опубликованная статья приносит месяц подписки и значительно увеличивает личную скидку. Уже после третьего раза подписка станет бесплатной навсегда.

Кроме того, наличие публикаций — это отличный способ показать работодателю и коллегам, что ты в теме. А еще мы планируем запуск англоязычной версии, так что у тебя будет шанс быть узнанным и за

рубежом.

И конечно, мы всегда указываем в статьях имя или псевдоним автора. На сайте ты можешь сам заполнить характеристику, поставить фото, написать что-то о себе, добавить ссылку на сайт и профили в соцсетях. Или, наоборот, не делать этого в целях конспирации.

Я ТЕХНАРЬ, А НЕ ЖУРНАЛИСТ. ПОЛУЧИТСЯ ЛИ У МЕНЯ НАПИСАТЬ СТАТЬЮ?

Главное в нашем деле — знания по теме, а не корочки журналиста. Знаешь тему — значит, и написать сможешь. Не умеешь — поможем, будешь сомневаться — поддержим, накосячишь — отредактируем. Не зря у нас работает столько редакторов! Они не только правят буквы, но и помогают с темами и форматом и «причесывают» авторский текст, если в этом есть необходимость. И конечно, перед публикацией мы согласуем с автором все правки и вносим новые, если нужно.

КАК ПРИДУМАТЬ ТЕМУ?

Темы для статей — дело непростое, но и не такое сложное, как может показаться. Стоит начать, и ты наверняка будешь придумывать темы одну за другой!

Первым делом задай себе несколько простых вопросов:

•«Разбираюсь ли я в чем то, что может заинтересовать других?»

Частый случай: люди делают что-то потрясающее, но считают свое занятие вполне обыденным. Если твоя мама и девушка не хотят слушать про реверс малвари, сборку ядра Linux, проектирование микропроцессоров или хранение данных в ДНК, это не значит, что у тебя не найдется благодарных читателей.

•«Были ли у меня в последнее время интересные проекты?» Если ты ресерчишь, багхантишь, решаешь crackme или задачки на CTF, если ты разрабатываешь что-то необычное или даже просто настроил себе какую-то удобную штуковину, обязательно расскажи нам! Мы вместе придумаем, как лучше подать твои наработки.

•«Знаю ли я какую то историю, которая кажется мне крутой?»

Попробуй вспомнить: если ты буквально недавно рассказывал кому-то о чем-то очень важном или захватывающем (и связанным с ИБ или ИТ), то с немалой вероятностью это может быть неплохой темой для статьи. Или как минимум натолкнет тебя на тему.

•«Не подмечал ли я, что в Хакере упустили что то важное?» Если мы о чем-то не писали, это могло быть не умышленно. Возможно, просто никому не пришла в голову эта тема или не было человека, который взял бы ее на себя. Кстати, даже если писать сам ты не собираешься, подкинуть нам идею все равно можно.

Уговорили, каков план действий?

1.Придумываешь актуальную тему или несколько.

2.Описываешь эту тему так, чтобы было понятно, что будет в статье и зачем ее кому-то читать. Обычно достаточно рабочего заголовка и нескольких предложений (pro tip: их потом можно пустить на введение).

3.Выбираешь редактора и отправляешь ему свои темы (можно главреду — он разберется). Заодно неплохо бывает представиться и написать пару слов о себе.

4.С редактором согласуете детали и сроки сдачи черновика. Также он выдает тебе правила оформления и отвечает на все интересующие вопросы.

5.Пишешь статью в срок и отправляешь ее. Если возникают какие-то проблемы, сомнения или просто задержки, ты знаешь, к кому обращаться.

6.Редактор читает статью, принимает ее или возвращает с просьбой

доработать и руководством к действию.

7. Перед публикацией получаешь версию с правками и обсуждаешь их

с редактором (или просто даешь добро).

8.Дожидаешься выхода статьи и поступления вознаграждения.

Если хочешь публиковаться в «Хакере», придумай тему для первой статьи и предложи редакции.

Адрес­ редакции­ : 125080, город Москва­ , Волоколам­ ­ское шоссе­ , дом 1, строение­ 1, этаж 8, помещение­ IX, комната­ 54, офис 7. Издатель­ : ИП Югай Александр­ Олегович­ , 400046, Волгоград­ ­ская область, г. Волгоград­ , ул. Дружбы­ народов, д. 54. Учредитель­ : ООО «Медиа Кар»​​125080, город Москва­ , Волоколам­ ­ское шоссе­ , дом 1, строение­ 1, этаж 8, помещение­ IX, комната­ 54, офис 7. Зарегистри­ ­рова­но в Федеральной­ службе­ по надзору­ в сфере­ связи­ , информацион­ ­ных технологий­ и массовых­ коммуника­ ­ций (Роскомнад­ ­зоре), свидетель­ ­ство ​Эл № ​ФС77-​67001 от ​30.​ 08.2016​ года. Мнение­ редакции­ не обязатель­ ­но совпада­ ­ет с мнением­ авторов­ . Все материалы­ в номере предос­ ­тавля­ются как информация­ к размышле­ ­нию. Лица, использующие­ данную­ информацию­ в противо­ ­закон­ных целях, могут быть привлечены­ к ответствен­ ­ности. Редакция­ не несет ответствен­ ­ности за содержание­ рекламных­ объявле­ ­ний в номере. По вопросам­ лицензирова­ ­ния и получения­ прав на использование­ редакцион­ ­ных материалов­ журнала­ обращай­ ­тесь по адресу­ : xakep@glc.ru. © Журнал­ «Хакер», РФ, 2022