O gate vs. collegamento di due fili?

Non sono molto una persona elettrica, ma sto cercando di farmi un'idea, quindi tieni presente che ho un background molto piccolo al di fuori della fisica elettrica a livello universitario con calcolo e una solida base nella logica matematica. Stavo imparando cose che puoi fare con le porte logiche e mi sono imbattuto in un sommatore. Mi piace provare le cose prima di guardare la risposta, quindi ho trovato il mio sommatore. L'unica differenza tra il mio sommatore e quello nel libro che sto leggendo è che c'è un cancello OR alla fine del loro sommatore per il filo di esecuzione, mentre ho appena messo insieme due fili. Mi sembra che mettere insieme due fili sia identico a un gate OR, poiché non c'è elettricità fuori dal nodo se non c'è elettricità in entrata e c'è elettricità fuori dal nodo se ce ne sono in entrata da una o entrambe le fonti .

La mia domanda è: qual è la differenza tra l'unione di due fili e la realizzazione di un gate OR adeguato?

La mia ipotesi è che abbia qualcosa a che fare con la quantità di elettricità (corrente?) Sul filo di uscita dal gate a 3 nodi / OR, ma la mia comprensione dei circuiti è un po 'arrugginita. Grazie per l'aiuto!

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Quello che devi capire è come sono rappresentati i livelli logici H e L. Entrambi i livelli logici H e L sono rappresentati da due tensioni, ovvero L NON significa potenziale fluttuante o "non collegato".

L indica che la tensione è (vicino a) 0 V, ovvero connessione a GND.

E ovviamente H è indicato da una tensione più alta, ad es. 5 V, ovvero connessione a una tensione di alimentazione positiva.

Quindi, se due uscite digitali hanno valori diversi (H e L) collegandole causerebbe un corto circuito, non una porta OR.

Nella maggior parte dei casi nella logica digitale collegare due uscite insieme è errato.

Le eccezioni sono

• le cosiddette uscite a tre stati che possono trovarsi in un terzo stato "Z". Z in realtà significa alta impedenza, cioè "nessuna connessione" e
• le cosiddette uscite open collector (o open drain) che possono essere cablate AND (simile a ciò che si voleva fare per OR). Ma poi hai bisogno di un resistore pull-up aggiuntivo.

Per evitare che le due uscite si "scontrino" quando una è alta e l'altra è bassa, i due semplici fili diventano un diodo OPPURE: -

Questo di solito funziona abbastanza bene ma c'è una leggera degredazione (0,5 V) nel livello di alta tensione che raggiunge l'uscita a causa della caduta di volt del diodo in avanti. Ecco la caratteristica diretta di un diodo 1N4148: -

Se si sceglie R per causare una corrente di circa 0,1 mA, la caduta di volt sarà di circa 0,5 volt.

Può funzionare?

Questo può funzionare SOLO SE il livello logico BASSO nel tuo circuito è rappresentato come un punto nessuno collegato [un punto senza tensione rispetto a qualsiasi altro punto nel tuo circuito], qualcosa come il seguente circuito

Quindi sì, il tuo sommatore funziona concettualmente MA

1 - Cosa succede se i due nodi sono "ALTI" ma uno di essi ha una tensione leggermente superiore rispetto all'altro?

A: dato che esiste un percorso resistivo molto basso tra loro, avrai un corto circuito . Una grande quantità di corrente scorrerà e brucerà il tuo circuito

2 - Cosa succede se desidero interfacciare questo adder con altri dispositivi logici? funzionerà ?

A: No , non funzionerà, ad esempio non puoi interfacciare questo tipo di sommatore con un dispositivo digitale CMOS . Quindi è necessario creare una libreria di moduli digitali che funzioni tutti in questo modo, è necessario costruire le proprie porte AND , OR , NOT , NAND che tutti possano lavorare con questo tipo di logica.

3 - E se risolvessimo questo problema e rappresentassimo lo stato 'LOW' come 0 volt e lo stato 'HIGH' come - per esempio - 5 volt possiamo ancora interfacciare questo sommatore con un dispositivo logico CMOS ?

A: No, non puoi, perché ogni volta che uno dei due nodi è ALTO e l'altro BASSO avrai un corto circuito e una quantità enorme di corrente scorrerà abbastanza da bruciare il tuo circuito

Quindi questo tipo di logica è valida solo se rappresenti "ALTO" e "BASSO" con un LED o una lampadina [qualcosa di visibile], ma non è un modo pratico per implementare circuiti complessi e dispositivi di memorizzazione che utilizzano questo tipo di logica.

A volte viene fatto in situazioni semplici come la logica del relè (nelle automobili, nei sistemi di riscaldamento centralizzato, ecc.) Le caratteristiche comuni sono che il basso logico è un circuito aperto (non collegato a terra) e le impedenze di ingresso sono basse (la bobina di un relè è la propria resistenza di pull-down) . Queste due funzionalità vanno di pari passo.

Poiché gli esempi di insegnamento spesso usano interruttori on-off come ingressi e lampade come uscite, possono funzionare in questo modo indipendentemente dal punto che stanno cercando di fare.

Il motivo di base per cui il tuo "filo o " non è un'opzione praticabile, è che gli ingressi non sono isolati da se stessi e dall'uscita. L'isolamento è fondamentale per il corretto funzionamento dei circuiti logici.