Que se passera-t-il si la sortie d'une porte NON injectée-RETOUR à son entrée PROPRE?

Non-gate, si vous obtenez une entrée 0 (Off), cela donne une sortie 1 (On). Et si vous obtenez une entrée 1 (On), renvoie une sortie 0 (Off).

Maintenant, si-je pouvais ramener la sortie à l'entrée du not-gate, que se passerait-il? Si la porte obtient une entrée 1, elle donne une sortie 0, puis si elle obtient une entrée 0, elle donne une sortie 1.

La situation ressemble à un modèle physique d'une "auto-contradiction" (auto-faux) (comme quand le gamin agressé par la fièvre-Bertrand Russel attend d'être trompé en avril par son frère, se préparant contre toutes les astuces possibles, Bertrand Russel's son frère a fait de Bertrand un imbécile d'avril en faisant "aucun imbécile d'avril", et si le frère de Bertrand utilise un truc d'avril, Bertrand ne sera pas dupe d'avril, et si le frère de Bertrand n'utilise aucun imbécile d'avril, cela signifie que Bertrand a trompé par son frère en avril).

Maintenant, que se passera-t-il dans le cas du matériel réel appelé porte NON ?

J'ASSUME les possibilités;

1. la porte restera toujours en sortie 0 (désactivée).

2. la porte restera toujours en sortie 1 (marche).

3. La porte sera "PULSANTE"; une fois qu'il sortira 1; à l'instant suivant, après avoir reçu ce signal 1 (marche), il émettra un signal zéro (arrêt), et le cycle se poursuivra. La fréquence de cette oscillation dépendra des caractéristiques physiques du composant du circuit.

4. le circuit sera endommagé (en raison d'un courant anormal, d'une surchauffe, etc.) et cessera bientôt définitivement de fonctionner.

Y aura-t-il quelque chose à l'intérieur de ces hypothèses?

PS. Je pense à ce problème depuis mes études, mais comme je ne sais pas encore comment assembler un non-portail dans un circuit, d'où ils pourraient être achetés, etc. Je n'ai pas encore pu le tester expérimentalement.

Ce qui se passe est généralement les cas 3. ou 5.

Vous n'avez pas défini le cas 5 :-)

• 5. L'entrée-sortie jointe se trouvera à une certaine tension près du milieu de l'alimentation.

74HC14: Lorsqu'une porte déclenchée par Schmitt est utilisée, une oscillation se produira presque certainement.
Supposons que Vin-out initialement = faible = 0.
Lorsque l'entrée = 0 la sortie passera à 1. Le
temps pour cela est le délai de propagation de la porte (généralement ns pour nous selon le type.
Lorsque la sortie commence à monter haut, le taux de changement sera affecté par la charge.
Ici , la charge est la capacité d'entrée de grille + toute capacité de câblage parasite entraînée par la résistance de sortie de grille et de résistance de câblage.
Cin_gate se trouve dans la feuille de données et peut être de l'ordre de 10 pF (varie avec la famille).
le une capacité de câblage PCB sera faible.
Dans cette situation, l'inductance en série peut également avoir un petit effet, mais généralement si petite qu'elle est ignorable. La résistance de sortie varie considérablement selon le type de grille.
Très approximativement Rout_effective = V / I = Vout / Iout_max.
par exemple, si dd = 5 V, Iout max = 20 mA, puis Rout ~~~ = 5 / .020 = 250 Ohms. C'est très dynamique mais ça donne une idée.

Lorsque Vout = 1 a conduit Cin à un niveau élevé via Rseries + Rout, la porte verra VIn = 1 et commencera à passer à Vo = 0. Après un délai de propagation, la sortie commence à chuter.
Et ça continue.

74HC04 : Lorsqu'une porte non déclenchée par Schmitt est utilisée, une oscillation PEUT se produire par le mécanisme ci-dessus, mais il est plus probable que la porte se stabilise en mode linéaire avec Vin-Vout à environ la moitié de l'alimentation.
Les paires de transistors-commutateurs internes qui sont destinées à être la plupart du temps à sortie haute ou basse peuvent être maintenues dans un état intermédiaire. Cela peut entraîner une forte consommation de courant et peut entraîner la destruction des circuits intégrés, mais pas non plus.

Comme guide:

Fiche technique de l'onduleur 74HC04 Délai de propagation ~~ = 20 ns Fiche technique de l'onduleur 74HC04 Délai de propagation ~~ = 35 ns

Le délai de propagation du 74HC14 est d'environ 50% supérieur à celui du 74HC04, mais l'hystérésis de la porte d'entrée de déclenchement de Schmitt menas Vin prend un peu plus de temps pour augmenter, ce qui signifie probablement un retard global environ le double pour la porte déclenchée par Schmitt.

Si Cin = 10 pF et Rout = 250 Ohms, la constante de temps de Vout entraînant Cin = t = RC = 250 x 10E-12
~~ = 3E-9 = 3 ns.
Les paires de nombres ci-dessous séparées par "/" sont pour 74HC04 / 74HC14. pour 1 cycle d'oscillation est peut-être 50/100 ns, donc une oscillation autour de 20/10 Mhz est suggérée. En pratique, cela semble peut-être "un peu élevé" pour le 74HC14, mais une oscillation dans la plage des MHz est probable sans autres charges à 5V. Le 74HC04 n'oscillera probablement pas, mais s'il le fait, il le fera probablement à une fréquence plus élevée.

Remarque: La porte de Schmitt oscille à une fréquence plus basse à la fois en raison du délai de propagation plus long et du fait que les seuils hi-lo sont définis et séparés par la tension d'hystérésis - donc Cin prend très légèrement plus de temps à charger. La porte non Schmitt oscillera probablement plus haut si elle oscille mais est plus susceptible de passer en mode linéaire - éventuellement avec une oscillation de faible amplitude superposée.

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Qu'est-ce qu'il y a à l'intérieur?:

Mario a montré le schéma conceptuel d'un simple onduleur tel qu'un 74C04. C'étaient parmi les premières portes CMOS - mais le lecteur à faible sortie était `` ennuyeux '' et les portes tamponnées avec plus de lecteur sont bientôt arrivées. Pour obtenir le variateur de courant supplémentaire, ils ont un étage de sortie à courant élevé séparé de l'étage d'entrée. Comme ils inversent tous les deux le résultat global N'EST PAS un inverseur, ils ajoutent donc un troisième étage inverseur pour obtenir une inversion globale. Le résultat final est "un onduleur" extérieurement et une boîte noire de hasard inconnu lorsqu'il est conduit semi-analogique.

Pour le 74HC04, le diagramme ci-dessous est comme indiqué dans les fiches techniques
Fairchild et
TI et
NXP
MAIS
ON-Semi ,
juste pour être différent, faire du 2ème étage un tampon avec une entrée inverseuse. Le résultat est le même, logiquement. Donc, dans l'ensemble, aucune garantie de ce qui se passera lorsqu'il sera autorisé à fonctionner de manière semi-analogique.

Un onduleur de 6 en 74HC04:

Notez que ceci est juste pour UNE version basée sur CMOS - il existe de nombreuses autres versions CMOS.

CMOS est le TTL, LSTTL, STTL le plus utilisé mais le plus original. ECL et plus.

ce que vous décrivez s'appelle un oscillateur en anneau

Votre sortie oscillera avec une certaine fréquence en fonction du retard de porte de votre porte NON.

Un NOT Gate parfait oscillerait avec une haute fréquence infinie.

Puisqu'un appareil aussi parfait n'existe pas, votre fréquence sera

$f=\frac{1}{2*t}$

où t est le retard de la porte NON utilisée.

En regardant le schéma du transistor, on peut voir que le circuit résultant se compose de deux transistors dont les grilles sont connectées à leurs drains. Ce transistor dit "connecté par diode" agit comme une résistance non linéaire.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Fondamentalement, vous vous retrouvez avec un diviseur de tension et selon les dimensions réelles du transistor, vous obtiendrez une tension qui devrait être d'environ la moitié de la tension d'alimentation.

Un seul onduleur n'oscillera pas car il n'a pas un déphasage suffisant. Pour un oscillateur, vous auriez besoin d'au moins trois onduleurs en série.

Cela peut dépendre de la technologie, mais au moins une porte TTL NOT (transistors bipolaires) peut souvent être considérée comme un simple amplificateur inverseur à gain élevé.

En connectant l'entrée à la sortie, vous créez une forte rétroaction négative, de sorte que l'amplificateur se stabilise quelque part entre le 0 logique et le 1 logique.

Si vous connectez l'entrée à la sortie via une résistance, il peut être possible d'alimenter et d'amplifier le signal analogique externe.

Les éléments internes d'une seule porte n'ont généralement pas assez de capacité parasite (donc retard) pour produire des oscillations s'ils sont connectés de cette façon. Cependant, un anneau de 3, 5 portes ou plus peut avoir suffisamment de retard pour générer un signal haute fréquence au lieu de passer dans un état stable.

J'ai vu de telles solutions "analogiques numériques" dans les stabilisateurs de tension (très élégants - une puce numérique stabilise 5V pour elle-même) et les générateurs (une chaîne de 3 portes fonctionne comme oscillateur, quelque part à environ 8 MHz) dans la vieille littérature russe. Ces diagrammes faisaient référence aux puces de la série K155 (je pense que quelque chose comme l'ancienne série de 7400 devrait être l'analogue Western).

Pas une nouvelle réponse, mais une compréhension simple du "point 5". (cela a été expliqué par d'autres utilisateurs), avec une simple analogie mécanique .

Un non-portail pourrait être comparé à un levier, avec un point d'appui fixe au repos au centre du levier. (Comme dans des ciseaux).

Si son extrémité (supposée comme extrémité d'entrée) est enfoncée , l' autre extrémité (supposée comme extrémité de sortie) monte .

Et en face , si la fin de l' entrée snatched- haut , la sortie fin deeps- vers le bas .

Nous supposons,

Up = 1

Bas = 0

Dans ce modèle mécanique, il n'y a pas de moyen simple de joindre l'entrée à la sortie, nous allons donc vers une légère voie indirecte . ...

que se passe-t-il lorsque plusieurs portes non assemblées sont assemblées en série.

Un nombre ODD de pas de porte en série (un oscillateur en anneau assez semblable) se comporte comme un simple pas de porte . Même chose dans notre représentant mécanique.

1 levier (contenant 1 point d'appui et 2 extrémités) = 1 pas de portail.

Maintenant, puisque cette combinaison agirait comme une seule porte non, et sa sortie pourrait interagir avec son entrée , comme ceci.

Les peuplements dessinés juste pour signifier, les points d'appui sont maintenus fixes à un endroit précis, et la jonction de 2 leviers séparés (= pas des portes séparées) peut se déplacer vers le haut ou vers le bas

Donc, si nous pouvions rejoindre le début et la fin (et donner le bon système pour tolérer une pression excessive entre 2 leviers voisins) ...

Le tout formerait un cercle plan; sans fin sur 0 ou 1. Mais sur ...

... 0,5. La position intermédiaire.

Comme ça:

Dans cette dernière image, l'image de gauche est un levier unique, représenté tout comme la carte du monde dessinée sur une page 2d, avec un peu d'Alaska à côté de l'extrémité est de la Russie et un peu de Russie au À l'ouest de l'Alaska.

Dans la dernière image, l'image de droite montre la position horizontale plate avec une valeur de 0,5.

Un pas régulier (pas un déclencheur schmitt) peut essentiellement être considéré comme un type d'amplificateur inverseur qui fonctionne normalement en saturation. En connectant la sortie à l'entrée, nous appliquons une rétroaction négative à cet amplificateur.

Les résultats dépendent de la réponse en fréquence. Une porte non à un étage aura une réponse de premier ordre et se stabilisera à un niveau quelque part entre les deux rails d'alimentation.

Un pas à trois étages ("tamponné") aura une réponse de troisième ordre. Aux fréquences au-delà de la deuxième fréquence de coupure, cela provoquera un déphasage d'environ 180 degrés transformant la rétroaction négative en rétroaction positive. Si la porte a encore du gain à ces fréquences, vous aurez un oscillateur.

Qu'est-ce que la "réponse du troisième ordre"? Quelle est la "deuxième fréquence de coupure"?

Chaque amplificateur agit comme un filtre passe-bas. En général, un amplificateur à un étage a une réponse de premier ordre.

Un filtre avec une réponse de premier ordre peut être approximé par deux lignes droites sur un graphique avec une échelle log-log. Dans cette approximation, le gain reste plat jusqu'à ce que la fréquence de coupure diminue ensuite à un taux de 20 dB par décade (~ 6 dB par octave). Avant la fréquence de coupure, l'entrée est en phase avec la sortie. Après la fréquence de coupure, la sortie est déphasée de 90 degrés par rapport à l'entrée.

Un filtre avec une réponse de second ordre a deux fréquences de coupure et peut être approximé par trois lignes droites sur notre graphique log-log. Encore une fois dans cette appxoimation, le gain reste plat avec un changement de phase nul jusqu'à la première fréquence de coupure. Il chute ensuite à 20 dB par décennie avec 90 degrés de déphasage jusqu'à la deuxième fréquence de coupure. Enfin, il chute à 40 dB par décennie avec 180 degrés de déphasage.

Un filtre avec une réponse du troisième ordre peut être approximé par quatre lignes droites sur notre graphique log-log dans l'approximation après la première fréquence de coupure, vous avez un décroissement de 20 dB / décade et un déphasage de 90 degrés, après la deuxième fréquence de coupure que vous avez un décroissement de 40 dB / décade et un déphasage de 180 degrés et après la troisième fréquence de coupure, vous avez un déphasage de 270 degrés et un décroissement de 60 dB / décade.

Cette approximation n'est pas parfaite, en réalité il y a une transition plus douce d'amplitude et de phase dans la zone autour de chaque fréquence de coupure mais c'est assez bon pour nos besoins.

Lorsque nous mettons trois amplificateurs chacun avec une réponse de premier ordre en séquence, nous nous retrouvons avec un système qui a une réponse de troisième ordre.

Q: Cette réponse est-elle utile?
R: Je pense que oui. (Certains peuvent ne pas :-)).

Il utilise l'humour sous la forme de la mise en œuvre d'une très vieille blague - et arrive à traiter l'inversion et l'oscillation d'une manière analogue à l'onduleur dans cette question.

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Le nouveau venu Ben a publié un lien vers quelque chose que certains jugeaient non pertinent.
C'est en fait pertinent et presque utile et aussi quelque peu amusant.
Toujours confus a signalé que le site avait des problèmes de pare-feu - mon système, qui est (théoriquement) sécurisé, ne s'est pas "plaint" lorsque j'ai accédé au site.

Ce lien que Ben a fourni est à une vidéo de 40 secondes montrant un "scientifique" expérimentant la chute de pain grillé beurré et un chat et notant comment ils atterrissent. Ce qu'il fait ensuite correspond à une blague standard. En arrière-plan, son assistant Igor travaille dur. Toast, chat, du ruban adhésif et l'appareil d'Igor produisent quelque chose de pertinent pour cette question. Il implique l'inversion et l'oscillation et (sans doute la rétroaction). Plus un smidgeon d'humour.

J'aime l'expérience de chute de pain grillé ~ = 20 mm - et le résultat improbable.
Cela correspond approximativement au court métrage de la question - et peut-être au résultat.

De plus, Ben a noté "... et il produit une puissance illimitée". .
Cela a du sens dans le contexte toast + cat, mais n'est pas trop pertinent pour cette question.