بوابة NAND

في الإلكترونيات الرقمية ، بوابة NAND ( بوابة NOT AND ) هي بوابة منطقية يكون خرجها خاطئًا فقط إذا كانت جميع مدخلاتها صحيحة؛ وبالتالي، يكون خرجها مكملاً لخرج بوابة AND . ينتج خرج منخفض (0) فقط إذا كانت جميع مدخلات البوابة عالية (1)؛ وإذا كان أي مدخل منخفضًا (0)، ينتج خرج عالي (1). تُصنع بوابة NAND باستخدام الترانزستورات وثنائيات الوصل. وفقًا لقوانين دي مورغان ، يمكن التعبير عن منطق بوابة NAND ذات المدخلين كما يلي:${\displaystyle {\overline {A}}\lor {\overline {B}}={\overline {A\cdot B}}}$، مما يجعل بوابة NAND مكافئة للعواكس متبوعة ببوابة OR .

تُعدّ بوابة NAND ذات أهمية بالغة، إذ يُمكن تنفيذ أي دالة منطقية باستخدام مجموعة من بوابات NAND. تُعرف هذه الخاصية بـ " الاكتمال الوظيفي ". وهي خاصية مشتركة مع بوابة NOR . تستفيد الأنظمة الرقمية التي تستخدم دوائر منطقية معينة من خاصية الاكتمال الوظيفي لبوابة NAND.

تتوفر بوابات NAND ذات مدخلين أو أكثر كدوائر متكاملة في منطق الترانزستور-الترانزستور ، و CMOS ، وعائلات منطقية أخرى .

توجد ثلاثة رموز لبوابات NAND: رمز MIL/ ANSI ، ورمز IEC ، ورمز DIN القديم الذي يُستخدم أحيانًا في المخططات القديمة. رمز ANSI لبوابة NAND هو بوابة AND قياسية مع دائرة انعكاس متصلة بها.

رمز MIL/ANSI	رمز اللجنة الكهروتقنية الدولية	رمز DIN

الدالة NAND( a ₁ , a ₂ , ..., a _n ) مكافئة منطقياً للدالة NOT( a ₁ AND a ₂ AND ... AND a _n ).

إحدى طرق التعبير عن A NAND B هي${\displaystyle {\overline {A\land B}}}$، حيث الرمز${\displaystyle {\land }}$يشير إلى "و"، ويشير الخط إلى نفي العبارة التي تحته: باختصار، ببساطة${\displaystyle {\displaystyle \lnot (A\land B)}}$.

يمكن فهم التطبيقات الأساسية من خلال الصورة الموجودة على اليسار أدناه: إذا كان أي من المفتاحين S1 أو S2 مفتوحًا، فإن مقاومة السحب R ستضبط إشارة الخرج Q على 1 (عالية). أما إذا كان كلا المفتاحين S1 وS2 مغلقين، فسيتم تجاوز مقاومة السحب بواسطة المفتاحين، وستكون إشارة الخرج 0 (منخفضة).

في تطبيق منطق NMOS ذي الحمل المستنفد في المنتصف أدناه، تكون المفاتيح هي الترانزستورات T2 و T3، ويؤدي الترانزستور T1 وظيفة مقاومة السحب لأعلى.

في تصميم CMOS الموجود على اليمين أدناه، تكون المفاتيح هي الترانزستورات من النوع n T3 و T4، ويتكون المقاوم العلوي من الترانزستورات من النوع p T1 و T2، والتي تشكل مكمل الترانزستورات T3 و T4.

• تحقيق بوابات NAND في عائلات منطقية مختلفة
• 
  التنفيذ باستخدام المفاتيح ومقاومة السحب لأعلى
• 
  مرض التهاب النخاع والعصب البصري
• 
  CMOS

في تقنية CMOS، تُعدّ بوابات NAND أكثر كفاءة من بوابات NOR . ويعود ذلك إلى سرعة حركة الشحنات في ترانزستورات MOSFET من النوع n مقارنةً بترانزستورات MOSFET من النوع p، مما يجعل التوصيل المتوازي لترانزستورين من النوع p (T1 وT2) في بوابة NAND أفضل من توصيلهما على التوالي في بوابة NOR. ولهذا السبب، تُفضّل بوابات NAND عمومًا على بوابات NOR في دوائر CMOS. ^{[ 1 ]}

تُعد بوابات NAND بوابات منطقية أساسية، وعلى هذا النحو يتم التعرف عليها في الدوائر المتكاملة TTL و CMOS .

تُعدّ الدائرة المتكاملة CMOS 4011، من سلسلة 4000 القياسية ، وتتضمن أربع بوابات NAND مستقلة ثنائية المدخلات. تتوفر هذه الأجهزة لدى العديد من مصنعي أشباه الموصلات، وعادةً ما تكون متوفرة بصيغتي DIL و SOIC . تتوفر بياناتها بسهولة في معظم قواعد بيانات البيانات .

تتوفر بوابات NAND القياسية ذات المدخلين، والثلاثة، والأربعة، والثمانية:

• CMOS
  • 4011: بوابة NAND رباعية المدخلات
  • 4023: بوابة NAND ثلاثية المدخلات
  • 4012: بوابة NAND مزدوجة بأربعة مداخل
  • 4068: بوابة NAND أحادية ثمانية المدخلات
• TTL
  • 7400: بوابة NAND رباعية المدخلات
  • 7410: بوابة NAND ثلاثية المدخلات
  • 7420: بوابة NAND مزدوجة بأربعة مداخل
  • 7430: بوابة NAND أحادية ثمانية المدخلات

تتميز بوابة NAND بخاصية الاكتمال الوظيفي ، وهي خاصية تشترك فيها مع بوابة NOR . أي أنه يمكن تنفيذ أي وظيفة منطقية أخرى (AND، OR، إلخ) باستخدام بوابات NAND فقط. ^{[ 2 ]} ويمكن إنشاء معالج كامل باستخدام بوابات NAND وحدها. وفي الدوائر المتكاملة TTL التي تستخدم ترانزستورات متعددة الباعثات ، فإنها تتطلب أيضًا عددًا أقل من الترانزستورات مقارنةً ببوابة NOR.

وبما أن بوابات NOR مكتملة وظيفيًا أيضًا، فإذا لم تكن بوابات NAND محددة متاحة، فيمكن صنع واحدة من بوابات NOR باستخدام منطق NOR . ^{[ 2 ]}

• الجبر البولياني
• ذاكرة فلاش
• اكتمال الوظائف
• رموز البوابات المنطقية
• منطق NAND
• ضربة شيفر

• بوابات TTL NAND و AND في موقع All About Circuits