آی‌سی 74HC86 چهار گیت XOR دو ورودی پکیج DIP-14

آی‌سی 74HC86 چهار گیت XOR دو ورودی پکیج DIP-14 یک مدار مجتمع منطقی شامل چهار گیت مستقل Exclusive OR یا XOR است. هر گیت دارای دو ورودی و یک خروجی بوده و زمانی خروجی آن یک منطقی می‌شود که وضعیت دو ورودی متفاوت باشد.

به‌عبارت دیگر، اگر یکی از ورودی‌ها HIGH و ورودی دیگر LOW باشد، خروجی HIGH خواهد شد. در صورتی که هر دو ورودی دارای سطح منطقی یکسان باشند، خروجی در وضعیت LOW قرار می‌گیرد.

استفاده از چهار گیت XOR مستقل در یک پکیج، امکان پیاده‌سازی چندین تابع منطقی را با تعداد قطعات کمتر فراهم می‌کند. این ویژگی باعث شده است آی‌سی 74HC86 در مدارهای آموزشی، تجهیزات کنترلی، سیستم‌های دیجیتال و پروژه‌های مبتنی بر میکروکنترلر کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.

جدول صحت گیت XOR

عملکرد هر گیت XOR موجود در آی‌سی 74HC86 مطابق جدول زیر است:

در گیت XOR، خروجی فقط زمانی HIGH می‌شود که ورودی‌ها با یکدیگر متفاوت باشند.

رابطه منطقی خروجی به‌صورت زیر بیان می‌شود:

Y = A ⊕ B

دارای چهار گیت XOR مستقل

آی‌سی 74HC86 شامل چهار گیت XOR دو ورودی است. هر گیت را می‌توان به‌صورت مستقل در بخش متفاوتی از مدار استفاده کرد.

وجود چهار گیت در یک تراشه، تعداد آی‌سی‌های موردنیاز، فضای اشغال‌شده روی برد و پیچیدگی سیم‌کشی را کاهش می‌دهد.

این چهار گیت می‌توانند برای اجرای عملیاتی مانند مقایسه بیت‌ها، تولید توازن، کنترل وضعیت، تغییر انتخابی سیگنال و تشخیص اختلاف بین دو ورودی استفاده شوند.

کاربرد آی‌سی 74HC86

آی‌سی 74HC86 در مدارهای منطقی و دیجیتال مختلف استفاده می‌شود، از جمله:

• مقایسه دو سیگنال منطقی
• تشخیص متفاوت‌بودن دو ورودی
• تولید بیت Parity
• بررسی توازن داده
• مدارهای جمع‌کننده نیمه
• مدارهای جمع‌کننده کامل
• معکوس‌کردن انتخابی سیگنال
• تشخیص اختلاف فاز سیگنال‌های دیجیتال
• مدارهای رمزگذار و رمزگشا
• سیستم‌های کنترلی دیجیتال
• پروژه‌های آموزشی الکترونیک
• مدارهای مبتنی بر میکروکنترلر
• تعمیر بردهای دیجیتال
• تجهیزات اتوماسیون
• سیستم‌های پردازش داده

استفاده در مدار Half Adder

یکی از کاربردهای شناخته‌شده گیت XOR، ساخت مدار نیم‌جمع‌کننده یا Half Adder است.

در مدار Half Adder، گیت XOR بیت حاصل جمع دو ورودی را تولید می‌کند. برای تولید بیت Carry نیز از یک گیت AND استفاده می‌شود.

بنابراین می‌توان از آی‌سی 74HC86 همراه با آی‌سی‌هایی مانند 74HC08 برای ساخت مدارهای جمع‌کننده دودویی استفاده کرد.

تولید و بررسی بیت توازن

از گیت XOR برای تولید و بررسی بیت Parity در سیستم‌های انتقال و ذخیره‌سازی داده استفاده می‌شود.

با ترکیب چند گیت XOR می‌توان وضعیت بیت‌های یک کلمه دیجیتال را بررسی کرد و بیت توازن زوج یا فرد را تولید نمود. این روش در سیستم‌های ساده برای تشخیص برخی خطاهای انتقال داده کاربرد دارد.

آی‌سی 74HC86 به دلیل داشتن چهار گیت مستقل، امکان پیاده‌سازی شبکه‌های توازن چندبیتی را فراهم می‌کند.

معکوس‌کننده انتخابی

گیت XOR می‌تواند به‌عنوان یک معکوس‌کننده قابل کنترل نیز استفاده شود.

اگر یکی از ورودی‌های گیت به صفر منطقی متصل شود، سیگنال ورودی بدون تغییر در خروجی ظاهر می‌شود. اگر همان ورودی کنترلی به یک منطقی متصل شود، خروجی معکوس سیگنال ورودی خواهد بود.

این ویژگی در مدارهای انتخاب قطبیت، کنترل جهت شمارش، تغییر فاز منطقی و پردازش سیگنال‌های دیجیتال کاربرد دارد.

تشخیص اختلاف میان دو سیگنال

از آنجا که خروجی XOR هنگام متفاوت‌بودن ورودی‌ها HIGH می‌شود، این گیت برای تشخیص اختلاف میان دو سیگنال مناسب است.

از این ویژگی می‌توان در موارد زیر استفاده کرد:

• مقایسه دو بیت
• کنترل صحت وضعیت‌ها
• تشخیص تغییر ورودی
• مقایسه سیگنال مرجع و ورودی
• تشخیص اختلاف فاز پالس‌های دیجیتال
• ساخت مدارهای هشدار منطقی

برای مقایسه کلمات چندبیتی می‌توان خروجی چند گیت XOR را با مدارهای منطقی دیگر ترکیب کرد.

خانواده منطقی 74HC

عبارت HC در نام 74HC86 به خانواده High-Speed CMOS اشاره دارد. این خانواده مصرف توان پایین فناوری CMOS را با سرعت مناسب برای بسیاری از مدارهای دیجیتال ترکیب می‌کند.

نسخه‌های رایج 74HC86 دارای محدوده تغذیه گسترده هستند و در بسیاری از طراحی‌ها با تغذیه 3.3 یا 5 ولت استفاده می‌شوند. بااین‌حال، سطح منطقی ورودی‌ها به ولتاژ تغذیه آی‌سی وابسته است.

برای نمونه، تغذیه‌کردن آی‌سی با 5 ولت الزاماً به این معنی نیست که هر سیگنال 3.3 ولتی در تمام شرایط به‌عنوان HIGH معتبر تشخیص داده می‌شود. سازگاری سطوح منطقی باید براساس دیتاشیت سازنده و شرایط مدار بررسی شود.

تفاوت 74HC86 با 74HCT86

آی‌سی‌های 74HC86 و 74HCT86 از نظر تابع منطقی مشابه هستند و هر دو چهار گیت XOR دو ورودی دارند، اما سطح آستانه ورودی آن‌ها یکسان نیست.

ورودی‌های خانواده 74HC براساس سطوح CMOS تعریف می‌شوند، درحالی‌که خانواده 74HCT برای سازگاری بیشتر با سطوح منطقی TTL طراحی شده است.

بنابراین هنگام جایگزینی این دو قطعه باید ولتاژ تغذیه و سطح ولتاژ ورودی مدار بررسی شود.

پکیج DIP-14

نسخه DIP آی‌سی 74HC86 دارای 14 پایه است. فاصله استاندارد پایه‌ها، استفاده از این قطعه را روی بردبورد، سوکت آی‌سی، برد سوراخ‌دار و PCBهای معمولی آسان می‌کند.

پکیج DIP برای موارد زیر مناسب است:

• آموزش مدارهای منطقی
• نمونه‌سازی روی بردبورد
• تعمیر آسان برد
• استفاده از سوکت آی‌سی
• لحیم‌کاری دستی
• آزمایشگاه‌های الکترونیک
• تولید بردهای Through-Hole

در دیتاشیت بعضی سازندگان، این پکیج با نام PDIP-14 معرفی می‌شود.

ترتیب پایه‌های آی‌سی 74HC86

ترتیب پایه‌های متداول آی‌سی 74HC86 در پکیج DIP-14 به شرح زیر است:

• پایه 1: ورودی 1A
• پایه 2: ورودی 1B
• پایه 3: خروجی 1Y
• پایه 4: ورودی 2A
• پایه 5: ورودی 2B
• پایه 6: خروجی 2Y
• پایه 7: زمین یا GND
• پایه 8: خروجی 3Y
• پایه 9: ورودی 3A
• پایه 10: ورودی 3B
• پایه 11: خروجی 4Y
• پایه 12: ورودی 4A
• پایه 13: ورودی 4B
• پایه 14: تغذیه مثبت یا VCC

پیش از طراحی یا مونتاژ نهایی، ترتیب پایه‌ها باید با دیتاشیت برند و پسوند دقیق قطعه تطبیق داده شود.

ولتاژ کاری آی‌سی

محدوده ولتاژ تغذیه نسخه‌های رایج 74HC86 معمولاً بین 2 تا 6 ولت است. این محدوده امکان استفاده از قطعه در بسیاری از مدارهای دیجیتال کم‌ولتاژ را فراهم می‌کند.

مشخصات زیر باید براساس دیتاشیت سازنده بررسی شوند:

• محدوده مجاز ولتاژ تغذیه
• سطح ولتاژ HIGH و LOW ورودی
• جریان مجاز خروجی
• تأخیر انتشار
• ظرفیت بار خروجی
• محدوده دمای کاری
• حداکثر فرکانس قابل استفاده

مقادیر دقیق ممکن است میان برندها و سری‌های مختلف متفاوت باشند.

استفاده از خازن بای‌پس

برای عملکرد پایدار آی‌سی توصیه می‌شود یک خازن سرامیکی 100 نانوفاراد در نزدیکی پایه‌های تغذیه قرار داده شود.

این خازن باید بین پایه VCC و GND متصل شود و مسیرهای آن روی PCB تا حد امکان کوتاه باشند.

خازن بای‌پس به کاهش نویز تغذیه و تأمین جریان لحظه‌ای موردنیاز هنگام تغییر وضعیت خروجی‌ها کمک می‌کند.

ورودی‌های استفاده‌نشده

ورودی‌های CMOS نباید در حالت شناور رها شوند. ورودی شناور ممکن است باعث تغییر تصادفی خروجی، افزایش مصرف جریان و حساسیت بیشتر مدار به نویز شود.

ورودی گیت‌های استفاده‌نشده باید به سطح منطقی مشخص HIGH یا LOW متصل شوند. خروجی گیت استفاده‌نشده را می‌توان بدون اتصال باقی گذاشت.

انتخاب سطح منطقی مناسب برای ورودی‌های استفاده‌نشده باید متناسب با طراحی و عملکرد مدار انجام شود.

تفاوت XOR با OR

عملکرد گیت XOR با گیت OR یکسان نیست.

در گیت OR، اگر یکی یا هر دو ورودی HIGH باشند، خروجی HIGH می‌شود. در گیت XOR، هنگامی که هر دو ورودی هم‌زمان HIGH باشند، خروجی LOW خواهد بود.

بنابراین تفاوت اصلی در حالت A=1 و B=1 مشاهده می‌شود:

• خروجی OR در این حالت برابر 1 است.
• خروجی XOR در این حالت برابر 0 است.

برای پیاده‌سازی چهار گیت OR دو ورودی معمولاً از آی‌سی 74HC32 استفاده می‌شود.

تفاوت XOR با XNOR

خروجی گیت XNOR معکوس خروجی XOR است.

گیت XOR هنگام متفاوت‌بودن ورودی‌ها خروجی HIGH تولید می‌کند، درحالی‌که گیت XNOR هنگام یکسان‌بودن ورودی‌ها خروجی HIGH خواهد داشت.

برای ساخت تابع XNOR می‌توان خروجی XOR را با یک گیت NOT معکوس کرد یا از آی‌سی مخصوص XNOR استفاده نمود.

ویژگی‌های آی‌سی 74HC86

• شامل چهار گیت مستقل XOR
• دارای دو ورودی برای هر گیت
• فناوری CMOS پرسرعت
• مصرف توان پایین
• مناسب مدارهای منطقی و دیجیتال
• قابل استفاده برای تشخیص اختلاف ورودی‌ها
• مناسب تولید و بررسی بیت توازن
• قابل استفاده به‌عنوان معکوس‌کننده انتخابی
• دارای 14 پایه
• پکیج DIP مناسب بردبورد
• مناسب لحیم‌کاری دستی
• امکان نصب روی سوکت آی‌سی
• مناسب پروژه‌های آموزشی و صنعتی
• قابل استفاده با میکروکنترلرها با رعایت سطوح منطقی

مشخصات فنی محصول

• شماره قطعه: 74HC86
• نوع مدار منطقی: Exclusive OR
• نوع گیت: XOR
• تعداد گیت داخلی: 4 عدد
• تعداد ورودی هر گیت: 2 عدد
• تعداد خروجی هر گیت: یک عدد
• تعداد پایه: 14
• نوع نصب: Through-Hole
• نوع پکیج: DIP-14 یا PDIP-14
• خانواده منطقی: HC CMOS
• تابع منطقی: Y = A ⊕ B
• محدوده تغذیه رایج: 2 تا 6 ولت
• پلاریته نصب: دارد
• روش مونتاژ: لحیم‌کاری پایه‌دار یا نصب روی سوکت
• دمای کاری: وابسته به برند و سری تولید
• جریان خروجی: مطابق دیتاشیت سازنده