การทดลองที่ 2.2 การสร้างลอจิกเกตพื้นฐานโดยใช้ไอซี 74HCT00

วัตถุประสงค์

• ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไอซีลอจิก 74HCT00 บนเบรดบอร์ด
• สร้างลอจิกเกตพื้นฐาน เช่น เกต OR AND และ NOR หรือตามฟังก์ชันบูลีนที่กำหนดให้ โดยใช้ลอจิกเกต NAND ที่มีอยู่ในไอซี 74HCT00
• ต่อวงจรปุ่มกดเพื่อใช้เป็นอินพุต และต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงพร้อมตัวต้านทานเพื่อใช้เป็นเอาต์พุตสำหรับลอจิกเกต

รายการอุปกรณ์

• แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)          1 อัน
• ไอซี 74HCT00                         1 ตัว
• ปุ่มกดแบบสี่ขา                          2 ตัว
• ไดโอดเปล่งแสงขนาด 5 มม.    1 ตัว
• ตัวต้านทาน 10kΩ                      2 ตัว
• ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω   1 ตัว
• สายไฟสำหรับต่อวงจร               1 ชุด
• แหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน            1 ชุด

ขั้นตอนการทดลอง

1. ออกแบบและวาดผังวงจร สำหรับสร้างลอจิกเกตที่มีอินพุตสองขาและเอาต์พุตหนึ่งขา โดยใช้ไอซี 74HCT00 เพียงตัวเดียวเท่านั้น โดยแบ่งเป็นสามกรณี ได้แก่ AND OR และ NOR พร้อมวงจรปุ่มกดที่มีตัวต้านทาน 10kΩ แบบ Pull-Up จำนวน 2 ชุด (SW1 และ SW2) สำหรับขาอินพุตทั้งสองของลอจิกเกต และวงจรไดโอดเปล่งแสง (LED1) พร้อมตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต
2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้ เพื่อสร้างลอจิกเกต AND และมีวงจรปุ่มกด SW1 และSW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต
3. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.1
4. ยกเลิกการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด
5. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้ เพื่อสร้างลอจิกเกต OR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และSW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต
6. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.2
7. ยกเลิกการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด
8. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ดตามที่ได้ออกแบบไว้ เพื่อสร้างลอจิกเกต NOR และมีวงจรปุ่มกด SW1 และSW2 เพื่อใช้เป็นอินพุต และวงจรไดโอดเปล่งแสง LED1 เพื่อใช้แสดงสถานะสำหรับเอาต์พุต
9. สร้างอินพุตทั้งสองขาของลอจิกเกต ให้ครบ 4 กรณี แล้วสังเกตผลที่ได้ บันทึกผลลงในตารางที่ 2.1.3

ตัวอย่างการสร้างลอจิกเกต AND จากลอจิกเกต NAND

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง (ติด/ดับ)
ไม่กด	ไม่กด	ติด
กด	ไม่กด	ดับ
ไม่กด	กด	ดับ
กด	กด	ดับ

ตารางที่ 2.2.1 : ผลการทดลองสำหรับลอจิกเกต AND

ตัวอย่างการสร้างลอจิกเกต OR จากลอจิกเกต NAND

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง (ติด/ดับ)
ไม่กด	ไม่กด	ติด
กด	ไม่กด	ติด
ไม่กด	กด	ติด
กด	กด	ดับ

ตารางที่ 2.2.2 : ผลการทดลองสำหรับลอจิกเกต OR

ตัวอย่างการสร้างลอจิกเกต NOR จากลอจิกเกต NAND

ปุ่มกด SW1	ปุ่มกด SW2	สถานะของไดโอดเปล่งแสง (ติด/ดับ)
ไม่กด	ไม่กด	ดับ
กด	ไม่กด	ดับ
ไม่กด	กด	ดับ
กด	กด	ติด

ตารางที่ 2.2.3 : ผลการทดลองสำหรับลอจิกเกต NOR

คำถามท้ายการทดลอง

• จาการทดลองต่อวงจรสำหรับสร้างลอจิกเกต AND OR และ NOR ตามลำกับ เป็นไปตามตารางค่าความจริงสำหรับลอจิกเกตดังกล่าวหรือไม่ จงอธิบาย
• เป็นไปตามตารางค่าความจริงสำหรับลอจิกเกต ตามการทดลอง ถ้าหากไม่กดปุ่มจะเป็นการส่งค่าอินพุตเป็น HIGH และถ้ากดปุ่มจะเป็นการส่งค่าอินพุตเป็น LOW ซึ่งเป็นไปตามค่าความจริงลอจิกเกต
• เมื่อต่อวงจรปุ่มกดที่มีตัวต้านทาน 10kΩ แบบ Pull-Down (แทน Pull-Up) เพื่อสร้างสัญญาณอินพุตให้ลอจิกเกต จะให้ผลแตกต่างจากที่ได้ทดลองไปหรือไม่ จงอธิบาย
• แตกต่างจากที่ได้ทดลอง เพราะการต่อวงจรปุ่มกดแบบ Pull-Down ถ้าไม่กดปุ่มค่าอินพุตที่ขาอินพุตของตัวไอซี 74HCT00 จะมีค่าเป็น LOW แต่ถ้ากดปุ่มค่าอินพุตขาอินพุตของตัวไอซี 74HCT00 จะมีค่าเป็น HIGH แทน
• ถ้าสร้างวงจรตรรกะตามฟังก์ชันบูลีน O  =  A ∙ C' + B ∙ C โดยใช้ไอซี 74HCT00 เท่านั้น จะต้องออกแบบอย่างไร (ให้วาดรูปวงจร)