NOTゲートからの出力が自身の入力に戻ると、どうなりますか？

ゲートではなく、0（Off）入力を取得すると、1（On）出力を生成します。そして、1（オン）入力を取得すると、0（オフ）出力を返します。

さて、もし出力をnot-gateの入力に戻すことができたら、どうなりますか？ゲートが1入力を取得している場合、0-出力を提供しており、0入力を取得している場合、1出力を提供しています。

状況は、「自己矛盾」の物理モデル（自己偽）の ように聞こえます（発熱に襲われた子供のバートランドラッセルが、弟に4月にだまされるのを待って、考えられるすべてのトリックに備えて、バートランドラッセルの兄は「ノー・アプリル・フール」を行うことでバートランドをエイプリルフールにしました;そして、バートランドの兄弟がエイプリルフールのトリックを使用する場合、バートランドはエイプリルフールにならないでしょう。 4月にだまされた彼の兄弟）。

さて、NOTゲートと呼ばれる実際のハードウェアの場合、何が起こるでしょうか？

私は可能性を想定しています。

1. ゲートは常に0（オフ）-outputのままです。

2. ゲートは常に1（on）-outputのままです。

3. ゲートは「PULSATING」になります。1回出力されます。次の瞬間に、その1（on）信号を受信した後、ゼロ（off）信号を出力し、サイクルが繰り返し実行されます。この振動の周波数は、回路コンポーネントの物理的特性に依存します。

4. 回路は（何らかの異常電流、過熱などにより）損傷を受け、すぐに永久に動作を停止します。

これらの仮定の中で何かが起こりますか？

PS。私は学生時代からこの問題について考えていますが、それでも、回路内にゲートのないものを組み立てる方法、購入できる場所からなどを知りません。私はまだ実験的にテストできませんでした。

通常、発生するのはケース3または5です。

ケース5を定義していません:-)

• 5. 結合された入出力は、電源の中央付近の電圧になります。

74HC14：シュミットトリガーゲートを使用すると、ほぼ確実に発振が発生します。 入力
= 0の
場合、出力は1に移行します。
これを行う時間は、ゲートの伝播遅延です（通常、タイプによってはnsになります。
出力が高くなり始めると、変化率は次のようになります。負荷によって影響を受ける。
ここで、負荷は、ゲート入力容量+ゲートの出力抵抗及び任意の配線抵抗を介して駆動される任意の配線容量である。
Cin_gateは、データシートにあり、10 pFの（家族と異なる）の順であってもよい。
オンPCBの配線容量は低くなります。
この状況では、直列インダクタンスの影響も小さいかもしれませんが、通常は無視できるほど小さいです。出力抵抗は、ゲートタイプによって大きく異なります。
ほぼRout_effective = V / I = Vout / Iout_maxです。
例えば、dd = 5V、Iout max = 20 mAの場合、Rout ~~~ = 5 / .020 = 250オーム。これは非常に動的ですが、アイデアを与えます。

Vout = 1がRseries + Routを介してCinを高レベルに駆動すると、ゲートはVIn = 1を認識し、Vo = 0への切り替えを開始します。伝播遅延後、出力が低下し始めます。
そしてそれは続きます。

74HC04：非シュミットトリガーゲートが使用される場合、上記のメカニズムにより発振が発生する可能性がありますが、Vin-Voutが約半分の供給でゲートが線形モードに落ち着く可能性が高くなります。
ほとんどの場合、他の高出力または低出力であることが意図されている内部トランジスタスイッチペアは、中間状態に保持される場合があります。これにより高電流が流れ、ICが破壊される可能性がありますが、そうでない場合もあります。

ガイドとして：

74HC04インバーターデータシート 伝搬遅延~~ = 20 ns 74HC14インバーターデータシート 伝搬遅延~~ = 35 ns

74HC14の伝搬遅延は74HC04の場合よりも約50％大きくなりますが、シュミットトリガー入力ゲートメニスビンのヒステリシスが上昇するのに少し時間がかかるため、シュミットトリガーゲートの場合は全体の遅延が約2倍になります。

Cin = 10 pFおよびRout = 250 Ohmsの場合、Cout = t = RC = 250 x 10E-12
~~ = 3E-9 = 3 nsを駆動するVoutの時定数。
「/」で区切られた以下の数字のペアは、74HC04 / 74HC14の場合です。伝播遅延が〜= 20/40 ns（'04 / '14）（74HC04データシートの図6を参照）の場合、ローからハイ、ローからハイの合計時間1振動周期はおそらく50/100 nsであるため、20/10 Mhz前後の振動が推奨されます。実際には、これはおそらく74HC14に対して「少し高い」と感じますが、MHz範囲の発振は、5Vで他の負荷がない場合に発生する可能性があります。74HC04はおそらく振動しませんが、振動する場合はおそらくより高い周波数で振動します。

注：シュミットゲートは、伝播遅延が長いためと、高低しきい値がヒステリシス電圧によって定義および分離されるため、低い周波数で発振します。したがって、Cinの充電には非常にわずかな時間がかかります。非シュミットゲートは、振動する場合はおそらくより高く振動しますが、線形モードになる可能性が高くなります-おそらく低振幅振動が重畳されます。

_____________________________________________

中身は何ですか？：

マリオは、74C04などの単純なインバータの概念図を示しました。これらは最初のCMOSゲートの1つでしたが、低出力ドライブは「煩わしい」ものであり、より多くのドライブを備えたバッファゲートがすぐに到着しました。追加の電流駆動を得るために、入力段とは別の高電流出力段があります。両方とも反転するため、全体の結果はインバーターではないため、3番目の反転ステージを追加して全体的な反転を取得します。最終結果は、外部的に「インバータ」であり、半アナログ的に駆動されると、未知の偶然のブラックボックスになります。

74HC04については以下の図が示すよう
フェアチャイルドと
TIと
NXPの データシート
BUT
オンセミ、
ちょうど2段目の反転入力とバッファ異ならせることができます。結果は論理的にも同じです。そのため、全体的に、セミアナログ形式で機能することが許可された場合に何が起こるかについての保証はありません。

74HC04に6個のインバータ：

これは1つのCMOSベースのバージョン用であることに注意してください-他にも多くのCMOSバージョンがあります。

CMOSは最も一般的に使用されていますが、元のTTL、LSTTL、STTLです。ECLなど。

あなたが説明しているものはリングオシレーターと呼ばれます

出力は、NOTゲートのゲート遅延に応じて特定の周波数で発振します。

完全なNOTゲートは、無限の高周波で発振します。

そのような完璧なデバイスは存在しないため、周波数は

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

ここで、tは使用するNOTゲートのゲート遅延です。

トランジスタの回路図を見ると、結果として得られる回路は、ゲートがドレインに接続された2つのトランジスタで構成されていることがわかります。このいわゆる「ダイオード接続」トランジスタは、非線形抵抗のように機能します。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

基本的に分圧器になり、実際のトランジスタの寸法に応じて、供給電圧の約半分の電圧が得られます。

単一のインバーターは、十分な位相シフトがないため、発振しません。発振器の場合、少なくとも3つの直列のインバータが必要です。

これは技術に依存する場合がありますが、少なくともTTL NOTゲート（バイポーラトランジスタ）は、多くの場合、単なる高ゲインの反転アンプと見なすことができます。

入力を出力に接続することにより、強い負のフィードバックが作成されるため、アンプは論理0と論理1の間で安定します。

入力を抵抗を介して出力に接続すると、外部アナログ信号を入力して増幅できる場合があります。

通常、単一のゲートの内部要素には、この方法で接続した場合に発振を発生させるのに十分な寄生容量がありません（したがって遅延します）。ただし、3、5、またはそれ以上のゲートのリングには、安定状態になる代わりに高周波信号を生成するのに十分な遅延がある場合があります。

古いロシアの文献では、電圧安定器（非常にエレガント-デジタルチップがそれ自体で5Vを安定化）とジェネレーター（3ゲートのチェーンが発振器、約8 MHzで動作）でそのような「デジタルアナログ」ソリューションを見てきました。これらの図は、K155シリーズのチップを参照しています（7400の古いシリーズのようなものは、西洋のアナログであるはずです）。

新しい答えではありませんが、「ポイント5」という簡単な理解として。（それは他のユーザーによって説明されました）、単純な機械的アナロジーで。

A ないゲートは、レバーの中央に支点を休止、固定と、レバーとを比較することができます。（ハサミなど）。

一方の端（入力端として想定）が押し下げられた場合、もう一方の端（出力端として想定）が立ち上がります。

そして、で、反対側の入力側がsnatched-場合、アップ、出力エンドはdeeps- ダウン。

私たちは、

Up = 1

Down = 0

この機械モデルでは、入力を出力に結合する単純な方法はないため、少し間接的な方法を使用します。...

Series-combinationで1個以上のnot-gatesが組み立てられたときに何が起こるか。

直列のODD数のnot gate（非常に似たリングオシレーター）はsingle-Not-gateのように動作します。同じは、機械的な代表です。

1レバー（1支点と2端を含む）= 1ゲートではありません。

これは、この組み合わせが単一のnotゲートとして機能し、その出力がこのように入力と対話できるためです。

スタンドは意味を表すために描かれ、支点は明確な場所に固定され、2つの独立したレバー（=独立したゲート）の接合部は上下に移動できます

したがって、開始と終了を結合できたら（そして、2つの隣接するレバーの間の過剰な圧力に耐える適切なシステムを提供できたら）...

全体が平面円を形成します。0または1に端がありません。しかし...

... 0.5 中間位置。

このような：

この最後の画像では、左の画像は単一のレバーであり、2Dページに描かれた世界地図と同じように表されます。ロシアの東端を除くアラスカと、アラスカの西。

最後の画像である右の画像は、値が0.5の平らな水平位置を示しています。

通常の（シュミットトリガーではない）NOTゲートは、基本的に、通常は飽和状態で動作する反転増幅器の一種と見なすことができます。出力を入力に接続することにより、このアンプに負帰還をかけます。

この結果は、周波数応答に依存します。単一段の非ゲートは、1次応答を持ち、2つの電源レールの間のどこかのレベルで安定します。

3段（「バッファー」）ゲートではなく、3次応答があります。2番目のブレーク周波数を超える周波数では、約180度の位相シフトが発生し、負のフィードバックが正のフィードバックに変わります。ゲートがこれらの周波数でまだゲインを持っている場合、オシレーターがあります。

「三次応答」とは何ですか？「セカンドブレイク頻度」とは何ですか？

すべてのアンプはローパスフィルターとして機能します。一般に、シングルステージアンプの応答は1次です。

一次応答のあるフィルターは、対数目盛のグラフ上の2本の直線で近似できます。この近似では、ブレーク周波数が10分の20 dB（オクターブあたり約6 dB）の割合で低下するまで、ゲインはフラットのままです。ブレーク周波数の前では、入力は出力と同相です。ブレーク周波数の後、出力は入力と位相が90度ずれています。

2次応答のあるフィルターには2つのブレーク周波数があり、log-logグラフの3本の直線で近似できます。この場合も、最初のブレーク周波数まで位相変化が0でゲインはフラットのままです。その後、2番目のブレーク周波数まで90度の位相シフトで、10年ごとに20dB低下します。最後に、180度の位相シフトで10年ごとに40dbに低下します。

3次応答のあるフィルターは、最初のブレーク周波数が20 dB / decadeロールオフになり、90度の位相シフトがあり、2番目のブレーク周波数になった後、log-logグラフの4つの直線で近似できます。 40 dB /ディケードのロールオフと180度の位相シフト、3番目のブレーク周波数の後、270度の位相シフトと60 dB /ディケードのロールオフがあります。

この近似は完全ではありません。実際には、各ブレーク周波数付近の領域でマグニチュードと位相のより緩やかな遷移がありますが、目的には十分です。

それぞれが1次の応答を持つ3つのアンプを順番に配置すると、3次の応答を持つシステムになります。

Q：この回答は「有用ですか？」
A：そう思います。（一部はそうでないかもしれません:-)））。

非常に古いジョークの実装の形でユーモアを使用します-そして、この質問のインバータに類似した方法で反転と発振を処理することが起こります。

_________________________________

新人ベンは、一部の人には無関係と思われる何かへのリンクを投稿しました。
それは実際には適切であり、ほとんど有用であり、いくらか面白いものでもあります。
いつも混乱して、サイトにファイアウォールの問題があると報告されました-私のシステムは（概念的には）安全ですが、サイトにアクセスしたときに「文句を言いません」。

ベンが提供したこのリンクは、バターを塗ったトーストと猫を落として実験し、それらがどのように着地するかに注目している「科学者」を示す40秒のビデオです。彼が次にすることは、標準的なジョークと一致します。背景では、彼のイゴールのような助手は一生懸命働いています。トースト、ネコ、ダクトテープ、イゴールの器具は、この質問に関連性のあるものを生み出します。これには、反転と振動、および（おそらくフィードバック）が含まれます。加えて、ユーモアのほんの少し。

私は〜= 20mmトーストドロップ実験が好きです-そして、ありそうもない結果です。
これは、質問のハードショート、およびおそらく結果に近いものです。

さらに、ベンは「...そして無制限の電力を生成します」と述べました。。
これは、トースト+猫のコンテキストでは理にかなっていますが、この質問にはあまり関連していません。