אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
שער NOT (מהפך) – המדריך המקיף והמלא
מבוא
שער NOT, הידוע גם בשם “מהפך”, הוא אבן יסוד בעולם האלקטרוניקה הדיגיטלית. בעוד רוב השערים הלוגיים מקבלים שתי כניסות או יותר, שער NOT מיוחד בכך שיש לו רק כניסה אחת ויציאה אחת.
תפקידו פשוט להבנה אך חיוני: הוא הופך את המצב שהוא מקבל להפך הגמור שלו.
עקרון הפעולה
שער NOT פועל כמו מתג שתמיד עושה את ההפך. כשנשלח אליו אות חשמלי (1), הוא יוציא אות כבוי (0). וכשלא נשלח אליו אות (0), הוא דווקא יוציא אות פעיל (1). זה נשמע פשוט, אבל היכולת הזו חיונית במערכות אלקטרוניות מורכבות.
טבלת האמת
טבלת האמת מראה בצורה פשוטה את כל האפשרויות הקיימות:
כניסה | יציאה | הסבר |
0 | 1 | כשאין אות בכניסה, היציאה תהיה פעילה |
1 | 0 | כשיש אות בכניסה, היציאה תהיה כבויה |
שימושים בעולם האמיתי
בעולם האמיתי, שער NOT משמש במגוון רחב של יישומים. במערכת אזעקה ביתית, למשל, שער NOT יכול לשמש כדי להפעיל אזעקה כאשר מעגל חשמלי נפרץ. כשהדלת סגורה, המעגל סגור (1), ושער NOT מוציא 0 – אין אזעקה. ברגע שהדלת נפתחת, המעגל נפתח (0), ושער NOT מוציא 1 – האזעקה מופעלת.
במחשבים, שער NOT משמש כחלק ממעגלים מורכבים יותר שמבצעים פעולות חישוב, שמירת מידע בזיכרון, ועיבוד נתונים. הוא גם חיוני במעגלי תזמון, שבהם נדרש לייצר אותות מתחלפים.
מבנה חשמלי
מבחינה חשמלית, שער NOT בנוי מטרנזיסטור שפועל כמתג אלקטרוני. כשמגיע מתח לכניסה, הטרנזיסטור מתחיל להוליך וגורם ליציאה להיות במתח נמוך. כשאין מתח בכניסה, הטרנזיסטור לא מוליך והיציאה נמצאת במתח גבוה.
דוגמת קוד בשפת C
הנה דוגמה פשוטה להדמיה של שער NOT בתכנות:
#include <stdio.h>
int main()
{
int input;
printf("הכנס 0 או 1: ");
scanf("%d", &input);
if (input == 0)
{
printf("הפלט הוא: 1\n");
}
else if (input == 1)
{
printf("הפלט הוא: 0\n");
}
else
{
printf("קלט לא חוקי!\n");
}
return 0;
}
סיכום
שער NOT הוא אחד השערים הפשוטים ביותר להבנה, אך חשיבותו במעגלים דיגיטליים היא קריטית. היכולת שלו להפוך מצב לוגי היא בסיס לפעולות מורכבות יותר ומשמשת בכל מערכת דיגיטלית מודרנית.
ההבנה של אופן פעולתו היא צעד ראשון חשוב בלימוד אלקטרוניקה דיגיטלית.
