AND கேட் லாஜிக் செயல்பாடுகள்-நிரூபன பரிசோதனை-1

AND கேட் (AND Gate) லாஜிக் செயல்பாட்டை ஆய்வகத்தில் பரிசோதித்து நிரூபித்தல்

உங்கள் கணினி, ஸ்மார்ட்போன் மற்றும் நவீன டிஜிட்டல் சாதனங்கள் எவ்வாறு சரியான முடிவுகளை எடுக்கின்றன என்று யோசித்ததுண்டா? அதன் பின்னால் செயல்படும் அடிப்படை லாஜிக் கேட்களில் முக்கியமானது AND Gate. இரண்டு Input-களும் HIGH (1) ஆக இருக்கும்போது மட்டுமே Output HIGH (1) வழங்கும் இந்த கேட், டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸின் அடித்தளமாக விளங்குகிறது. இந்த கட்டுரையில், AND Gate-ன் செயல்பாட்டை ஒரு எளிய பரிசோதனை மூலம் நிரூபித்து, அதன் Truth Table, Circuit மற்றும் நிஜ வாழ்க்கைப் பயன்பாடுகளை தெளிவாகப் புரிந்துகொள்வோம்.
=====

அறிமுகம்

AND Gate-இன் தர்க்க (Logic) செயல்பாடு, அதன் அமைப்பு, குறியீடு (Symbol) மற்றும் Truth Table ஆகிய அனைத்தையும் விரிவாகப் படித்த பிறகு, இப்பதிவில் அதன் லாஜிக் செயல்பாடுகள் நடைமுறையில் உண்மையாக செயல்படுகின்றனவா என்பதை ஒரு பரிசோதனை மூலம் சரிபார்க்கப் போகிறோம்.
இதற்காக, ஆய்வகத்தில் பின்பற்றப்படும் நிலையான (Standard) செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி சோதனையை மேற்கொள்வோம்.

பரிசோதனை – 1

நோக்கம் (AIM)

AND Gate-இன் லாஜிக் செயல்பாட்டைப் படித்தறிதல்.

கற்றல் நோக்கங்கள் (Learning Objectives)

இந்தப் பரிசோதனையின் முக்கிய நோக்கம் AND Gate-இன் லாஜிக் செயல்பாட்டை நிறுவுவதாகும்.

இந்தப் பரிசோதனையின் கற்றல் நோக்கங்கள் மூன்று :

1. AND Gate-ன் truth table-ஐ சரிபார்ப்பது
2. AND Gate எப்படி வேலை செய்கிறது என்பதை நேரடியாகப் பார்க்குவது
3. Input-களின் மாற்றத்துக்கு ஏற்ப output எப்படி மாறுகிறது என்பதை புரிந்து கொள்வது

இதையும் படிங்க: AND Gate (AND கேட்) -செயல்பாடும் பயன்பாடும்

மின்சார சுவிட்ச் ஒப்புமை (Electrical Switch Analogy)

AND Gate-இன் லாஜிக் செயல்பாட்டை சோதிப்பதற்காக ஒரு எளிய மின்சுற்று எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது.

ஒரு மின்கலத்துடன் (Battery) இணைக்கப்பட்ட விளக்கு (Lamp), S1 மற்றும் S2 என்ற இரண்டு சுவிட்சுகள் வழியாக தொடர்ச்சியாக (Series) இணைக்கப்பட்டிருப்பதாகக் கருதுங்கள்.
ஒரு விளக்கு எரிய வேண்டுமெனில் மின்சுற்றின் பாதை முழுமையாக இருக்க வேண்டும் என்பது அடிப்படை மின்சார விதி.
மின்சாரப் பாதை முழுமையடைய S1 மற்றும் S2 ஆகிய இரண்டு சுவிட்சுகளும் ON நிலையில் இருக்க வேண்டும்.

அதாவது:
S1 ON
S2 ON
என்ற இரு நிபந்தனைகளும் பூர்த்தியானால் மட்டுமே விளக்கு எரியும்.
இது AND Gate-இன் செயல்பாட்டிற்கு நேரடி ஒப்புமையாகும்.

Quad AND Gate IC 7408

AND Gate-இன் செயல்பாட்டை பரிசோதிப்பதற்கான மின்னணு சுற்று Quad AND Gate IC 7408-ஐ பயன்படுத்தி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

இது 14-pin DIL வகை IC ஆகும். இதில் மொத்தம் நான்கு AND Gate-கள் உள்ளன.
மின்விநியோகம்
செயல்பாட்டு மின்னழுத்தம்: +5V
Pin 14 → VCC (+5V)
Pin 7 → Ground (-ve Supply)
Gate 1 இணைப்புகள்
Pin 1 → Input A
Pin 2 → Input B
Pin 3 → Output Y
இதுபோல மற்ற மூன்று Gate-களுக்கும் தனித்தனி Input மற்றும் Output Pin-கள் உள்ளன.

சுற்று வரைபடம் (Circuit Schematic)

நமது செய்முறைப் பரிசோதனைக்காக IC 7408-இல் உள்ள ஒரு AND Gate மட்டும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
இணைப்புகள்
Gate Number 1 பயன்படுத்தப்படுகிறது.
Pin 14 → +5V
Pin 7 → Ground
உள்ளீடுகள் (Inputs)
Pin 1 → Input A
Switch S1 மூலம் வழங்கப்படுகிறது.
S1 Power Supply (PS)-க்கு இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
Pin 2 → Input B
Switch S2 மூலம் வழங்கப்படுகிறது.
S2 Power Supply (PS)-க்கு இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
வெளியீடு (Output)
Pin 3 → Output Y
இந்த வெளியீடு:
DC Voltmeter-க்கு
Current Limiting Resistor வழியாக Red LED-க்கு
இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
பரிசோதனையைத் தொடங்குவதற்கு முன் சுற்று வரைபடத்தை நன்கு புரிந்துகொள்ளுங்கள்.

பரிசோதனைக்குத் தேவையான உதிரி பாகங்கள்  (Materials Required)

AND Gate-இன் லாஜிக் செயல்பாட்டைப் பரிசோதிக்க கீழ்க்கண்ட பொருட்கள் தேவைப்படும்.
இந்தப் பொருட்கள்:
எளிதில் கிடைக்கக்கூடியவை
குறைந்த விலை கொண்டவை
அடுத்தடுத்த பரிசோதனைகளிலும் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடியவை
தேவையான பொருட்களின் பட்டியல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.
Breadboard
AND Gate IC (உதாரணமாக 7408 IC)
Connecting wires
LED
Resistor
Power supply (5V DC)
Switches
Jumper wires

சுற்றை அமைத்தல் (Assembling the Circuit)

தேவையான அனைத்து கூறுகளும் மின்னணு Breadboard-இல் பொருத்தப்படுகின்றன.
அமைப்பு நடைமுறை
சுற்று வரைபடத்தின்படி அனைத்து கூறுகளும் Breadboard-இல் பொருத்தப்படுகின்றன.
Jumper Wire-கள் மூலம் இணைப்புகள் செய்யப்படுகின்றன.
Power Supply மட்டும் Breadboard-க்கு வெளியே வைக்கப்படுகிறது.
Power Supply Unit தவிர மற்ற அனைத்து கூறுகளும் Breadboard-இல் அமைக்கப்படுகின்றன.

Logic Board பற்றி
நாம் பயன்படுத்தும் Logic Board என்பது ஒரு சாதாரண Electronic Breadboard ஆகும்.
இதன் நன்மைகள்:
Soldering தேவையில்லை.
கூறுகளை மீண்டும் மீண்டும் பயன்படுத்தலாம்.
தொடக்கநிலையினருக்கும் (Beginners) எளிதாக அமைக்கலாம்.
தவறான இணைப்புகளை எளிதாகச் சரிசெய்யலாம்.
செலவைக் குறைக்கிறது.
இது AND Gate-இன் லாஜிக் செயல்பாட்டை கற்றுக்கொள்வதற்கான சிறந்த முறையாகும்.
5V Power Supply அமைப்பின் விவரங்கள் தனியாக வழங்கப்பட்டுள்ளன.

இதையும் படிங்க: 5V ரெகுலேடட் பவர் சப்ளை சர்க்யூட் அசெம்பிள் செய்வது எப்படி?

செய்முறை (Procedure)

ஸ்டெப்  1
சுற்று வரைபடத்தில் காட்டியபடி சுற்றை அமைக்கவும்.
ஸ்டெப்  2
IC-இன்:
Pin 14-ஐ +5V-க்கு
Pin 7-ஐ Ground-க்கு
Jumper Wire-கள் மூலம் இணைக்கவும்.
ஸ்டெப்  3
தொடக்க நிலையில் S1 மற்றும் S2 ஆகிய இரு சுவிட்சுகளையும் OFF நிலையில் வைத்திருக்கவும்.
ஸ்டெப் 4
S1-ஐ ON செய்யவும்.
இப்போது:
DC Voltmeter-இல் Output Voltage-ஐ அளவிடவும்.
Red LED-இன் நிலையை கவனிக்கவும்.
பெறப்பட்ட மதிப்புகளை பதிவு செய்யவும்.

ஸ்டெப்  5
S1-ஐ OFF செய்யவும்.
S2-ஐ ON செய்யவும்.
இப்போது:
Output Voltage-ஐ அளவிடவும்.
Red LED நிலையைப் பதிவு செய்யவும்.
ஸ்டெப்  6
இப்போது S1 மற்றும் S2 இரண்டையும் ON செய்யவும்.
பின்னர்:
Output Voltage-ஐ அளவிடவும்.
Red LED நிலையை கவனிக்கவும்.
இரண்டையும் பதிவு செய்யவும்.
ஸ்டெப்  7
பெறப்பட்ட முடிவுகளை அட்டவணைப்படுத்தி (Tabulate) கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி பதிவு செய்யவும்.
அதன் அடிப்படையில் Truth Table உருவாக்கவும்.

பரிசோதனை முடிவு (Result of the Experiment)

மேலுள்ள அட்டவணை AND Gate-இன் லாஜிக் செயல்பாடு சரியானது என்பதை நிரூபிக்கிறது.
இதன் மூலம் AND Gate-இன் முக்கியக் கொள்கை உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது:
“Gate-இன் அனைத்து Input-களும் Positive ஆக இருக்கும்போது மட்டுமே Output-மும் Positive ஆக இருக்கும்.”

Truth Table விளக்கம்
நிலை 1
Input A = 0
Input B = 1
அப்போது Output Y = 1
நிலை 2
Input A = 1
Input B = 0
அப்போது Output Y = 1

முடிவுரை (Conclusion)

AND Gate-இன் லாஜிக் செயல்பாட்டை நிரூபிப்பதற்கான மிகவும் எளிய மற்றும் பயனுள்ள பரிசோதனை இதுவாகும்.
மிகக் குறைந்த கூறுகளைப் பயன்படுத்தி:
ஆய்வகத்தில்
கல்வி நிறுவனங்களில்
வீட்டில்கூட
இந்தப் பரிசோதனையைச் செய்து AND Gate-இன் அடிப்படை கருத்தை விளக்க முடியும்.
இந்தப் பரிசோதனையின் மூலம் AND Gate-க்கான சரியான Truth Table-ஐ உருவாக்க முடிகிறது.

மேலும்,
Input A = Binary 1
Input B = Binary 1
என்ற இரு நிபந்தனைகளும் பூர்த்தியானால் மட்டுமே Output-ல் Binary 1 கிடைக்கும் என்பதை தெளிவாக அறிய முடிகிறது.
பரிசோதனையின் ஆதாரங்கள்:
LED ஒளிர்தல்
Voltmeter-ல் 5V காணப்படுதல்

இவை இரண்டும் AND Gate-இன் செயல்பாட்டை உறுதிப்படுத்துகின்றன.
எங்கள் டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் பயிற்சி தொடரில் இதுபோன்ற மேலும் பல பரிசோதனைகளை அடுத்த பதிவுகளில் காணப்போகிறோம்.
உங்களின் மதிப்புமிக்க கருத்துகள் மற்றும் ஆலோசனைகள் எப்போதும் வரவேற்கப்படுகின்றன.

குறிப்பு: அசல் கட்டுரையில் உள்ள “Truth Table விளக்கம்” பகுதியில் தொழில்நுட்ப ரீதியாக முரண்பாடு உள்ளது. AND Gate-க்கு A=0, B=1 அல்லது A=1, B=0 என்றால் Output 0 ஆக இருக்க வேண்டும். நான் மொழிபெயர்ப்பில் அசல் கட்டுரையை மாற்றாமல் அப்படியே வழங்கியுள்ளேன். உங்கள் வலைப்பதிவில் வெளியிடுவதற்கு முன் அந்தப் பகுதியைச் சரிபார்த்து திருத்துவது நல்லது.