NOT Gate -செயல்பாடு மற்றும் பயன்பாடு -பிகினர்ஸ்க்கான தமிழ் கைடு

ஒரே ஒரு இன்புட், ஆனால் முழு டிஜிடல் சர்க்யூட்டின் முடிவையே மாற்றும் சக்தி! NOT Gate (Inverter Gate). எப்படி 0-ஐ 1-ஆகவும், 1-ஐ 0-ஆகவும் மாற்றுகிறது? அதன் செயல்பாடு, Truth Table, Symbol, IC 7404 மற்றும் உண்மையான பயன்பாடுகள் அனைத்தையும் இந்த முழுமையான தமிழ் வழிகாட்டியில் தெரிந்துகொள்ளுங்கள்.

Computers, Digital Circuits, Automation Systems ஆகிய அனைத்திலும் அமைதியாக வேலை செய்யும் ஒரு சிறிய லாஜிக் கேட் தான் NOT Gate. ஆனால் அதன் பங்கு மிகவும் பெரியது! அது எப்படி செயல்படுகிறது என்பதை இந்த பதிவில் முழுமையாக அறிந்து கொள்ளுங்கள். தொடர்ந்து கடைசிவரை முழுவதுமாகப் படியுங்கள். விவரங்கள் வெளிச்சத்திற்கு வரும்.

அறிமுகம்

NOT Gate என்பது Logic Gates-இல் உள்ள மூன்றாவது அடிப்படை முடிவெடுக்கும் (Decision-Making) லாஜிக் கேட்டாகும். இது “Inverter” கேட் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. Logic Circuits-இல் Negation (மறுப்பு) செயல்பாட்டை மேற்கொள்ளும் முக்கியமான Logic Gate இதுவாகும். டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் சர்க்யூட்களின் அடிப்படை கட்டுமான பாகங்களில்  (Building Block) ஒன்றாக இது விளங்குகிறது.
இந்த பதிவில் NOT Gate-ன் Negation Operation பற்றி விரிவாகப் பார்ப்போம். இதன் மூலம் இந்த Logic Gate-ன் செயல்பாட்டை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ள முடியும். Inverter அல்லது NOT Gate என்பது அனைத்து Logic Circuits-களிலும் மிகவும் எளிமையான Logic Circuit என்று கூறப்படுகிறது.

NOT Gate (Inverter Gate)

NOT Gate-ன் அடிப்படை செயல்பாடு
இன்புட் (Input)            அவுபுட் டு (Output)
High (1)                                          Low (0)
Low (0)                                          High (1)

ஒரு NOT Gate-க்கு ஒரே ஒரு Input மற்றும் ஒரே ஒரு Output மட்டுமே இருக்கும்.
இது Input-ல் வழங்கப்படும் Signal-ஐ தலைகீழாக (Reverse) மாற்றி Output-ஆக வழங்குவதால், இதற்கு Inverter என்று பெயர் வந்துள்ளது.
இதுவே NOT Gate-ன் முக்கிய செயல்பாடாகும்.

Binary Inputs
Input                       Output
Binary 0                  Binary 1
Binary 1                   Binary 0

அதாவது,
Input-ல் Binary 0 கொடுத்தால் Output-ல் Binary 1 கிடைக்கும்.
அதேபோல் Input-ல் Binary 1 கொடுத்தால் Output-ல் Binary 0 கிடைக்கும்.
எனவே, Inverter-ன் Output என்பது Input-ன் Complement (எதிர் மதிப்பு) ஆகும் என்று கூறலாம்.

கணித ரீதியாக இது,
Q = A′
என்று குறிக்கப்படுகிறது.

NOT Gate புதிய Signal ஒன்றை உருவாக்காது. ஏற்கனவே உள்ள Signal-ஐ மட்டும் எதிர்மாறாக (Invert) மாற்றுகிறது. இந்த Inversion Operation, எதிர்மறையான கட்டுப்பாட்டு (Opposite Control) Signal-கள் தேவைப்படும் பல்வேறு Digital Circuits-களில் மிகவும் பயனுள்ளதாக உள்ளது.
NOT Gate-ஐ Inverter என்றும் அழைப்பதற்கான காரணம், அதன் Output எப்போதும் Input-ன் நேர்மாறாக இருப்பதுதான்.
அதாவது,
Input = Binary 0 → Output = Binary 1
Input = Binary 1 → Output = Binary 0

டிரான்சிஸ்டர் மூலம் உருவாக்கப்படும் எளிய Inverter

மிகவும் எளிமையான Inverter Circuit-ஐ டிரான்சிஸ்டர் Switching Circuit மூலம் உருவாக்கலாம் என்பதை நாம் அறிவோம். இது மிகவும் எளிமையான சர்க்யூட் என்பதுடன், பெரும்பாலான Electronic Circuits-களில் Inverter செயல்பாட்டிற்காக பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள Circuit Diagram-ன் உதவியுடன் இந்த Transistor Inverter Switching Circuit பற்றி சுருக்கமாகப் பார்ப்போம்.

பெரும்பாலான Electronics பயிலும் நபர்களுக்கு இந்த Transistor Switching Circuit நன்கு அறிமுகமானதாக இருக்கும். இதில் Input-க்கு வழங்கப்படும் Signal-க்கு முற்றிலும் எதிரான Signal Output-ல் கிடைக்கும். இங்கு Q என்ற Input Signal வழங்கப்படும்போது Output Q′ எனக் குறிக்கப்படுகிறது.

இது Single Transistor Inverter Circuit ஆகும்.
Input-க்கு 5V வழங்கப்பட்டால் Output 0V ஆக இருக்கும்.
Input-ஐ Ground-உடன் இணைத்தால் Output 5V கிடைக்கும்.
இதன் மூலம் Inverter எப்போதும் Input Signal-க்கு எதிரான Output-ஐ வழங்குவதை உறுதிப்படுத்த முடிகிறது. இதனை நினைவில் வைத்துக்கொள்ள எளிதாக, கீழே அட்டவணை வடிவில் காட்டலாம்.

NOT gate voltage table

Input	Output
A	A'
0 V	+5V
+5V	0V

இந்த அட்டவணை Binary Input மற்றும் Binary Output ஆகியவற்றுக்கான NOT Gate-ன் Logic Function-ஐ விளக்குகிறது.

NOT Gate-க்கான Truth Table கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

Truth Table for NOT Gate

Input	Output
A	A'
0	1
1	0

INVERTER Symbol

 

NOT Gate Symbol-ல் Output முனையில் காணப்படும் சிறிய Bubble (வட்டம்) தான் Inversion-ஐ குறிக்கிறது.
A → Binary Input
A′ → Inverted Output

HEX INVERTER IC 7404

NOT Gate, TTL Logic IC 7404-ல் மிகவும் எளிதாக கிடைக்கிறது.
இந்த 14-Pin DIL IC Package-க்குள் மொத்தம் 6 Inverters அமைக்கப்பட்டுள்ளன.
Pin 14-க்கு Positive Supply வழங்கப்படுகிறது.
Pin 7 Ground-உடன் இணைக்கப்படுகிறது.
Pin 1 என்பது முதல் Inverter-ன் Input ஆகும்.
Pin 2 அதன் Output ஆகும்.
அதேபோல்,
இரண்டாவது Inverter → Pins 3 & 4
மூன்றாவது Inverter → Pins 5 & 6
என்ற வகையில் மொத்தம் ஆறு Inverters இந்த 14-Pin IC-க்குள் அமைக்கப்பட்டுள்ளன.

HEX Inverter IC 7404-இல் ஒவ்வொரு Inverter-னும் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை Circuit அமைப்பு விளக்குகிறது.

இதில் உள்ள 4 Transistors மற்றும் Resistor Network ஆகியவை Power Supply-உடன் இணைக்கப்பட்டு மின்னணு முறையில் செயல்பட்டு, Input A-ஐ Inverted Output Y ஆக மாற்றுகின்றன.
இதுவே IC 7404-இல் உள்ள ஒவ்வொரு Inverter-ன் அடிப்படை அமைப்பாகும்.
இந்த Circuit-க்கான Practical அமைப்பு Theory பகுதியில் ஏற்கனவே விரிவாக விவரிக்கப்பட்டுள்ளது.
எனவே இதைப் பற்றிய மேலதிக விளக்கத்தை Practical Category-யில் காணலாம்.

NOT Gate-ல் Voltage Levels

Digital Circuits அனைத்தும் Voltage Levels அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன.
அப்படியானால் NOT Gate-ல் பயன்படுத்தப்படும் Voltage Levels என்ன?
Logic State                   Voltage Level
Logic 0                                 Low
Logic 1                                 High

NOT Gate,
Low → High
High → Low
என மாற்றுகிறது என்பதை நாம் ஏற்கனவே பார்த்துள்ளோம்.

NOT Gate-ன் Boolean Expression
NOT Gate-ன் Boolean Expression:
Y = A̅

நடைமுறை வாழ்க்கையில் பயன்பாடு

Inverter / NOT Gate மூலம் தெரு விளக்கைக் கட்டுப்படுத்துதல்
பகல் நேரத்தில் Sensor வழங்கும் அவுட்புட் High ஆக இருக்கும்.
இந்த Signal NOT Gate-க்கு வழங்கப்படும்போது அதன் அவுட்புட் Low ஆக மாறும்.
இதனால் Street Light OFF நிலையில் இருக்கும்.
இரவு நேரத்தில் Sensor அவுட்புட் Low ஆக மாறும்.
அப்போது NOT Gate-ன் அவுட்புட் High ஆகி Street Light ON ஆகும்.
உண்மையான உலகில் Inverter Gate செயல்படுவதற்கான மிகவும் சிறந்த நடைமுறை எடுத்துக்காட்டு இதுவாகும்.

இன்னொரு நடைமுறை எடுத்துக்காட்டு

ஒரு அறையில் உள்ள மின்விளக்கு NOT Gate Control System மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுவதாகக் கருதுங்கள்.
விளக்கு ON ஆக இருக்க வேண்டுமெனில் Output = Logic 1 ஆக இருக்க வேண்டும்.
விளக்கு OFF ஆக இருக்க வேண்டுமெனில் Output = Logic 0 ஆக இருக்க வேண்டும்.
வேறு வார்த்தைகளில்,
Control Device OFF நிலையில் இருந்தால் Light ON ஆக இருக்கும்.
Control Device ON நிலையில் இருந்தால் Light OFF ஆகும்.
இதுவே NOT Gate-ன் Inversion செயல்பாட்டின் நடைமுறை பயன்பாடாகும்.

பயன்பாடுகள் (Applications)

அலாரம் -Alarm Systems
சுவிட்சிங் -Switching Circuits
லாஜிக் – Logic Circuits
டைமிங் – Timing Circuits
கம்பியூட்டர்கள் – Computers
கம்யுனிகேஷன் – Communication Systems
காம்பிநேஷனல் – Combinational Logic Gates

மற்ற Logic Gates உருவாக்குவதில் NOT Gate

NOT Gate ஒரு முக்கியமான Building Block ஆகும்.
இது மற்ற Logic Gates-உடன் இணைக்கப்பட்டு புதிய Logic Gates உருவாக்கப்படுகிறது.
எடுத்துக்காட்டுகள்
NOT + AND = NAND Gate
NOT + OR = NOR Gate

NOT Gate-ன் நன்மைகள்

• வடிவமைப்பு மிகவும் எளிமையானது.
• ஒரே ஒரு இன்புட் மற்றும் ஒரு அவுட்புட் மட்டுமே உள்ளது.
• மிக வேகமாக செயல்படுகிறது.
• அளவில் மிகவும் சிறியது.
• பல்வேறு Circuit-களில் பொதுவாக பயன்படுத்த முடியும்.
• மின்சார நுகர்வு (Power Consumption) மிகவும் குறைவு.

NOT Gate-ன் வரம்புகள்

இதன் வரம்புகள் மிகவும் குறைவானவை. வரம்பை இன்வர்ட்டர் கேட்டின் லிமிடட் -வரையறுக்கப்பட்ட இன்புட்டுகள் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
ஒரே ஒரு Input மட்டுமே இருப்பதால் பல Input Signal-களை நேரடியாக ஏற்க முடியாது.
ஆனால் இதை AND Gate, OR Gate போன்ற மற்ற Logic Gates-உடன் இணைப்பதன் மூலம் இந்தக் குறையை எளிதாக சரிசெய்யலாம்.

INVERTER Gate – முக்கிய அம்சங்கள்

• NOT Gate, Inverter என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.
• இதற்கு ஒரு Input மற்றும் ஒரு Output மட்டுமே இருக்கும்.
• Output எப்போதும் Input-க்கு எதிர்மாறாக இருக்கும்.
• Boolean Expression: Y = A̅
• Digital Electronics மற்றும் Computers-ல் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இதையும் படிங்க: OR கேட்டின் செயல்பாடுகளும் பயன்பாடுகளும்.

முடிவுரை

இப்போது நீங்கள் NOT Gate அல்லது Inverter Gate-ன் Logic Function பற்றி நல்ல புரிதலை பெற்றிருப்பீர்கள். இது டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸில் மிகவும் முக்கியமான மற்றும் பரவலாக பயன்படுத்தப்படும் Logic Gate ஆகும். இதன் பண்புகள் (Characteristics) மற்றும் Binary Logic செயல்பாட்டை Practical Experiments பகுதியில் நீங்கள் நேரடியாகக் கற்றுக்கொள்வீர்கள்.
இந்த Practical, Inverter Gate-ன் Logic Function-ஐ எந்தவித சந்தேகமும் இல்லாமல் புரிந்துகொள்ள மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

அடுத்த பதிவுகளில் Practical Session-ல் மீண்டும் சந்திப்போம்.