Polytechnic, Diploma, ITI மற்றும் Electronics மாணவர்கள் கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டிய NOT Gate Practical Experiment இது. Digital Electronics Practical-ல் அதிகமாக கேட்கப்படும் NOT Gate Experiment-ஐ எளிமையாக கற்றுக்கொள்ள விரும்புகிறீர்களா? இந்த கட்டுரையை முழுவதும் படித்தால் வெறும் சில நிமிடங்களில் முழு செய்முறையையும் புரிந்துகொள்ளலாம்.
ஒரே ஒரு Switch, ஒரு LED மற்றும் IC 7404 மட்டும் இருந்தால் NOT Gate-இன் Logic Function-ஐ ஆய்வகத்தில் நீங்களே நிரூபிக்க முடியும் தெரியுமா? இந்த Practical Experiment-ல் Circuit முதல் Truth Table Verification வரை அனைத்தையும் படிப்படியாக எளிய தமிழில் கற்றுக்கொள்ளுங்கள்!
NOT Gate-ன் Output ஏன் எப்போதும் Input-க்கு எதிராக வருகிறது? இந்த செய்முறைப் பரிசோதனையை செய்து பார்த்தால் Logic Inversion எப்படி வேலை செய்கிறது என்பதை நேரில் புரிந்துகொள்ளலாம்.
அறிமுகம்
NOT Gate என்பது டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸில் உள்ள மிக எளிய Logic Gate ஆகும். இருப்பினும், Inversion (தலைகீழ் மாற்றம்) என்ற தனித்துவமான செயல்பாட்டை மேற்கொள்வதால், டிஜிட்டல் சர்க்யூட் (Digital Circuit) வடிவமைப்புகளில் இது மிகவும் முக்கியமான பங்காற்றுகிறது.
இந்த செய்முறைப் பயிற்சியில் (Practical Session), ஒரு எளிய சோதனைச் சர்க்யூட் (Test Circuit) மூலம் NOT Gate-இன் Logic Function-ஐ சரிபார்க்கப் போகிறோம்.
இந்த Practical Guide-ல், கோட்பாடு (Theory), சர்க்யூட் அமைப்பு (Circuit Setup), பரிசோதனைக் கண்காணிப்புகள் (Observations), மற்றும் பரிசோதனையின் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்படும் Truth Table ஆகிய அனைத்தும் விரிவாக விளக்கப்பட்டுள்ளன.
பரிசோதனை – 3
பரிசோதனையின் நோக்கம் (Aim)
இன்புட் (Input) சிக்னல்களை வழங்கி, அவுட்புட்டை (Output) கவனிப்பதன் மூலம் NOT Gate-இன் Logic Function-ஐ சரிபார்ப்பது.
பரிசோதனையின் கற்றல் நோக்கங்கள் (Learning Objectives)
இந்த பரிசோதனையின் மூலம் மாணவர்கள்,
NOT Gate-இன் செயல்பாட்டுக் கொள்கையை (Working Principle) புரிந்துகொள்வார்கள்.
ஒரு எளிய NOT Gate சுற்றை அமைக்கக் கற்றுக்கொள்வார்கள்.
Input மற்றும் Output இடையிலான தொடர்பைக் கவனிப்பார்கள்.
NOT Gate-இன் Truth Table-ஐ செய்முறையாக சரிபார்ப்பார்கள்.
NOT Gate என்றால் என்ன?
NOT Gate-ஐ Inverter என்றும் அழைக்கின்றனர். காரணம், அதன் அவுட்புட் (Output) எப்போதும் இன்புட்டிற்கு (Input) நேர்மாறாக இருக்கும்.
இதுவே NOT Gate-இன் முக்கியமான Logic Function ஆகும்.
அதாவது,
Input-ல் Binary 0 கொடுக்கப்பட்டால் Output-ல் Binary 1 கிடைக்கும்.
அதேபோல் Input-ல் Binary 1 கொடுக்கப்பட்டால் Output-ல் Binary 0 கிடைக்கும்.
இன்புட் (Input) அவுட்புட் (Output)
Binary 0 Binary 1
Binary 1 Binary 0
NOT Gate பற்றிய முழுமையான விளக்கத்தை அறிய, இதற்கு முன்பு வெளியிடப்பட்ட எங்களது NOT Gate கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Logic Symbol
NOT Gate-இன் Logic Symbol-ல் அவுட்புட் பகுதியில் (Output) காணப்படும் சிறிய வட்டம் (Bubble), Inversion-ஐ குறிக்கிறது.
IC 7404 Hex Inverter
NOT Gate-க்காக பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் IC என்பது 7404 IC ஆகும்.
7404 IC-ன் முக்கியப் பணி Input Signal-ஐ தலைகீழாக (Invert) மாற்றுவதாகும்.
இந்த IC-க்கு Hex Inverter என்று பெயர் காரணம், ஒரே IC தொகுப்பில் (Package) ஆறு (6) தனித்தனி NOT Gates உள்ளன.
ஒவ்வொரு Inverter-மும் அதன் Input Signal-ஐ தனித்தனியாக Logic Inversion செய்கிறது.
அதாவது,
Input HIGH (1) ஆக இருந்தால் Output LOW (0) ஆகும்.
Input LOW (0) ஆக இருந்தால் Output HIGH (1) ஆகும்.
எனவே, 7404 IC ஆறு தனித்தனி சிக்னல்களுக்கு Logic Inversion வழங்கக்கூடிய பல்துறை (Versatile) NOT Gate IC ஆகும்.
7404 IC-யில் உள்ள ஆறு NOT Gates தனித்தனியாக அமைக்கப்பட்டுள்ளன.
பொதுவாக,
Pin 14 → VCC (+5V Supply)
Pin 7 → Ground (GND)
என்பவை மின் இணைப்புகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
பரிசோதனை
இந்த பரிசோதனையின் நன்மைகள்:
- மிகவும் எளிதாகச் செய்யக்கூடிய பரிசோதனை.
- மிகக் குறைந்த பாகங்கள் (Components) போதுமானவை.
- டிஜிட்டல் லாஜிக்கின் அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்ள உதவும்.
- IC 7404-ஐ செய்முறையாக பயன்படுத்தும் அனுபவம் கிடைக்கும்.
- Logic Inversion எப்படி செயல்படுகிறது என்பதை நேரடியாகக் காண முடியும்.
பரிசோதனைக்குத் தேவையான பாகங்கள்
இந்த பரிசோதனையைச் செய்ய, கீழே உள்ள அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ள பாகங்கள் தேவை.
| S.No | Items | Quantity |
|---|---|---|
| 1 | IC 7404 Hex Inverter/NOT Gate | 1 |
| 2 | LED Red | 1 |
| 3 | 330 Ohm resistor | 1 |
| 4 | DC volt meter (0-20v range) | 1 |
| 5 | ON/OFF switch | 1 |
| 6 | 5V Regulated Power Supply | 1 |
| 7 | Electronic Breadboard | 1 |
| 8 | Jumper wires | A Few |
7404 IC-யில் மொத்தம் ஆறு Inverter Gates இருந்தாலும், இந்த Practical-க்காக Gate 1 மட்டும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எனவே ஆய்வகச் சர்க்யூட் அதனை மையமாகக் கொண்டு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.
சர்க்யூட்டை (Circuit) அமைத்தல்
வழக்கம்போல இந்த சர்க்யூட் ஐ அமைக்க Electronic Breadboard பயன்படுத்தப்படுகிறது.
IC-யை IC Socket-ல் பொருத்தி, வரைபடத்தில் காட்டியபடி அனைத்து பாகங்களையும் இணைக்கவும். LED-இன் Anode, ஒரு Load Resistor வழியாக +5V மின்வழங்கலுடன் இணைக்கப்படுகிறது. அந்த Resistor, IC-யின் Output Pin ஆன Pin 2-க்கு இணைக்கப்படுகிறது.
இப்போது பரிசோதனையை மேற்கொள்ள சர்க்யூட் தயாராக உள்ளது.
முன்னெச்சரிக்கைகள் (Precautions)
இந்த பரிசோதனையை மேற்கொள்ளும்போது பின்வரும் முன்னெச்சரிக்கைகளை கடைபிடிக்க வேண்டும்.
- IC-யை IC Socket-ல் மட்டுமே பொருத்தவும்.
- IC-யின் Pin Configuration சரியாக இருப்பதை உறுதிசெய்யவும்.
- நன்கு ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட (Well Regulated) +5V Power Supply பயன்படுத்தவும்.
- Pin 14-ஐ VCC-க்கும் Pin 7-ஐ GND-க்கும் இணைக்கவும்.
- Breadboard-ல் Short Circuit ஏற்படாதவாறு கவனமாக இணைக்கவும்.
- LED-உடன் Current Limiting Resistor கட்டாயமாக பயன்படுத்தவும்.
- மின்வழங்கலை (Power Supply) OFF செய்த பிறகே சுற்றில் மாற்றங்கள் செய்யவும்.
செய்முறை (Procedure)
கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள சர்க்யூட் டயக்ரம் படி அனைத்து இணைப்புகளையும் அமைக்கவும்.
IC-யின் Pin 14-ஐ +5V மின்வழங்கலுக்கும், Pin 7-ஐ Ground-க்கும் இணைக்கவும். Pin 7 என்பது எதிர்மின் (Negative/Ground) இணைப்பாகும். சர்க்யூட் டியகிரமில் காட்டப்படாவிட்டாலும், எங்கள் அனைத்து பரிசோதனைகளிலும் Pin 14 மற்றும் Pin 7 ஆகியவற்றிற்கு சரியான மின்வழங்கல் இணைப்புகளை வழங்குவது வழக்கமாகும்.
Pin 1 Switch Sw-க்கு இணைக்கப்பட்டுள்ளது. Pin 1 என்பது Gate 1-ன் Input Terminal ஆகும்.
Case 1
Switch Sw-ஐ Ground நிலைக்கு மாற்றவும் (OFF).
அதாவது, IC-யின் Input Ground-க்கு இணைக்கப்படுகிறது.
இதனால் Input A = 0 Volt வழங்கப்படுகிறது.
Output Y-யில் இணைக்கப்பட்டுள்ள DC Voltmeter மூலம் அவுட்புட் மின்னழுத்தத்தை அளவிடவும்.
LED எரிகிறதா என்பதை கவனிக்கவும்.
Case 2
Switch Sw-ஐ ON நிலைக்கு மாற்றவும்.
இதனால் Input A, Switch வழியாக +5V Power Supply-க்கு இணைக்கப்படும்.
அதாவது, Pin 1-க்கு +5V வழங்கப்படுகிறது.
மீண்டும் Output Voltage-ஐ அளவிட்டு பதிவு செய்யவும்.
LED-இன் ஒளிரும் நிலையை கவனிக்கவும்.
இறுதியாக அனைத்து முடிவுகளையும் ஒரு அட்டவணையில் ஒழுங்காக பதிவு செய்யவும்.
முடிவுகள் அட்டவணை (Table of Results)
| INPUT A - VOLTAGE | OUTPUT Y | |
|---|---|---|
| VOLTAGE | LED | |
| 0 V | +5 V | DISTINGUISHED |
| +5 V | 0 V | LIGHTED |
மேலுள்ள முடிவுகளின் அடிப்படையில், Inverter Gate-இன் Logic Function சரியாக செயல்படுவதை உறுதியாகக் கூறலாம்.
இதனை கீழே உள்ள Truth Table மூலம் காணலாம்.
Truth Table
| A | Y |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Truth Table சரிபார்த்தல்
Case 1 : Input = 0
Pin 1 Ground-க்கு இணைக்கப்பட்டிருக்கும் போது,
Input = 0
NOT Gate Signal-ஐ தலைகீழாக மாற்றுவதால்,
Output = 1
அதனால்,
Pin 2 HIGH ஆகிறது.
LED வழியாக மின்போக்கு ஏற்படுகிறது.
LED ஒளிர்கிறது.
முடிவு: Output HIGH. LED எரிகிறது.
Case 2 : Input = 1
Pin 1 +5V-க்கு இணைக்கப்பட்டிருக்கும் போது,
Input = 1
NOT Gate மீண்டும் Signal-ஐ தலைகீழாக மாற்றுகிறது.
எனவே,
Output = 0
அதனால்,
Pin 2 LOW ஆகிறது.
LED வழியாக மின்போக்கு ஏற்படாது.
LED அணைந்தே இருக்கும்.
முடிவு: Output LOW. LED அணைந்துள்ளது.
செய்முறைப் பரிசோதனை முடிவுகள் (Practical Results)
இன்புட் (Input) அவுட்புட் (Output)
0
1
1
0
இந்த முடிவுகள், NOT Gate-இன் கோட்பாட்டு Truth Table-உடன் முழுமையாகப் பொருந்துகின்றன.
எனவே, NOT Gate-இன் Logic Function வெற்றிகரமாக நிரூபிக்கப்பட்டது.
முடிவு (RESULT)
Truth Table-இலிருந்து, Inverter Gate-இன் Logic Function-ஐ தெளிவாக அறியலாம்.
Input Binary 0 ஆக இருந்தால் Output Binary 1 ஆகும்.
Input Binary 1 ஆக இருந்தால் Output Binary 0 ஆகும்.
“ஒவ்வொரு Inverter-இன் அவுட்புட்டும் அதன் இன்புட் நிலையின் (Input State) தர்க்க ரீதியான எதிர்மறை (Logical Complement) மதிப்பாக இருக்கும்.”
அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள் – FAQ
1. NOT Gate என்றால் என்ன?
NOT Gate என்பது ஒரு Digital Logic Gate ஆகும். இது Inverter என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. Input-ல் வரும் Logic Value-ஐ நேர்மாறாக (Inverse) மாற்றி Output வழங்கும்.
2. NOT Gate-இன் Logic Function என்ன?
NOT Gate-ன் Logic Function என்பது Input Signal-ஐ Invert செய்வதாகும்.
Input = 0 → Output = 1
Input = 1 → Output = 0
3. இந்த Practical Experiment-ன் நோக்கம் என்ன?
Input Signal-களை வழங்கி Output-ஐ கவனிப்பதன் மூலம் NOT Gate-இன் Logic Function மற்றும் Truth Table-ஐ செய்முறையாக சரிபார்ப்பதே இந்த பரிசோதனையின் முக்கிய நோக்கம்.
4. NOT Gate Practical-க்கு எந்த IC பயன்படுத்தப்படுகிறது?
இந்த பரிசோதனையில் IC 7404 Hex Inverter பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதில் ஆறு தனித்தனி NOT Gates உள்ளன.
5. IC 7404-ல் VCC மற்றும் GND எந்த Pins?
Pin 14 → VCC (+5V)
Pin 7 → GND
6. NOT Gate ஏன் Inverter என்று அழைக்கப்படுகிறது?
ஏனெனில் அதன் Output எப்போதும் Input-ன் Logical Complement (எதிர்மறை மதிப்பு) ஆக இருக்கும்.
7. NOT Gate Practical-ல் LED ஏன் பயன்படுத்தப்படுகிறது?
Output HIGH அல்லது LOW என்பதை பார்வையால் எளிதாக அறிய LED பயன்படுத்தப்படுகிறது.
Output HIGH → LED எரியும்
Output LOW → LED அணைந்திருக்கும்
8. இந்த Experiment-க்கு தேவையான முக்கிய Components என்ன?
IC 7404
Breadboard
LED
Current Limiting Resistor
Switch
+5V Regulated Power Supply
Connecting Wires
DC Voltmeter
9. NOT Gate எங்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது?
NOT Gate பல Digital Electronic Circuits-ல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
Logic Circuits
Digital Computers
Microprocessor Systems
Embedded Systems
Digital Controllers
Memory Circuits
10. இந்த Practical Experiment-ன் முடிவு என்ன?
பரிசோதனையில் கிடைத்த Output, NOT Gate-இன் கோட்பாட்டு Truth Table-உடன் முழுமையாகப் பொருந்துகிறது. இதனால் NOT Gate-இன் Logic Function வெற்றிகரமாக நிரூபிக்கப்படுகிறது.
முடிவுரை (Conclusion)
கற்றல் விளைவுகள் (Learning Outcomes) – இந்த பரிசோதனையை வெற்றிகரமாக முடித்த பிறகு, மாணவர்கள்:
NOT Gate மற்றும் Inverter-ஐ அடையாளம் காண முடியும்.
Logic Inversion என்ற கருத்தை எடுத்துக்காட்டுகளுடன் புரிந்துகொள்வார்கள்.
Truth Table-ஐ ஆய்வு செய்து செய்முறையாக சரிபார்க்க முடியும்.
IC 7404-ஐ நடைமுறையில் பயன்படுத்தும் திறனைப் பெறுவார்கள்.
எளிய டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளை உருவாக்க முடியும்.
பரிசோதனையின் போது ஏற்படக்கூடிய அடிப்படை டிஜிட்டல் Logic Circuit கோளாறுகளை (Troubleshooting) கண்டறிந்து சரிசெய்யக் கற்றுக்கொள்வார்கள்.
இந்த எளிய ஆய்வகப் பரிசோதனையின் மூலம், Inverter அல்லது NOT Gate-இன் Logic Function சந்தேகமின்றி வெற்றிகரமாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது என்பதை தெரிந்துகொண்டீர்கள்.
