AND Gate  (435 Angebote unter 30.783.081 Artikeln)Zum Expertenwissen

AND-Gatter als wichtige Vertreter von Logikbausteinen

Die Digitaltechnik kommt heute nicht mehr ohne sie aus. Sogenannte Logikbausteine, die oft auch als Gatter oder Logikgatter bezeichnet werden. Es gibt sehr viele unterschiedliche Arten der Bausteine dieser Logikfamilie. Einer der wichtigsten Vertreter dieser Gattung ist das AND-Gatter, häufig im deutschen Sprachgebrauch auch als UND-Gatter bezeichnet. Seine Funktion ist im Grunde ganz einfach: Es werden mehrere Eingänge dieses Logikbausteins zu einem Ausgang zusammengefasst. Je nachdem, welche Signale an den Eingängen anliegen, wird der Ausgang des Gatters entweder auf aktiv oder inaktiv (eins oder null) gesetzt. Die Reaktionen des Ausgangs auf die entsprechenden Eingangssignale am Gatter unterliegen ganz bestimmten Regeln. Häufig werden diese Regeln auch in einer sogenannten Wahrheitstabelle genau definiert.

Nach welchen Regeln wird der Ausgang beim AND-Gatter gesetzt?

• In der Regel besitzt ein AND-Gatter zwei Eingänge und einen Ausgang. Sind die Eingänge beide inaktiv, so ist dies der Ausgang ebenfalls.
• Gleiches gilt auch dann, wenn nur einer der beiden Eingänge aktiv ist, während der andere inaktiv ist. Erst dann, wenn beide Eingänge aktiv sind (auf dem Pegel eins), schaltet sich der Ausgang ebenfalls ein. Es liegt also eine Verknüpfung vor, bei welcher der Ausgang erst dann aktiv wird, wenn beide Eingänge ebenfalls eine logische Eins enthalten. Diese Verknüpfung wird als UND-Verknüpfung bezeichnet.

Was für Unterschiede gibt es bei diesen Schaltungen?

AND-Gatter sind, wie alle anderen Logikbausteine übrigens auch, in verschiedenen Technologien erhältlich. Am häufigsten eingesetzt werden TTL-Bausteine und CMOS-Bausteine, die sich hauptsächlich durch die elektrischen Eigenschaften der enthaltenen Halbleiterbauteile unterscheiden.

TTL-Gatter arbeiten mit bipolaren Transistoren und werden in der Regel mit einer Betriebsspannung von etwa 5 Volt betrieben. Die Typenbezeichnungen dieser Bauteile beginnen in der Regel mit einer 74 und enthalten weitere Ziffern, welche Rückschlüsse auf die jeweilige Logikfunktion ermöglichen. Zwischen den ersten beiden und den folgenden Ziffern können unter Umständen zwei Buchstaben stehen, die Rückschlüsse auf die elektrischen Eigenschaften sowie die Reaktionszeit der Bauteile zulassen.

CMOS-Gatter arbeiten im Gegensatz zu den eben genannten Bauteilen mit Feldeffekttransistoren. Diese Bausteine können in einen weiteren Spannungsbereich von etwa 5 - 15 Volt (bis auf einige Ausnahmen) eingesetzt werden. Allerdings haben CMOS-Gatter auch etwas höhere Verzögerungszeiten als TTL-Gatter. CMOS-Gatter werden in der Regel mit vier- oder fünfstelligen Ziffern bezeichnet, die mit einer 40 beginnen. Ausnahmen bilden aber hier zum Beispiel sogenannte High-Speed-CMOS-Gatter, deren Bezeichnung mit einer 74 beginnt. Zum Teil sind diese Bausteine dann sogar kompatibel mit TTL-Gattern.

Gehäuseformen und Einsatzzwecke von AND-Gattern

Während die ersten AND-Gatter hauptsächlich als DIL-ICs für die kommerzielle Bauteilemontage hergestellt wurden, sind mittlerweile auch SMD-Bauteile in verschiedenen Gehäuseformen wie beispielsweise SOIC verfügbar. Diese Logikgatter werden sowohl als AND-Gatter als auch in anderen Varianten überall dort eingesetzt, wo logische Funktionen mit einfachen Mitteln umgesetzt werden müssen. Die meisten Logikgatter enthalten mehrere einzelne AND-Gatter in einer integrierten Schaltung (IC).