Een blik op EXOR's en EXNOR's
De meeste "self-made"-elektronici onder ons zullen zo onderhand wel min of meer vertrouwd zijn met het toch wel aparte hoofdstukje "digitale technieken". Met name OR's, NOR's, AND's, NAND's en ga zo maar door, zijn vandaag de dag bekende kreten voor iedere rechtgeaarde hobbyist. Een uitzondering hierop vormt misschien de EXOR en zijn inverse tweelingbroertje de EXNOR. Ofschoon deze poorten niet zo vaak worden toegepast als bijvoorbeeld AND's of OR's, beschikken ze over enkele eigenschappen die best wel de moeite van een nadere studie waard zijn. Het nu volgende stukje is dan ook bedoeld om de hobbyist wat beter bekend te maken met de vaak nuttige talenten van deze "Assepoester" onder de digitale poorten.
EXORdium (LAT., begin). De grote vraag in dit verhaal is natuurlijk "wat doet een EXOR of EXNOR nou eigenlijk?". Nou, dit: Als we uitgaan van een EXOR met twee ingangen, dan is de uitgang "1" wanneer slechts een ingang "1" is. Een EXNOR gedraagt zich uiteraard precies andersom: de uitgang is "0" als een ingang "1" is. De drie belangrijkste toepassingen van deze poorten zijn:
- als inverterende buffer (figuur la voor een EXOR, figuur 2a voor EXNOR's).
- als niet-inverterende buffer (figuur 1b en 2b)
- als "altijd nul" -of "altijd een"-poort (respektievelijk figuur 1c en 2c).
Figuur 1. De drie belangrijkste toepassingen van een EXOR: als inverterende buffer (a), niet-inverterende buffer (b) en als "altijdlaag"-poortje.
Figuur 2. Het "inverse tweelingbroertje" van de EXOR, de EXNOR, heeft dezelfde toepassingsgebieden: (a) inverterende buffer, (b) niet-inverterende buffer, (c) "altijdhoog"-poortje.
Bufverter
Wordt een schakelaar aan een van de ingangen van een EXOR of EXNOR toegevoegd, dan krijgen we iets wat misschien het beste een "bufverter" (buffer/inverter) kan worden genoemd. Als de schakelaar namelijk in stand 1 staat (figuur 3a), werkt het poortje als inverter; staat de schakelaar in de andere stand, dan fungeert de EXOR als buffer. Handig, nietwaar? Hetzelfde verhaal, maar dan uiteraard precies andersom, geldt voor de EXNOR in figuur 3b: stand 1 is buffer, stand 2 is inverter. Een praktische toepassing hiervoor is in figuur 4 gegeven: een LCD die door EXOR-poorten wordt aangestuurd. De poorten N8 en N9 wekken de blokspanning op. De uitgang van deze oscillator is echter niet alleen met de common (back plane) van het uitleengedeelte verbonden, maar ook met een ingang van elk van de poorten N1 tot en met N7. De overgebleven ingangen kunnen dan worden gebruikt om de diverse segmenten van het LCD aan te sturen. Een segment licht op wanneer tussen dat segment en de back plane een wisselspanning staat. Dat is dus het geval wanneer de desbetreffende stuurspanning "1" is; de segment- en de back-plane-spanning zijn dan immers in tegenfase.
Figuur 3a. Een buffer/inverter gebaseerd op een EXOR.
Figuur 3b. De kombinatie buffer/inverter met behulp van een EXNOR.
Figuur 4. Een praktisch voorbeeld: de segmenten van het LCD worden door EXOR-poorten aangestuurd.
Altijd "1"/altijd "0"
Tja, je kunt je nu natuurlijk afvragen wat eigenlijk het nut is van een poortje waarvan de uitgang altijd hoog of altijd laag is. Wel, in feite is er voor dergelijke schakelfunkties slechts een enkele, maar daarom niet onbelangrijke toepassing: als "blokkeer-poortje" voor bepaalde data in het data-verkeer rondom en in een random-access-memory. In figuur 5a is te zien hoe deze schakelfunktie met behulp van een EXOR kan worden gerealiseerd: Staat de schakelaar in stand 2, dan kan de RAM normaal worden gebruikt. Wordt de schakelaar echter in stand 1 gezet, dan is de uitgang van de poort laag, waardoor de data in de RAM niet meer kan worden uitgelezen. We hebben op deze wijze dus een soort "write only memory" gekreëerd, hetgeen een goede bescherming biedt tegen uitlezen van belangrijke data door onbevoegden. De EXNOR in figuur 5b doet ongeveer hetzelfde, maar dan met het verschil dat in dit geval de uitgang altijd hoog is wanneer de schakelaar in stand 1 staat. In tegenstelling tot wat bij een EXOR gebeurt, wordt hier dus niet het uitlezen verhinderd, maar het schrijven van data: een "read-only-memory" dus. Zodra de schakelaar in de stand 2 wordt gezet, kan de RAM uiteraard weer normaal worden gebruikt.
Figuur 5a. Met behulp van een EXOR kan van een RAM een (tijdelijke) "write only memory" worden gemaakt.
Figuur 5b. Door de EXNOR kan de RAM als read only memory worden gebruikt.
Figuur 6. Aansluitgegevens van een aantal EXOR- en EXNOR-IC's in TTL- en CMOS-technologie.