AND-Leitung
Aussehen der AND-Leitung
Die AND-Leitung gibt es in zwei verschiedenen Formen. Einmal als hoher Block und als flachen Block. Dabei sind die Texturen der hohen und flachen Blöcke auf allen Seiten gleich und haben die gleiche Farbe. Beide Bauteile können dabei drei verschieden Zustände annehmen.
Farben der AND-Leitung
Abhängig vom transportierten Signal ändert sich die Farbe der Leitung. Bei einem Low-Signal ist die AND-Leitung dunkelgrau und bei einem High-Signal rot. Eine dunkelgraue Färbung mit einem X in der Mitte zeigt ein ungültiges Signal an.
Funktionalität der AND-Leitung
Die AND-Leitung fungiert als Kabel bzw. Leitung und stellen zwischen den Blöcken einer Schaltung Verbindungen her. So können HIGH- oder LOW-Signale übertragen werden. Bei den hohen Blöcken können von jeder Seite Signale eingehen. Bei den flachen Blöcken können von unten und von den Seiten Signale eingehen, aber von oben nicht.
Die AND-Leitung funktioniert wie ein AND-Gatter mit einer beliebigen Anzahl von Eingängen: Alle Eingänge müssen HIGH geschaltet sein, damit ein HIGH-Signal ausgegeben wird. Wenn mindestend einer der Eingänge aber LOW oder inaktiv ist, so wird auch ein LOW-Signal ausgegeben. Die AND-Leitung hat auch die Besonderheit ein HIGH-Signal auszugeben, wenn kein Signal in die AND-Leitung eingeht. So kann die AND-Leitung auch als Quelle für HIGH-Signale verwendet werden.
Es ist empfehlenswert, die Puffer (Dioden) als Eingänge für die Leitungen zu verwenden.
Bei den Beispielen unten seht ihr, wie so ein AND-Gatter aus AND-Leitungen aussehen könnte.
Wie die nächsten drei Beispiele zeigen, kann man die Gatter auch kompakter bauen.
Es geht sogar noch kompakter.
Man kann das Ganze sogar noch kompakter bauen, indem man die Gatter dreidimensional baut.
So würde zum Beispiel ein AND-Gatter mit 9 Eingängen und einem Ausgang aussehen.
So würde das AND-Gatter aussehen, wenn man die Inverter an den Puffern anschließt und somit HIGH-Signale in das AND-Gatter einspeist. Bei dem Beispiel Gatter sieht man, dass alle Eingänge HIGH sind bzw. mit einem Inverter angeschlossen sind, somit gibt das AND-Gatter ein HIGH-Signal aus.
Wie bei der OR-Leitung, gilt auch für die AND-Leitung folgendes:
Mit den hohen Blöcken ist es möglich eine Schaltung nicht nur am Boden zu bauen, sondern auch in die Höhe, wie die Schaltung unten zeigt:
Somit kann man auch “Brücken” über am Boden platzierte Leitungen bauen. Dabei ist folgendes wichtig, damit das ganze auch richtig funktioniert:
Es muss eine flache Leitung auf die hohe Leitung platziert werden, damit das Signal an die nächste flache Leitung weitergeleitet werden kann. Im oberen Beispiel ist dies anhand der roten Kreise erkennbar. Nun kommt ein Beispiel wie es nicht funktioniert:
Man sieht, dass vom Puffer (Diode) das LOW-Signal bis zum hohen Block weitergeleitet wird. Nun sieht man an anhand der roten Kreise im Beispiel, dass keine flache Leitung auf der hohen platziert wurde. Das LOW-Signal wird somit nicht an den nächsten flachen Block weitergeleitet. Die nachfolgende Leitung hat keine angschlossenen Signale und bekommt, wie oben erwähnt, den HIGH-Zustand.
Es können auch, wie schon beim Aussehen der AND-Leitung genannt, ungültige Schaltungen entstehen. Wie so eine ungültige Schaltung aussieht, seht ihr am Beispiel unten:
Man sieht, dass das Ausgangssignal des Inverters mit den AND-Leitungen wieder in den Eingang des Inverters weitergeleitet wird. Damit es zu keinem ungültigen Signal kommt, schau, dass deine Schaltung keine “Schleifen” (auch zirkuläre Verweise genannt) enthält, bei denen ein Signal wieder in die Schaltung eingespeist wird. Später als Experte, kannst Du einige dieser Schaltungen mit dem logischen Verzögerer oder taktflankengesteuerten Bauteilen lösen.
NAND-Gatter mit AND-Leitungen bauen
Um ein NAND-Gatter mit AND-Leitungen zu bauen, brauchst du zusätzlich noch einen Inverter. So könnte das NAND-Gatter aussehen:
