NOT 게이트

3. 심볼

4. 회로 및 동작

NOT 게이트는 0이 입력되면 1을, 1이 입력되면 0을 출력하여 입력값을 반전시킨다. 이러한 동작은 "플리핑(flipping)"이라고도 불린다.^[1] 참과 거짓, 높음과 낮음 등 다른 기호 쌍을 1과 0 대신 사용할 수 있다.

NOT 게이트는 수리 논리에서 논리 부정(¬) 연산자와 같으며, 입력이 하나뿐이므로 단항 연산이다. 가장 단순한 진리표를 가지며, 이진수의 1의 보수를 만들기 때문에 보수 게이트라고도 불린다.^[2]

AND 게이트, OR 게이트와 함께 NOT 게이트는 모든 부울 회로를 구성할 수 있는 세 가지 기본 논리 게이트 중 하나이다. 이 세 가지 게이트로 이진 수학의 모든 함수를 구현할 수 있고, 다른 모든 논리 게이트도 이 세 가지 게이트로 만들 수 있다.^[3]

디지털 회로는 논리 0과 1에 해당하는 고정된 전압 레벨에서 작동하며, NOT 게이트는 이 두 전압 레벨을 바꾸는 기본 논리 게이트 역할을 한다. 구현에 따라 실제 전압은 다르지만, TTL 회로에서는 보통 0V와 +5V가 사용된다.

4. 1. 전자 회로 구현

4. 2. 디지털 구성 요소

4. 2. 1. 분석적 표현

• $f(0)=1-0=1$
• $f(1)=1-1=0$

5. 대안

특정 NOT 게이트를 사용할 수 없는 경우, 범용 NAND 게이트 또는 NOR 게이트^[6]를 사용하여 NOT 게이트를 구현할 수 있다. XOR 게이트의 한쪽 입력을 High로 설정하여 NOT 게이트처럼 동작하게 할 수도 있다.

원하는 게이트	NAND 구성	NOR 구성
	--

6. 성능 측정

디지털 인버터의 품질은 출력 전압 대 입력 전압의 그래프인 전압 전달 곡선(VTC)을 사용하여 측정하는 경우가 많다. 이러한 그래프에서 잡음 내성, 이득 및 작동 논리 레벨을 포함한 장치 매개변수를 얻을 수 있다.^[1]

7. 아날로그적 이용

CMOS 인버터 디지털 논리 게이트는 전이 영역이 가파르고 대략 선형이므로, 적절하게 바이어스하면 고이득 아날로그 선형 증폭기로 사용할 수 있다.^{[7][8][9][10][11]} 여러 개의 NOT 게이트를 결합하여 연산 증폭기를 구성할 수도 있다.^[12] 최대 이득은 입력과 출력 동작점이 동일한 전압일 때 달성되며, 이는 출력과 입력 사이에 저항을 연결하여 바이어스할 수 있다.^[13]

NOT 게이트는 아날로그적으로 보면 반전 증폭기 또는 반전 버퍼로 동작한다. 하지만 이는 보장된 이용법은 아니며, 내부 소자의 임계값, 전원 전압, 입력 전위 관계에 따라 관통 전류가 흐를 가능성도 있으므로 주의가 필요하다. 이러한 NOT 게이트의 아날로그적 특성을 이용한 전자공작 사례가 종종 보인다.

참조

_[1] 서적 Crypto 101 https://github.com/c[...]
_[2] 웹사이트 2.9 Digital Logic Gates https://www.uobabylo[...]
_[3] 서적 Practical Programmable Circuits: A Guide to PLDs, State Machines, and Microcontrollers https://books.google[...] Elsevier Science
_[4] 웹사이트 Logic NOT Gate Tutorial https://www.electron[...] 2013-08-20
_[5] 서적 Digital electronics and logic design https://books.google[...] PHI Learning Pvt. Ltd. 2002
_[6] 서적 Logic and computer design fundamentals https://books.google[...] Prentice Hall 2004
_[7] 웹사이트 Application Note 88: CMOS Linear Applications https://www.elektron[...] 2003-04-00
_[8] 웹사이트 CMOS gate as linear amplifier http://melbmcu.weebl[...] 2023-05-18
_[9] Youtube CMOS Inverters as Analog Amplifiers (Adventures in Field Programmable Analog Arrays) https://www.youtube.[...] 2023-05-18
_[10] 웹사이트 CMOS-Inverter-as-an-Amplifier Analog-CMOS-Design Electronics Tutorial https://www.electron[...] 2023-05-18
_[11] 웹사이트 Activity: CMOS Amplifier stages - ADALM2000 [Analog Devices Wiki] https://wiki.analog.[...] 2023-05-18
_[12] 웹사이트 A true op-amp made from inverters https://www.edn.com/[...] 2023-05-18
_[13] 학술지 CMOS Inverter as Analog Circuit: An Overview 2019-09-20