Nicht-Gatter

Definition und Funktionsweise

Ein Nicht-Gatter (englisch NOT gate), auch Komplement-Gatter oder Invertierer genannt, ist ein logisches Gatter mit genau einem Eingang A und einem Ausgang Y. Es bildet das logische Nicht: Der Ausgang liefert stets die Negation des Eingangssignals.

Es gilt: Y = Ā beziehungsweise Y = ¬A. Liegt am Eingang eine 0 an, ist der Ausgang 1. Liegt am Eingang eine 1 an, ist der Ausgang 0.

Wahrheitstabelle: • A = 0 → Y = 1 • A = 1 → Y = 0

In der Aussagenlogik wird die Negation durch das Zeichen ¬ vor einem Ausdruck dargestellt, in der Schaltalgebra durch einen Querstrich über dem entsprechenden Symbol.

Schaltsymbole

Für das Nicht-Gatter gibt es mehrere Schaltsymbole. Die amerikanische Variante nach ANSI 91-1984 besteht aus einem Dreieck mit einem kleinen Kreis am Ausgang. Europäische Varianten zeigen entweder ein Rechteck mit der Aufschrift „1“ oder einen Halbkreis; ein kleiner Kreis beziehungsweise ein schwarzer Punkt an Ein- oder Ausgang kennzeichnet dabei die Umkehrung des Signals.

Elektronische Umsetzung

Eine einfache Realisierung verwendet einen bipolaren Schalttransistor in Emitterschaltung mit einem Kollektorwiderstand RC. Ist der Transistor eingeschaltet, verbindet er den Ausgang mit Masse und erzeugt logisch 0. Ist er ausgeschaltet, ist die Masseverbindung unterbrochen; der Kollektorwiderstand zieht den Ausgang auf Pluspotenzial, also logisch 1.

In integrierten Schaltungen werden Nicht-Gatter meistens in CMOS-Logik aufgebaut. Dabei arbeiten ein p-Kanal-MOSFET und ein n-Kanal-MOSF zusammen, um das Eingangssignal umzukehren.

Anwendungen

Nicht-Gatter können als Signalverstärker beziehungsweise Puffer eingesetzt werden. Der integrierte Schaltkreis 74HC04 enthält beispielsweise sechs Invertierer in Highspeed-CMOS-Technologie. Außerdem lassen sich mit Invertierern als Grundbausteinen Kipposzillatoren verwirklichen.

Invertierer mit Schmitt-Trigger-Eigenschaft können vor Eingänge von Mikrocontrollern geschaltet werden. Ein Schmitt-Trigger erzeugt aus gestörten oder sich stetig ändernden Eingangssignalen eindeutige Logiksignale. Ein Beispiel dafür ist der sechsfach ausgeführte Inverter-Schaltkreis 40106.