Les portes NON inversantes sont des dispositifs à entrée unique dont le niveau de sortie est normalement au niveau logique “1” et passe à un niveau logique “0” lorsque son unique entrée est au niveau logique “1”, en d’autres termes, elle “inverse” (complète) son signal d’entrée. La sortie d’une porte NOT ne devient “HAUTE” que lorsque son entrée est au niveau logique “0”, nous donnant ainsi l’expression booléenne : A = Q.

Nous pouvons alors définir le fonctionnement d’une porte logique NON à entrée unique comme suit :

“Si A n’est PAS vrai, alors Q est vrai”

Porte logique NON à transistor

Une simple porte logique NON à entrée unique peut être construite en utilisant un commutateur transistor-résistance (RTL) comme montré ci-dessous, avec l’entrée connectée directement à la base du transistor. Le transistor doit être complètement activé (ON) ou complètement désactivé (OFF) pour que la sortie inversée soit présente à Q.

Les portes LOGIQUE NON sont disponibles en utilisant des circuits numériques pour produire la fonction logique souhaitée. La porte NON standard est représentée par un symbole de forme triangulaire pointant vers la droite avec un cercle à son extrémité.

Ce cercle est connu sous le nom de “bulle d’inversion” et est utilisé dans les symboles de NON, NAND et NOR à leur sortie pour représenter l’opération logique de la fonction NON. Cette bulle indique une inversion de signal (complémentation) du signal et peut être présente sur les bornes de sortie et/ou d’entrée.

Table de vérité de la porte logique NON

Symbole	Table de vérité
Inverseur ou porte NON	A	Q
	0	1
	1	0
Expression booléenne Q = non A ou A	Lue comme l’inverse de A donne Q

Les portes LOGIQUE NON produisent le complément de leur signal d’entrée et sont appelées ainsi car lorsque leur signal d’entrée est “HAUT”, leur état de sortie ne sera PAS “HAUT”. De même, lorsque leur signal d’entrée est “BAIS” leur état de sortie ne sera PAS “BAIS”. Comme ce sont des dispositifs à entrée unique, les portes logiques NON ne sont généralement pas classées comme des dispositifs de “décision” ou même comme une porte, comme les portes ET ou OU qui ont deux ou plusieurs entrées logiques. Des portes NON en boîtier intégré sont disponibles sur le commerce avec soit 4 soit 6 portes individuelles dans un seul boîtier IC.

La “bulle” (o) présente à l’extrémité du symbole de la porte NON ci-dessus indique une inversion de signal (complémentation) du signal de sortie. Mais cette bulle peut également être présente à l’entrée des portes pour indiquer une entrée active-BAIS. Cette inversion du signal d’entrée n’est pas limitée à la porte NON uniquement mais peut être utilisée sur n’importe quel circuit ou porte numérique car l’opération d’inversion est exactement la même que ce soit sur la borne d’entrée ou de sortie. La manière la plus simple de penser à la bulle est de l’envisager simplement comme un inverseur.

Inversion de signal utilisant la bulle d’entrée active-BAIS

Notation de bulle pour l’inversion d’entrée

Équivalents NAND et NOR

Un Inverseur ou porte logique NON peut également être réalisé en utilisant des portes standard NAND et NOR en connectant ensemble TOUTES leurs entrées à un signal d’entrée commun par exemple.

Un inverseur très simple peut également être créé en utilisant juste un circuit de commutation à transistor à un seul étage comme montré.

Lorsque l’entrée de base du transistor à “A” est élevée, le transistor conduit et le courant collecteur qui circule produit une chute de tension à travers la résistance R, connectant ainsi le point de sortie à “Q” à la terre donnant ainsi un zéro volt en sortie à “Q“.

De même, lorsque l’entrée de base du transistor à “A” est basse (0v), le transistor est maintenant désactivé et aucun courant collecteur ne circule à travers la résistance, résultant en une tension de sortie à “Q” élevée, proche de +Vcc.

Ainsi, avec une tension d’entrée à “A” HAUTE, la sortie à “Q” sera BAISSE et avec une tension d’entrée à “A” BAISSE, la tension de sortie résultante à “Q” est HAUTE, produisant le complément ou l’inversion du signal d’entrée.

Inverseurs Schmitt Hex

Une norme d’Inverseur ou Porte logique NON, est généralement constituée de circuits de commutation à transistors qui ne passent pas instantanément d’un état à l’autre ; il y aura toujours un certain délai dans l’action de commutation.

Également, comme un transistor est un amplificateur de courant de base, il peut également fonctionner en mode linéaire et toute petite variation de son niveau d’entrée provoquera une variation de son niveau de sortie ou peut même commuter “ON” et “OFF” plusieurs fois s’il y a du bruit présent dans le circuit. Une manière de surmonter ces problèmes est d’utiliser un Inverseur Schmitt ou Inverseur Hex.

Nous savons grâce aux pages précédentes que toutes les portes numériques n’utilisent que deux états de tension logique et que ceux-ci sont généralement appelés Logique “1” et Logique “0”, toute entrée de tension TTL entre 2.0v et 5v est reconnue comme une logique “1” et toute tension d’entrée en dessous de 0.8v est reconnue comme une logique “0” respectivement.

Un Inverseur Schmitt est conçu pour fonctionner ou changer d’état lorsque son signal d’entrée dépasse une “Tension de Seuil Supérieure” ou la limite UTV, dans ce cas, la sortie change et devient “BAIS”. Et restera dans cet état jusqu’à ce que le signal d’entrée tombe en dessous de la “Tension de Seuil Inférieure” ou niveau LTV, moment auquel le signal de sortie devient “HAUT”. En d’autres termes, un inverseur Schmitt a une forme de Hystérésis intégrée dans son circuit de commutation.

Cette action de commutation entre une limite de seuil supérieure et inférieure fournit un signal de sortie de commutation “ON/OFF” bien plus propre et rapide et rend l’inverseur Schmitt idéal pour commuter tout signal d’entrée à montée ou descente lente et, en tant que tel, nous pouvons utiliser un déclencheur Schmitt pour convertir ces signaux analogiques en signaux numériques comme montré.

Inverseur Schmitt

Une application très utile des inverseurs Schmitt est quand ils sont utilisés comme oscillateurs ou convertisseurs de sinusoïdes en ondes carrées pour être utilisés comme signaux d’horloge en onde carrée.

Oscillateur Inverseur Schmitt NON

Le premier circuit montre un oscillateur de type RC à faible puissance très simple utilisant un inverseur Schmitt pour générer une onde carrée en sortie. Initialement, le condensateur C est complètement déchargé, donc l’entrée de l’inverseur est “BAIS”, ce qui donne une sortie inversée qui est “HAUTE”. Comme la sortie de l’inverseur est renvoyée à son entrée via le condensateur et la résistance R, le condensateur commence à se charger.

Lorsque la tension de charge du condensateur atteint la limite de seuil supérieure de l’inverseur, l’inverseur change d’état, la sortie devient “BAIS” et le condensateur commence à se décharger à travers la résistance jusqu’à ce qu’il atteigne le niveau de seuil inférieur où l’inverseur change à nouveau d’état. Cette commutation de va-et-vient par l’inverseur produit un signal de sortie en onde carrée avec un cycle de service de 33% et dont la fréquence est donnée par : ƒ = 680/RC.

Le second circuit convertit une entrée sinusoïdale (ou toute entrée oscillante d’ailleurs) en une sortie d’onde carrée. L’entrée de l’inverseur est connectée à la jonction du réseau diviseur de tension qui est utilisé pour définir le point de repos du circuit. Le condensateur d’entrée bloque tout composant continu présent dans le signal d’entrée, ne laissant passer que le signal sinusoïdal.

Au fur et à mesure que ce signal passe les points de seuil supérieur et inférieur de l’inverseur, la sortie change également de “HAUT” à “BAIS” et vice versa, produisant ainsi une onde carrée en sortie. Ce circuit produit une impulsion de sortie sur le bord montant positif de l’onde d’entrée, mais en connectant un deuxième inverseur Schmitt à la sortie du premier, le circuit de base peut être modifié pour produire une impulsion de sortie sur le bord descendant négatif du signal d’entrée.

Les portes logiques NON disponibles dans le commerce et les circuits intégrés inverseurs comprennent :

Porte logique 7404 ou Inverseur

Dans le prochain tutoriel sur les Porte logiques numériques, nous examinerons la fonction de porte logique NAND utilisée à la fois dans les circuits logiques TTL et CMOS ainsi que sa définition en algèbre booléenne et les tables de vérité.