Komplement-Gatter

Gatter-Typen
	NOT
AND	NAND
OR	NOR
XOR	XNOR

Ein Nicht-Gatter (engl.: NOT gate), auch als Komplement-Gatter oder Inverter bezeichnet, ist ein Gatter mit einem Eingang und einem Ausgang. Es entspricht dem logischen Nicht. In der Aussagenlogik wird das Komplement durch ein ¬ vor, in der Schaltalgebra durch einen Querstrich über den entsprechenden Symbolen dargestellt.

Dabei liefert der Ausgang genau dann eine 1, wenn am Eingang eine 0 anliegt und genau dann eine 0, wenn am Eingang eine 1 anliegt. Er liefert also die Negation des am Eingang anliegenden Signals.

Die folgende Wahrheitstabelle zeigt die Funktionsweise eines Komplement-Gatters:

x	NOT x
0	1
1	0

Schaltzeichen

Die amerikanische und drei europäische Varianten des Schaltsymbols für das NOT-Gatter (v.l.n.r. ANSI91-1984, DIN40900 alt, DIN40900 neu, ?)

Oder-Gatter mit einem negierten Eingang und negiertem Ausgang

Es gibt mehrere Varianten des Schaltsymbols: die amerikanische ist ein Dreieck mit Kringel, die europäische entweder ein Rechteck mit der Aufschrift "1", ein Halbkreis mit einem Kringel an der Basis oder ein schwarzer Punkt.

Da handelsübliche Und-, Oder-Gatter usw. normalerweise auch über negierte Ein- und Ausgänge verfügen, wird das Komplement-Gatter normalerweise nicht separat gezeichnet, sondern direkt an ein anderes Gatter. Aus demselben Grund werden Komplement-Gatter bei der Berechnung der Kosten einer Schaltung auch nicht berücksichtigt.

Um Verwechslungen zu vermeiden, werden Leitungs-Knotenpunkte anders als in der Elektrotechnik üblich nicht als schwarzer Punkt, sondern als Kreuz gezeichnet.

Elektronische Realisierung

Ein Nicht-Gatter kann beispielsweise auf einem bipolaren Schalttransistor in Emitterschaltung basieren, der den Ausgang Q auf Masse (logisch 0) legt, sobald er eingeschaltet ist. Ist er aus, so ist die Masseverbindung unterbrochen und der Ausgang Q liegt auf Pluspotenzial (logisch 1).

In integrierten Schaltungen werden Inverter meist mittels der CMOS-Logik, basierend auf einem p-Kanal und einem n-Kanal MOSFET, realisiert.

Anwendungen

Inverter werden für verschiedene Einsatzbereiche benötigt. Zwei hintereinander geschaltete Inverter können als Signalverstärker oder als Sicherung verwendet werden. Letzteres dient dazu ein teureres Bauteil zu schützen, da Inverter sehr preiswert in der Herstellung sind und sich somit als „Sollbruchstelle“ gut eignen.

In der CMOS-Technik sind alle Ergebnisse invertiert, so dass in der kleinsten Bauart mit 4 Transistoren nur NAND-Gatter und NOR-Gatter entstehen und man für UND- bzw. ODER-Gatter einen Inverter nachschaltet.

Funktionsprinzip eines Komplement-Gatters

Einfache Ausführung eines Inverters mit Bipolartransistor in Emitterschaltung.

Inverter in CMOS-Technik