Znajte o osnovnim logičkim vratima s tablicama istine

U današnje vrijeme računala su postala sastavni dio života jer obavljaju mnoge zadatke i operacije u vrlo kratkom vremenskom rasponu. Jedna od najvažnijih funkcija CPU-a u računalu je izvođenje logičnih operacija korištenjem hardvera poput Integrirani krugovi softverske tehnologije i elektronički sklopovi ,. Ali, kako ovaj hardver i softver izvodi takve operacije misteriozna je zagonetka. Da bismo bolje razumjeli tako složeno pitanje, moramo se upoznati s pojmom Boolean Logic, koji je razvio George Boole. Za jednostavnu operaciju računala koriste binarne znamenke, a ne digitalne. Sve operacije izvode vrata Osnovne logike. Ovaj članak razmatra pregled onoga što jesu osnovna logička vrata u digitalnoj elektronici i njihovom radu.

Što su osnovna logička vrata?

Logička vrata osnovni su blok digitalnog sklopa koji ima dva ulaza i jedan izlaz. Odnos između i / p i o / p temelji se na određenoj logici. Ta se vrata implementiraju pomoću elektroničkih prekidača poput tranzistora i dioda. Ali, u praksi se osnovna logička vrata grade pomoću CMOS tehnologije, FETS-a i MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) s . Logička vrata su koristi se u mikroprocesorima, mikrokontrolerima , ugrađenih sistemskih aplikacija, te u elektroničkim i električni projektni krugovi . Osnovna logička vrata kategorizirana su u sedam: I, ILI, XOR, NAND, NOR, XNOR i NOT. Ova logička vrata sa svojim simbolima logičkih vrata i tablicama istine objašnjena su u nastavku.

Osnovna operacija logičkih vrata

Što su 7 osnovnih logičkih vrata?

Osnovna logička vrata razvrstana su u sedam vrsta: I vrata, ILI vrata, XOR vrata, NAND vrata, NI vrata, XNOR vrata i NE vrata. Tablica istine koristi se za prikaz funkcije logičkih vrata. Sva logička vrata imaju dva ulaza, osim NOT ulaza, koji ima samo jedan ulaz.

Pri crtanju tablice istine koriste se binarne vrijednosti 0 i 1. Svaka moguća kombinacija ovisi o broju ulaza. Ako ne znate logička vrata i njihove tablice istine i trebaju vam smjernice o njima, prođite kroz sljedeću infografiku koja daje pregled logičkih vrata s njihovim simbolima i tablicama istine.

Zašto koristimo Basic Logic Gates?

Osnovna logička vrata koriste se za izvođenje temeljnih logičkih funkcija. To su osnovni građevni blokovi u digitalnim IC-ima (integrirani krugovi). Većina logičkih ulaza koristi dva binarna ulaza i generira jedan izlaz poput 1 ili 0. U nekim elektroničkim sklopovima koristi se malo logičkih vrata, dok u nekim drugim krugovima mikroprocesori uključuju milijune logičkih ulaza.

Implementacija logičkih vrata može se izvršiti putem dioda, tranzistora, releja, molekula i optike, inače različitih mehaničkih elemenata. Iz tog se razloga koriste osnovni logički izlazi poput elektroničkih sklopova.

Binarni i decimalni

Prije razgovora o tablicama istine logičkih vrata, bitno je znati pozadinu binarnih i decimalnih brojeva. Svi znamo decimalne brojeve koje koristimo u svakodnevnim izračunima poput 0 do 9. Ova vrsta brojevnog sustava uključuje bazu-10. Na isti način, binarni brojevi poput 0 i 1 mogu se koristiti za označavanje decimalnih brojeva gdje god je osnova binarnih brojeva 2.

Značaj korištenja binarnih brojeva ovdje je označiti preklopni položaj, inače naponski položaj digitalne komponente. Ovdje 1 predstavlja visoki signal ili visoki napon, dok '0' navodi niskonaponski ili niski signal. Stoga je pokrenuta Booleova algebra. Nakon toga se raspravlja o svakom logičkom ulazu, koji sadrži logiku vrata, tablicu istine i njihov tipični simbol.

Vrste logičkih vrata

U nastavku se razmatraju različite vrste logičkih vrata i simbola s tablicama istine.

Osnovna logička vrata

I Vrata

Vrata AND su digitalna logička vrata s 'n' i / ps jedan o / p, koji izvodi logičku konjunkciju na temelju kombinacija svojih ulaza. Izlaz ovih vrata je istinit samo kada su svi ulazi istiniti. Kada su jedan ili više ulaza i / ps ulaza AND netačni, tada je netočan samo izlaz ulaza AND. Tablica simbola i istine vrata AND s dva ulaza prikazana je u nastavku.

I Gate i njegova tablica istine

ILI Vrata

OR vrata su digitalna logička vrata s 'n' i / ps i jednim o / p, koja izvode logičku konjukciju na temelju kombinacija svojih ulaza. Izlaz OR ulaza je istinit samo kada su istiniti jedan ili više ulaza. Ako su svi i / ps vrata netačni, tada je netočan samo izlaz OR vrata. Tablica simbola i istine OR vrata s dva ulaza prikazana je u nastavku.

ILI Vrata i tablica istine

NE Vrata

Vrata NOT su digitalna logička vrata s jednim ulazom i jednim izlazom koji upravlja pretvaračem rada ulaza. Izlaz NOT vrata je naličje ulaza. Kada je ulaz NOT vrata istinit, tada će izlaz biti lažan i obrnuto. Tablica simbola i istine NOT vrata s jednim ulazom prikazana je u nastavku. Korištenjem ovih vrata možemo implementirati NOR i NAND vrata

NE Vrata i tablica istine

Vrata NAND

NAND vrata su digitalna logička vrata s 'n' i / ps i jednim o / p, koja izvode rad AND ulaza nakon čega slijedi rad NOT vrata. NAND vrata dizajnirana su kombiniranjem vrata AND i NOT. Ako je ulaz NAND vrata visok, tada će izlaz vrata biti nizak. Dolje je prikazana tablica simbola i istine NAND vrata s dva ulaza.

Vrata NAND i njihova tablica istine

NI vrata

NOR vrata su digitalna logička vrata s n ulaza i jednim izlazom, koja izvode operaciju ILI vrata praćena vratima NOT. NOR vrata dizajnirana su kombiniranjem vrata OR ili NOT. Kada je bilo koji od i / ps NOR ulaza istinit, tada će izlaz NOR vrata biti lažan. Tablica simbola i istine NOR vrata s tablicom istine prikazana je u nastavku.

NI Vrata i tablica istine

Ekskluzivno-ILI Vrata

Ekskluzivno-ILI vrata su digitalna logička vrata s dva ulaza i jednim izlazom. Kratki oblik ovih vrata je Ex-OR. Izvodi se na temelju rada OR vrata. . Ako je bilo koji od ulaza ovih vrata visok, tada će izlaz EX-OR vrata biti visok. Tablica simbola i istine EX-OR prikazani su u nastavku.

EX-OR vrata i tablica njihove istine

Ekskluzivna vrata NOR-a

Exclusive-NOR vrata su digitalna logička vrata s dva ulaza i jednim izlazom. Kratki oblik ovih vrata je Ex-NOR. Izvodi se na temelju rada NOR vrata. Kada su oba ulaza ovog ulaza visoka, tada će izlaz EX-NOR ulaza biti visok. Ali, ako je bilo koji od ulaza visok (ali ne i jedan i drugi), tada će izlaz biti nizak. Tablica simbola i istine EX-NOR-a prikazana je u nastavku.

EX-NOR Vrata i tablica istine

Primjena logičkih ulaza uglavnom se određuje na temelju njihove tablice istine, tj. Njihovog načina rada. Osnovna logička vrata koriste se u mnogim krugovima poput zaključavanja tipkom, svjetlosno aktivirana protuprovalni alarm , sigurnosni termostat, automatski sustav zalijevanja itd.

Tablica istine za izražavanje sklopa logičkih vrata

Sklop vrata može se izraziti uobičajenom metodom koja je poznata kao tablica istine. Ova tablica uključuje sve kombinacije ulaznih logičkih stanja ili visoku (1) ili nisku (0) za svaki ulazni terminal logičkog ulaza kroz ekvivalentnu izlaznu logičku razinu poput visoke ili niske. Krug NOT logičkih vrata prikazan je gore i njegova je tablica istine doista izuzetno jednostavna

Tablice istine logičkih vrata vrlo su složene, ali veće su od vrata NOT. Tablica istinitosti svake kapije mora sadržavati mnogo redaka jer postoje mogućnosti za ekskluzivne kombinacije za ulaze. Na primjer, za NOT ulaz postoje dvije mogućnosti ulaza ili 0 ili 1, dok za logička vrata s dva ulaza postoje četiri mogućnosti kao što su 00, 01, 10 i 11. Stoga uključuje četiri retka za ekvivalentna tablica istine.

Za logička vrata s 3 ulaza postoji 8 mogućih ulaza poput 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 i 111. Stoga je potrebna tablica istine koja sadrži 8 redaka. Matematički je potreban broj redaka u tablici istine ekvivalentan 2 povećanom na snagu broja ne. od i / p terminala.

Analiza

Signali napona u digitalnim krugovima predstavljeni su binarnim vrijednostima poput 0 i 1 izračunate u odnosu na masu. Nedostatak napona uglavnom označava '0', dok postojanje punog istosmjernog napona znači '1'.

Logička vrata su posebna vrsta pojačala koja su uglavnom dizajnirana za ulazne i izlazne napone logičke razine. Sklopovi logičkih vrata najčešće su simbolizirani shematskim dijagramom kroz vlastite ekskluzivne simbole, umjesto njihovih osnovnih otpornika i tranzistora.

Baš kao i kod op-pojačala (operativnih pojačala), veze napajanja na logičkim vratima često su pogrešne u shematskim dijagramima radi jednostavnosti. Uključuje vjerojatne kombinacije ulazne logičke razine kroz njihove određene izlazne logičke razine.

Koji je najlakši način za učenje logičkih vrata?

U nastavku je objašnjen najlakši način za učenje funkcije osnovnih logičkih vrata.

• Za AND ulaz - Ako su oba ulaza visoka, onda je i izlaz visok
• Za OR ulaz - Ako je najmanje jedan ulaz visok, onda je izlaz visok
• Za XOR Gate - Ako je minimalno jedan ulaz visok, onda je samo izlaz visok
• NAND vrata - Ako je minimalno jedan ulaz nizak, onda je izlaz visok
• NOR Gate - Ako su oba ulaza niska, onda je izlaz visok.

Morganova teorema

Prvi teorem DeMorgana kaže da su logička vrata poput NAND jednaka ILI vratima s mjehurićem. Logička funkcija NAND vrata je

A’B = A ’+ B’

Drugi teorem DeMorgana kaže da je NOR logička vrata jednaka AND vratima s mjehurićem. Logička funkcija NOR vrata je

(A + B) ’= A’. B ’

Konverzija NAND Gate

NAND vrata mogu se oblikovati pomoću AND vrata & NOT vrata. Logička tablica izraza i istine prikazana je u nastavku.

Formiranje NAND logičkih vrata

Y = (A⋅B) ’

NOR konverzija vrata

NOR vrata se mogu oblikovati pomoću OR vrata & NE vrata. Logička tablica izraza i istine prikazana je u nastavku.

NOR Formiranje logičkih vrata

Y = (A + B) '

Pretvorba Ex-OR Gate

Vrata Ex-OR mogu se oblikovati pomoću vrata NOT, AND & OR. Logička tablica izraza i istine prikazana je u nastavku. Ova logička vrata mogu se definirati kao vrata koja daju visoku izlaznu vrijednost kada je bilo koji njihov ulaz visok. Ako su oba ulaza ovih vrata visoka, tada će izlaz biti nizak.

Formiranje bivših ILI logičkih vrata

Y = A⊕B ili A’B + AB ’

Pretvorba ex-NOR ulaza

Ex-NOR vrata mogu se oblikovati pomoću EX-OR gate & NOT gate. Logička tablica izraza i istine prikazana je u nastavku. U ovom logičkom ulazu, kada je izlaz visok '1', tada će oba ulaza biti ili '0' ili '1'.

Formacija ex-NOR vrata

Y = (A’B + AB ’)’

Osnovna logička vrata koja koriste Universal Gates

Univerzalna vrata poput NAND vrata i NOR vrata mogu se implementirati putem bilo kojeg logičkog izraza bez upotrebe bilo koje druge vrste logičkih vrata. Također se mogu koristiti za projektiranje bilo kojih osnovnih logičkih vrata. Uz to, oni se intenzivno koriste u integriranim krugovima jer su jednostavni i isplativi za izradu. U nastavku se govori o osnovnom dizajnu logičkih vrata pomoću univerzalnih vrata.

Osnovna logička vrata mogu se projektirati uz pomoć univerzalnih vrata. Koristi pogrešku, malo testa, inače možete koristiti logičku logiku za njihovo postizanje kroz jednadžbe logičkih vrata za NAND vrata kao i NOR vrata. Ovdje se logička logika koristi za rješavanje rezultata koji vam trebaju. Potrebno je neko vrijeme, ali potrebno je da se to izvede kako bi se dobio stepen logičke logike, kao i osnovna logička vrata.

Osnovna logička vrata pomoću NAND vrata

U nastavku se govori o dizajniranju osnovnih logičkih ulaza pomoću NAND vrata.

NE Dizajn vrata pomoću NAND-a

Dizajn NOT vrata je vrlo jednostavan jednostavnim spajanjem oba ulaza kao jednog.

I Dizajn vrata pomoću NAND-a

Dizajniranje AND vrata pomoću NAND vrata može se izvesti na izlazu NAND vrata da bi se preokrenulo i dobilo logiku AND.

ILI Dizajn vrata pomoću NAND-a

Dizajn OR vrata pomoću NAND vrata može se izvesti povezivanjem dva NOT ulaza pomoću NAND ulaza na NAND ulazima da se dobije ILI logika.

NOR dizajn vrata pomoću NAND-a

Dizajniranje NOR vrata pomoću NAND vrata može se izvršiti jednostavnim povezivanjem drugog NOT vrata kroz NAND vrata s o / p OR vrata kroz NAND.

EXOR dizajn vrata pomoću NAND-a

Ovaj je pomalo zeznut. Dva ulaza dijelite s tri ulaza. Izlaz prvog NAND-a drugi je ulaz za druga dva. Konačno, drugi NAND uzima izlaze ove dvije NAND vratnice kako bi dao konačni izlaz.

Osnovna logička vrata koja koriste NOR vrata

U nastavku se govori o dizajniranju osnovnih logičkih ulaza pomoću NOR ulaza.

NIJE vrata pomoću NOR

Dizajniranje NOT vrata s NOR vratima jednostavno je spajanjem oba ulaza kao jednog.

ILI Vrata pomoću NOR

Dizajniranje OR vrata s NOR vratima jednostavno je spajanjem na o / p NOR vrata da bi se preokrenulo i dobilo ILI logika.

I Gate pomoću NOR-a

Dizajniranje AND vrata pomoću NOR vrata može se izvesti povezivanjem dva NOT s NOR vratima na NOR ulazima kako bi se dobila logika AND.

NAND Gate koristeći NOR

Dizajniranje NAND vrata pomoću NOR vrata može se izvršiti jednostavnim povezivanjem drugog NOT ulaza kroz NOR vrata s izlazom AND ulaza s NOR-om.

EX-NOR Gate pomoću NOR-a

Ova vrsta veze je malo teška jer se dva ulaza mogu dijeliti s tri logička ulaza. Prvi izlaz NOR ulaza je sljedeći ulaz na preostala dva vrata. Konačno, druga NOR vrata koriste dva izlaza NOR vrata za pružanje posljednjeg izlaza.

Prijave

The primjene osnovnih logičkih vrata toliko ih je, ali uglavnom ovise o njihovim tablicama istine, inače u obliku operacija. Osnovna logička vrata često se koriste u krugovima poput brave s tipkom, sustava za zalijevanje automatski, provalnog alarma aktiviranog svjetlom, sigurnosnog termostata i drugih vrsta elektroničkih uređaja.

Glavna prednost osnovnih logičkih ulaza je u tome što se oni mogu koristiti u različitim kombinacijskim krugovima. Uz to, ne postoji ograničenje broja logičkih ulaza koji se mogu koristiti u jednom elektroničkom uređaju. Ali, to može biti ograničeno zbog navedenog fizičkog razmaka u uređaju. U digitalnim IC-ima (integrirani krugovi) otkrit ćemo kolekciju jedinice regije logičkih vrata.

Korištenjem mješavina osnovnih logičkih vrata često se izvode napredne operacije. U teoriji nema ograničenja broja ulaza koji se mogu presvući tijekom jednog uređaja. Međutim, u aplikaciji postoji ograničenje broja ulaza koji se mogu spakirati u određeno fizičko područje. Nizovi područja jedinice logičkih vrata nalaze se u digitalnim integriranim krugovima (IC). Kao IC tehnologija napreduje, željeni fizički volumen za svaki pojedinačni ulaz smanjuje se, a digitalni uređaji ekvivalentne ili manje veličine postaju sposobni djelovati sa složenijim operacijama pri sve većim brzinama.

Infografika Logičkih vrata

Ovdje se radi o pregledu onoga što je osnovna logička vrata , tipovi poput AND gate, OR gate, NAND gate, NOR gate, EX-OR gate i EX-NOR gate. U ovom su AND, NOT i OR vrata osnovna logička vrata. Korištenjem ovih vrata možemo kombinirati bilo koja logička vrata. Gdje se NAND i NOR vrata nazivaju univerzalnim vratima. Ta vrata imaju određeno svojstvo pomoću kojeg mogu stvoriti bilo koji logički logički izraz ako su dizajnirani na pravi način. Nadalje, za bilo kakva pitanja u vezi s ovim člankom ili elektronički projekti, dajte svoje povratne informacije komentarom u odjeljku za komentare ispod.