Логічні ворота є основними компонентами всіх цифрових схем і систем. У цифровій електроніці є сім основних типів логічних воріт використовується для виконання різноманітних логічних операцій. По суті, логічні ворота електронна схема, розроблена з використанням таких компонентів, як діоди, транзистори, резистори, конденсатори , і т.д., і здатні виконувати логічні операції. У цій статті ми вивчимо визначення, таблицю істинності та інші пов’язані поняття логічних воріт. Отже, давайте почнемо з базового введення логічних воріт.

Зміст

• Що таке логічні ворота?
• Типи логічних воріт
• І Ворота
• АБО ворота
• НЕ ворота
• Ворота NOR
• Ворота NAND
• Ворота XOR
• Ворота XNOR
• Застосування логічних воріт

Що таке логічні ворота?

А логічні ворота це електронна схема, розроблена з використанням електронних компонентів, таких як діоди, транзистори, резистори тощо. Як випливає з назви, логічний вентиль призначений для виконання логічних операцій у цифрових системах, таких як комп’ютери, системи зв’язку тощо.

Таким чином, ми можемо сказати, що будівельними блоками цифрової схеми є логічні елементи, які виконують численні логічні операції, які потрібні будь-якій цифровій схемі. Логічний вентиль може приймати два або більше входів, але створювати лише один вихід. Вихід логічного вентиля залежить від комбінації входів і логічної операції, яку виконує логічний вентиль.

Використання логічних воріт Булева алгебра для виконання логічних процесів. Логічні ворота є майже в кожному цифровому гаджеті, який ми використовуємо регулярно. Логічні вентилі використовуються в архітектурі наших телефонів, ноутбуків, планшетів і пристроїв пам’яті.

Типи логічних воріт

Логічні ворота — це цифрові ворота, які дозволяють маніпулювати даними. Логічні ворота, використовують логіку, щоб визначити, передавати чи ні сигнал. З іншого боку, логічні ворота керують потоком інформації на основі набору правил.

Логічні вентилі можна класифікувати на такі основні типи:

1. Основні логічні ворота

Є три основні логічні ворота:

1. І Ворота
2. АБО ворота
3. НЕ ворота

2. Універсальні логічні ворота

У цифровій електроніці наступні два логічних вентиля вважаються універсальними логічними вентилями:

1. Ворота NOR
2. Ворота NAND

3. Похідні логічні ворота

Наступні два є похідними логічними вентилями, які використовуються в цифрових системах:

1. Ворота XOR
2. Ворота XNOR

Давайте тепер детально обговоримо кожен із цих типів логічних воріт один за одним.

І Ворота

У цифровій електроніці вентиль І є одним із основних логічних елементів, який виконує логічне множення вхідних даних, які до нього застосовуються. Він генерує вихідний сигнал високого рівня або логічну 1 лише тоді, коли всі подані до нього вхідні дані мають високий рівень або логічну 1. В іншому випадку на виході вентиля І буде низький рівень або логічний 0.

Властивості AND Gate:

Нижче наведено дві основні властивості воріт І:

• Ворота І можуть приймати два або більше двох вхідних значень одночасно.
• Коли всі входи є логічною 1, вихід цього вентиля є логічною 1.

Робота вентиля І описується математичним виразом, який називається булевим виразом вентиля І.

Для вентиля І з двома входами булевий вираз визначається як

Z = A.B

Де A і B є входами для вентиля І, тоді як Z позначає вихід вентиля І.

Ми можемо поширити цей вираз на будь-яку кількість вхідних змінних, наприклад,

Z=A.B.C.D…

Таблиця істинності AND Gate:

Нижче наведено таблицю істинності двовхідного елемента І:

Символ AND Gate:

Логічний символ двовхідного елемента І показано на наступному малюнку.

Символ двовхідного AND Gate

АБО ворота

У цифровій електроніці існує тип основного логічного елемента, який видає низький рівень або логічний 0 на виході, лише коли всі його входи мають низький рівень або логічний 0. Для всіх інших комбінацій вхідних сигналів на виході елемента АБО є високий рівень або логічна 1. Це логічний вентиль називається вентилем АБО. Ворота АБО можуть бути розроблені так, щоб мати два або більше входів, але лише один вихід. Основною функцією вентиля АБО є виконання операції логічної суми.

Властивості OR Gate:

Ворота АБО мають такі дві властивості:

• Він може мати два або більше рядків введення одночасно.
• Коли на всіх входах елемента АБО низький рівень або логічний 0, на його виході низький або логічний 0.

Роботу вентиля АБО можна математично описати за допомогою математичного виразу, який називається булевим виразом елемента АБО.

Логічний вираз для вентиля АБО з двома входами визначається як

Z = A + B

Логічний вираз для вентиля АБО з трьома входами:

Z = A + B + C

Тут A, B і C є входами, а Z вихідними змінними. Ми можемо поширити цей логічний вираз на будь-яку кількість вхідних змінних.

Таблиця істинності OR Gate:

Таблиця істинності вентиля АБО описує зв’язок між входами та виходом. Нижче наведено таблицю істинності для вентиля АБО з двома входами:

Символ воріт АБО:

Логічний символ двовхідного елемента АБО показано на наступному малюнку.

Символ воріт АБО з двома входами

НЕ ворота

У цифровій електроніці вентиль НЕ є ще одним базовим логічним вентилем, який використовується для виконання комплімент вхідного сигналу застосовується до нього. Він займає лише один вхід і один вихід. Вихід вентиля NOT є доповненням до входу, застосованого до нього. Отже, якщо ми застосовуємо низький або логічний 0 вихід до воріт НЕ, це дає високий або логічний вихід 1 і навпаки. Шлюз NOT також відомий як інвертор, оскільки він виконує операцію інверсії.

Властивості NOT Gate:

• Вихід вентиля НЕ є доповненням або зворотним до входу, застосованого до нього.
• Шлюз NOT приймає лише один вихід.

Логічна операція воріт NOT описується його булевим виразом, який наведено нижче.

Z= overline{A}

Смуга над вхідною змінною A представляє операцію інверсії.

Таблиця істинності OR Gate:

Таблиця істинності описує зв'язок між входом і виходом. Нижче наведено таблицю істинності для воріт НЕ:

Символ НЕ воріт

Символ логічної схеми вентиля НЕ показано на наступному малюнку. Тут A — вхідний рядок, а Z — вихідний рядок.

Символ НЕ воріт

Ворота NOR

Ворота NOR є типом універсальних логічних воріт, які можуть приймати два або більше входів, але один вихід. По суті, це комбінація двох основних логічних воріт, тобто воріт АБО та НЕ. Таким чином, це можна виразити як

NOR Gate = OR Gate + NOT Gate

Іншими словами, ворота НІ - це ворота АБО, за якими слідує ворота НЕ.

Властивості NOR Gate:

Нижче наведено дві важливі властивості вентиля NOR:

• Ворота NOR можуть мати два або більше входів і давати вихід.
• Ворот АНО дає високий вихід або логічну 1 лише тоді, коли всі його входи мають низький рівень або логічний 0.

Подібно до основних логічних вентилів, ми можемо описати роботу вентиля NOR за допомогою математичного рівняння, яке називається булевим виразом вентиля NOR.

Логічний вираз двовхідного вентиля АБО наведено нижче:

C=overline{A+B}

Ми можемо поширити цей вираз на будь-яку кількість вхідних змінних.

У наведених вище булевих виразах змінні A і B називаються вхідними змінними, тоді як змінна C називається вихідною змінною.

Таблиця істинності NOR Gate:

Нижче наведено таблицю істинності двовхідного вентиля АБО, яка показує зв’язок між його входами та виходом:

Символ воріт NOR

Ворота NAND

У цифровій електроніці вентиль NAND є іншим типом універсального логічного вентиля, який використовується для виконання логічних операцій. Шлюз NAND виконує інвертовану операцію логічного AND. Подібно до вентиля NOR, вентиль NAND також може мати дві або більше ліній введення, але лише одну вихідну лінію.

Шлюз NAND також представлений у вигляді комбінації двох основних логічних вентилів, а саме: І та НЕ. Отже, це можна виразити як

NAND Gate = AND Gate + NOT Gate

Властивості NAND Gate:

Нижче наведено дві ключові властивості воріт NAND:

• Шлюз NAND може приймати два або більше входів одночасно та виробляти один вихід на основі комбінації застосованих входів.
• Шлюз NAND створює низький рівень або логічний 0 на виході, лише якщо всі його входи мають високий рівень або логічну 1.

Ми можемо описати вираз воріт NAND за допомогою математичного рівняння, яке називається його булевим виразом. Ось логічний вираз двовхідного вентиля NAND.

C=overline{AB}

java переміщення до внутр

У цьому виразі A і B є вхідними змінними, а C є вихідною змінною. Ми можемо поширити це відношення на будь-яку кількість вхідних змінних, як-от три, чотири або більше.

Таблиця істинності воріт NAND:

Таблиця істинності — це таблиця входів і виходів, яка описує роботу воріт NAND і показує логічний зв’язок між ними:

Символ NAND Gate:

Логічний символ вентиля NAND представлено як вентиль І з бульбашкою на його вихідному кінці, як показано на наступному малюнку. Це символ воріт NAND з двома входами.

Символ воріт NAND

Ворота XOR

У цифровій електроніці існує спеціально розроблений логічний вентиль під назвою XOR, який використовується в цифрових схемах для виконання модуль суми . Його також називають Ексклюзивний OR або Ex-OR . Ворота XOR можуть приймати лише два входи одночасно та видавати вихід. Вихід вентиля XOR має високий рівень або логічну 1 лише тоді, коли його два входи відрізняються.

Властивості воріт XOR:

Наступні дві основні властивості вентиля XOR:

• Він може приймати лише два входи одночасно. Немає нічого подібного до вентиля XOR з трьома або більше входами.
• На виході вентиля XOR є логічна 1 або високий рівень, якщо його входи відрізняються.

Роботу вентиля XOR можна описати за допомогою математичного рівняння, яке називається його булевим виразом. Нижче наведено логічний вираз для виведення вентиля XOR.

Z=A oplus B

Тут Z — вихідна змінна, а A і B — вхідні змінні.

Цей вираз також можна записати так:

Z=A overline{B}+overline{A}B

Таблиця істинності воріт XOR:

Таблиця істинності — це таблиця входів і виходів, яка описує зв’язок між ними та роботою вентиля XOR для різних комбінацій входів. Таблиця істинності вентиля XOR наведена нижче:

іменування для java

Символ воріт XOR:

Логічний символ вентиля XOR показано на наступному малюнку.

Символ воріт XOR

Ворота XNOR

Ворота XNOR - це інший тип логічних воріт спеціального призначення, які використовуються для реалізації ексклюзивна робота в цифрових схемах . Він використовується для реалізації операції Exclusive NOR в цифрових схемах. Його також називають воротами Ex-NOR або Exclusive NOR. Це комбінація двох логічних воріт, а саме: воріт XOR і НЕ. Таким чином, це можна виразити як

XNOR Gate = XOR Gate + NOT Gate

Вихід вентиля XNOR має високий рівень або логічну 1, якщо обидва його входи однакові. В іншому випадку на виході буде низький рівень або логічний 0. Отже, вентиль XNOR використовується як схема детектора подібності.

Властивості XNOR Gate:

Нижче наведено дві ключові властивості воріт XNOR:

• Ворота XNOR приймають лише два входи та створюють один вихід.
• Вихід вентиля XNOR має високий рівень або логічну 1, лише якщо він має аналогічні входи.

Роботу вентиля XNOR можна описати за допомогою математичного рівняння, яке називається булевим виразом вентиля XNOR. Ось логічний вираз вентиля XNOR.

Y=A odot B

Ми також можемо записати цей вираз наступним чином:

Y=AB + overline{A} overline{B}

Тут A і B є входами, а Y є виходом.

Таблиця істинності воріт XNOR:

Таблиця істинності вентиля XNOR наведена нижче. Ця таблиця істинності описує зв’язок між входами та виходом вентиля XNOR.

Символ воріт XNOR:

Логічний символ вентиля XNOR показано на наступному малюнку. Тут A і B — входи, а Y — вихід.

Символ воріт XNOR

Застосування логічних воріт

Логічні вентилі є основними будівельними блоками всіх цифрових схем і пристроїв, таких як комп’ютери. Ось кілька ключових цифрових пристроїв, у яких для проектування схем використовуються логічні вентилі:

• комп'ютери
• мікропроцесори
• мікроконтролери
• Цифрові та розумні годинники
• Смартфони та ін.

На основі Logic Gates – FAQ

Що таке логічні ворота?

Логічні вентилі — це цифрові схеми, які виконують логічні операції над наданим їм вхідним сигналом і створюють відповідний вихід.

Що таке універсальні ворота?

Щоб виконати певний логічний процес, універсальні ворота створюються шляхом злиття двох або більше фундаментальних воріт. Універсальними вентилями є ворота NAND і NOR.

Що таке вихідний елемент NOT, коли застосовано вхід 0?

Тому що NOT gate є інвертором. У результаті, якщо 0 використовується як вхід, вихід буде 1.

Який логічний елемент називають інвертором?

Інвертор також відомий як НЕ ворота. Отриманий вихід є зворотним до входу.

Що таке логічний вираз для вентиля АБО?

Якщо A і B є входом, то вихід вентиля АБО може бути заданий як Y=A+B.

Що таке булевий вираз для вентиля XNOR?

Якщо A і B є входом, то вихід вентиля XNOR можна подати як Y=A.B+A’B’.