Знајте о основним логичким капијама са таблицама истине

Знајте о основним логичким капијама са таблицама истине

У данашње време рачунари су постали саставни део живота јер обављају многе задатке и операције у прилично кратком временском распону. Једна од најважнијих функција ЦПУ-а у рачунару је извођење логичких операција коришћењем хардвера попут Интегрисаних кола софтверске технологије и електронских кола ,. Али, како овај хардвер и софтвер изводи такве операције мистериозна је загонетка. Да бисмо боље разумели тако сложено питање, морамо се упознати са термином Боолеан Логиц, који је развио Георге Бооле. За једноставну операцију рачунари користе бинарне, а не дигиталне цифре. Све операције изводе капије Основне логике. Овај чланак говори о прегледу шта су основне логичке капије у дигиталној електроници и њиховом раду.



Шта су основне логичке капије?

Логичка капија је основни градивни елемент дигиталног кола који има два улаза и један излаз. Однос између и / п и о / п заснован је на одређеној логици. Ове капије се примењују помоћу електронских прекидача попут транзистора и диода. Али, у пракси се основни логички капије граде помоћу ЦМОС технологије, ФЕТС и МОСФЕТ (Метал Окиде Семицондуцтор ФЕТ) с . Логичке капије су користи се у микропроцесорима, микроконтролерима , уграђених системских апликација, а у електронским и електрична пројектна кола . Основна логичка врата су категорисана у седам: И, ИЛИ, КСОР, НАНД, НОР, КСНОР и НОТ. Ова логичка врата са њиховим симболима логичких врата и табелама истине објашњена су у наставку.


Основна операција логичких капија

Основна операција логичких капија





Шта су 7 основних логичких врата?

Основне логичке капије су класификоване у седам типова: АНД капија, ИЛИ капија, КСОР капија, НАНД капија, НОР капија, КСНОР капија и НЕ капија. Табела истине користи се за приказ функције логичког гејта. Сва логичка врата имају два улаза, осим НОТ улаза, који има само један улаз.

При цртању табеле истине користе се бинарне вредности 0 и 1. Свака могућа комбинација зависи од броја улаза. Ако не знате о логичким капијама и њиховим табелама истине и требају вам смернице о њима, прођите кроз следећу инфографику која даје преглед логичких капија са њиховим симболима и табелама истине.



Зашто користимо Басиц Логиц Гатес?

Основне логичке капије се користе за извршавање основних логичких функција. То су основни блокови у дигиталним ИЦ-има (интегрисаним колима). Већина логичких капија користи два бинарна улаза и генерише један излаз попут 1 или 0. У неким електронским колима се користи мало логичких капија, док у неким другим круговима микропроцесори укључују милионе логичких капија.

Примена логичких капија може се извршити помоћу диода, транзистора, релеја, молекула и оптике, иначе различитих механичких елемената. Из тог разлога, основни логички капије се користе попут електронских кола.


Бинарни и децимални

Пре него што разговарате о табелама истине логичких капија, неопходно је знати позадину бинарних и децималних бројева. Сви знамо децималне бројеве које користимо у свакодневним прорачунима попут 0 до 9. Овакав систем бројева укључује базу-10. На исти начин, бинарни бројеви попут 0 и 1 могу се користити за означавање децималних бројева свуда где је основа бинарних бројева 2.

Значај употребе бинарних бројева овде је да означи преклопни положај, иначе напонски положај дигиталне компоненте. Овде 1 представља високи сигнал или високи напон, док „0“ наводи нисконапонски или ниски сигнал. Стога је покренута Булова алгебра. Након тога, свака логичка капија се дискутује одвојено, она садржи логику капије, табелу истине и њен типични симбол.

Врсте логичких капија

Различити типови логичких капија и симбола са табелама истине разматрани су у наставку.

Основне логичке капије

Основне логичке капије

И Капија

Капија АНД је дигитална логичка капија са ‘н’ и / пс оне о / п, који врши логичку коњункцију на основу комбинација својих улаза. Излаз ове капије је истинит само када су сви улази тачни. Када су један или више улаза и / пс улаза АНД нетачни, тада је нетачан само излаз улаза АНД. Табела симбола и истине АНД капије са два улаза приказана је испод.

И Капија и табела истине

И Капија и табела истине

ИЛИ капија

ОР капија је дигитална логичка капија са „н“ и / пс и једним о / п, која врши логичку коњукцију на основу комбинација својих улаза. Излаз ОР улаза је истинит само када је један или више улаза тачно. Ако су сви и / пс улаза нетачни, онда је нетачан само излаз ОР улаза. Табела симбола и истинитости ОР врата са два улаза приказана је испод.

ИЛИ Капија и табела истине

ИЛИ Капија и табела истине

НОТ Гате

НОТ капија је дигитална логичка капија са једним улазом и једним излазом који покреће рад претварача на улазу. Излаз НОТ врата је наличје улаза. Када је улаз НОТ врата тачан, онда ће излаз бити нетачан и обрнуто. Табела симбола и истине НЕ капије са једним улазом приказана је испод. Коришћењем ове капије можемо применити НОР и НАНД капије

НЕ Капија и табела истине

НЕ Капија и табела истине

Капија НАНД

НАНД капија је дигитална логичка капија са ‘н’ и / пс и једним о / п, која изводи рад АНД капије праћене операцијом НОТ гате.НАНД капија је дизајнирана комбиновањем капија АНД и НОТ. Ако је улаз НАНД капије висок, онда ће излаз капије бити низак. Испод је приказана табела симбола и истине НАНД капије са два улаза.

НАНД капија и табела истине

НАНД капија и табела истине

НОР Гате

НОР капија је дигитална логичка капија са н улаза и једним излазом, која изводи операцију ОР капије праћене капијом НОТ. НОР капија је дизајнирана комбинацијом ОР или НОТ капије. Када је било који од и / пс НОР улаза истинит, тада ће излаз НОР улаза бити нетачан. Табела симбола и истине на НОР капији са табелом истине приказана је у наставку.

НИ капија и табела истине

НИ капија и табела истине

Ексклузивно-ИЛИ капија

Ексклузивно-ИЛИ капија је дигитална логичка капија са два улаза и једним излазом. Кратки облик ове капије је Ек-ОР. Изводи се на основу рада ОР капије. . Ако је било који од улаза ове капије висок, тада ће излаз ЕКС-ОР капије бити висок. Табела симбола и истине ЕКС-ОР приказана је у наставку.

Бивша капија и табела истине

ЕКС-ОР капија и табела њене истине

Ексклузивна врата НОР

Ексклузивно-НОР капија је дигитална логичка капија са два улаза и једним излазом. Кратки облик ове капије је Ек-НОР. Изводи се на основу рада НОР капије. Када су оба улаза ове капије висока, тада ће излаз ЕКС-НОР капије бити висок. Али, ако је било који од улаза висок (али не и један и други), тада ће излаз бити низак. Табела симбола и истине ЕКС-НОР-а приказана је у наставку.

ЕКС-НОР капија и табела истине

ЕКС-НОР капија и табела истине

Примене логичких капија углавном се одређују на основу њихове табеле истинитости, тј. Њиховог начина рада. Основне логичке капије се користе у многим струјним круговима попут закључавања дугмета, активирано светлом Аларм , сигурносни термостат, аутоматски систем за заливање итд.

Табела истине за изражавање круга логичке капије

Коло капије може се изразити уобичајеном методом која је позната као табела истине. Ова табела укључује све комбинације улазних логичких стања или високу (1) или ниску (0) за сваки улазни терминал логичке капије кроз еквивалентни излазни логички ниво попут високог или ниског. Круг НОТ логичке капије приказан је горе и његова табела истине је заиста изузетно лака

Табеле истине логичких капија су врло сложене, али веће од НОТ капије. Табела истинитости сваке капије мора да садржи много редова, јер постоје могућности за ексклузивне комбинације за улазе. На пример, за НОТ улаз постоје две могућности улаза 0 или 1, док за логички улаз два улаза постоје четири могућности као што су 00, 01, 10 и 11. Стога укључује четири реда за еквивалентна табела истине.

За логичку капију са 3 улаза постоји 8 могућих улаза попут 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111. Стога је потребна табела истине која садржи 8 редова. Математички, потребан број редова у табели истинитости еквивалентан је 2 повећаном у степен не. од и / п терминала.

Анализа

Сигнали напона у дигиталним круговима су представљени бинарним вредностима као што су 0 и 1 израчунате у односу на масу. Недостатак напона углавном означава „0“, док постојање пуног једносмерног напона значи „1“.

Логичка капија је посебна врста појачала која је углавном дизајнирана за улазне и излазне напоне нивоа логике. Склопови логичке капије најчешће се симболизују шематским дијаграмом кроз властите ексклузивне симболе Уместо њихових основних отпорника и транзистора.

Баш као и код оп-ампера (оперативних појачала), везе напајања на логичким капијама су често замењене у шематским дијаграмима ради једноставности. Укључује вјероватне комбинације улазних логичких нивоа кроз њихове одређене излазне логичке нивое.

Који је најлакши начин за учење логичких врата?

У наставку је објашњен најлакши начин да научите функцију основних логичких капија.

  • За АНД улаз - Ако су оба улаза висока, онда је и излаз висок
  • За ОР улаз - Ако је најмање један улаз висок, онда је излаз висок
  • За КСОР Гате - Ако је минимум један улаз висок, онда је само излаз висок
  • НАНД капија - Ако је минимално један улаз низак, онда је излаз висок
  • НОР Гате - Ако су оба улаза ниска, онда је излаз висок.

Морганова теорема

Прва теорема ДеМорган-а каже да је логичка капија попут НАНД једнака ОР капији са мехурићем. Логичка функција НАНД капије је

А’Б = А ’+ Б’

Друга теорема ДеМорган-а каже да је НОР логичка капија једнака АНД капији са мехурићем. Логичка функција НОР капије је

(А + Б) ’= А’. Б ’

Конверзија НАНД капије

НАНД капија се може формирати помоћу АНД гате & НОТ гате. Булова табела израза и истине приказана је доле.

Формирање капија НАНД логике

Формирање капија НАНД логике

И = (А⋅Б) ’

ДО

Б. И ′ = А ⋅Б

И.

0

0 0 1

0

1 0 1
1 0 0

1

1 1 1

0

НОР конверзија капија

НОР капија се може формирати помоћу ОР гате & НОТ гате. Булова табела израза и истине приказана је доле.

НОР Формирање логичких капија

НОР Формирање логичких капија

И = (А + Б) '

ДО

Б. И ′ = А + Б И.

0

0 0 1
0 1 1

0

1 0 1

0

1 1 1

0

Конверзија ек-ОР улаза

Ек-ОР капија се може формирати помоћу НОТ, АНД & ОР гате. Булова табела израза и истине приказана је доле. Ова логичка капија се може дефинисати као капија која даје висок излаз када је било који њихов улаз висок. Ако су оба улаза ове капије висока, онда ће излаз бити низак.

Формирање бивших ИЛИ логичких капија

Формирање бивших ИЛИ логичких капија

И = А⊕Б или А’Б + АБ ’

ДО Б.

И.

0

00

0

1

1

10

1

11

0

Конверзија ек-НОР улаза

Ек-НОР капија се може формирати помоћу ЕКС-ОР гате & НОТ гате. Булова табела израза и истине приказана је доле. У овој логичкој капији, када је излаз висок „1“, тада ће оба улаза бити „0“ или „1“.

Формирање капија бившег НОР-а

Формирање капија бившег НОР-а

И = (А’Б + АБ ’)’

ДО

Б.

И.

0

01

0

10
10

0

11

1

Основне логичке капије користећи Универсал Гатес

Универзална врата као што су НАНД гате и НОР гате могу се имплементирати кроз било који логички израз без употребе било које друге врсте логичких врата. Такође, могу се користити за пројектовање било које основне логичке капије. Поред тога, они се широко користе у интегрисаним круговима, јер су једноставни и економични у изради. У наставку се говори о основном дизајну логичких капија помоћу универзалних капија.

Основне логичке капије могу се дизајнирати уз помоћ универзалних капија. Користи грешку, мало теста, иначе можете користити логичку логику за њихово постизање кроз једначине логичких капија за НАНД капију као и НОР капију. Овде се логичка логика користи за решавање излаза који вам је потребан. Потребно је неко време, али је потребно да се то изведе да би се стекао логичка логика као и основна логичка врата.

Основне логичке капије помоћу НАНД гејта

У наставку се говори о дизајнирању основних логичких капија помоћу НАНД гејта.

НЕ Дизајн капије помоћу НАНД-а

Дизајнирање НОТ улаза је врло једноставно једноставним повезивањем оба улаза као једног.

И Дизајн капије помоћу НАНД-а

Дизајнирање АНД капије помоћу НАНД капије може се извршити на излазу НАНД капије да би се преокренуло и добило логику АНД.

ИЛИ Дизајн капије помоћу НАНД-а

Дизајнирање ОР капије помоћу НАНД капије може се извршити повезивањем две НЕ капије помоћу НАНД капија на НАНД улазима да би се добила логика ИЛИ.

НОР дизајн капија помоћу НАНД-а

Дизајнирање НОР капије помоћу НАНД капије може се извршити једноставним повезивањем друге НЕ капије кроз НАНД капију са о / п ИЛИ капије кроз НАНД.

ЕКСОР дизајн капија помоћу НАНД-а

Овај је мало зезнут. Два улаза делите са три капије. Излаз првог НАНД-а је други улаз за друга два. Коначно, други НАНД узима излазе ове две НАНД капије да би дао коначни излаз.

Основни логички капије помоћу НОР гејта

У наставку се говори о дизајнирању основних логичких капија помоћу НОР гејта.

НЕ Гате користећи НОР

Дизајн НОТ гате-а са НОР гате-ом је једноставан спајањем оба улаза као једног.

ИЛИ капија помоћу НОР

Дизајнирање ОР капије са НОР капијом је једноставно повезивањем на о / п НОР капије да би се преокренуло и добило ИЛИ логика.

И Гате користећи НОР

Дизајнирање АНД капије помоћу НОР капије може се извршити повезивањем две НОТ са НОР капијама на НОР улазима да би се добила логика АНД.

НАНД Гате користећи НОР

Дизајнирање НАНД капије помоћу НОР капије може се извршити једноставним повезивањем друге НЕ капије кроз НОР капију са излазом АНД капија са НОР.

ЕКС-НОР капија која користи НОР

Ова врста везе је мало тешка јер се два улаза могу делити са три логичка улаза. Први излаз НОР гејта је следећи улаз на преостала два гејта. Коначно, друга НОР капија користи два излаза НОР капија да би обезбедила последњи излаз.

Апликације

Тхе примене основних логичких капија је толико много, али углавном зависе од њихових табела истине, иначе облика операција. Основне логичке капије се често користе у струјним круговима попут браве са дугметом, система за заливање аутоматски, провалног аларма активираног светлом, сигурносног термостата и других врста електронских уређаја.

Главна предност основних логичких капија је што се они могу користити у различитим комбинационим круговима. Поред тога, не постоји ограничење броја логичких капија које се могу користити у једном електроничком уређају. Али, то може бити ограничено због наведеног физичког зазора у уређају. У дигиталним ИЦ-има (интегрисани кругови) открићемо колекцију јединице логичког гејта.

Коришћењем мешавина основних логичких капија често се изводе напредне операције. У теорији, нема ограничења броја капија које могу бити пресвучене током једног уређаја. Међутим, у апликацији постоји ограничење броја капија које могу бити спаковане у дато физичко подручје. Низови јединице логичке капије налазе се у дигиталним интегрисаним круговима (ИЦ). Као ИЦ технологија напредује, жељена физичка запремина за сваку појединачну капију се смањује, а дигитални уређаји еквивалентне или мање величине постају способни да делују са сложенијим операцијама са све већом брзином.

Инфографика логичких врата

Различите врсте дигиталних логичких капија

Овде се ради о прегледу онога што је основна логичка капија , типови попут АНД гате, ОР гате, НАНД гате, НОР гате, ЕКС-ОР гате и ЕКС-НОР гате. У овом су АНД, НОТ и ОР гате основна логичка врата. Користећи ове капије можемо створити било коју логичку капију њиховим комбиновањем. Тамо где се НАНД и НОР капије називају универзалним вратима. Ова врата имају одређено својство помоћу којег могу створити било који логички логички израз ако су дизајнирани на прави начин. Даље, за било каква питања у вези са овим чланком или електронски пројекти, молимо вас да дате своје коментаре коментаришући у одељку за коментаре испод.