Logiikkaportit ovat kaikkien digitaalisten piirien ja järjestelmien peruskomponentteja. Digitaalisessa elektroniikassa niitä on seitsemän päätyyppiä logiikkaportteja käytetään suorittamaan erilaisia ​​loogisia operaatioita. Logiikkaportti on pohjimmiltaan elektroninen piiri, joka on suunniteltu käyttämällä komponentteja, kuten diodeja, transistoreita, vastuksia, kondensaattoreita jne. ja pystyy suorittamaan loogisia operaatioita. Tässä artikkelissa tutkimme logiikkaporttien määritelmää, totuustaulukkoa ja muita niihin liittyviä käsitteitä. Aloitetaan siis logiikkaporttien perusesittelystä.

Sisällysluettelo

• Mikä on logiikkaportti?
• Logiikkaporttien tyypit
• JA portti
• TAI portti
• EI portti
• NOR portti
• NAND-portti
• XOR portti
• XNOR portti
• Logic Gatesin sovellukset

Mikä on logiikkaportti?

A logiikka portti on elektroninen piiri, joka on suunniteltu käyttämällä elektronisia komponentteja, kuten diodeja, transistoreita, vastuksia ja paljon muuta. Kuten nimestä voi päätellä, logiikkaportti on suunniteltu suorittamaan loogisia toimintoja digitaalisissa järjestelmissä, kuten tietokoneissa, viestintäjärjestelmissä jne.

Siksi voidaan sanoa, että digitaalisen piirin rakennuspalikoita ovat logiikkaportit, jotka suorittavat lukuisia loogisia operaatioita, joita mikä tahansa digitaalinen piiri vaatii. Logiikkaportti voi ottaa kaksi tai useampia tuloja, mutta tuottaa vain yhden lähdön. Logiikkaportin lähtö riippuu tulojen ja loogisen portin suorittaman loogisen toiminnan yhdistelmästä.

Logiikkaporttien käyttö Boolen algebra suorittaa loogisia prosesseja. Logiikkaportit löytyvät melkein jokaisesta digitaalisesta laitteesta, jota käytämme säännöllisesti. Logiikkaportteja käytetään puhelimiemme, kannettavien tietokoneiden, tablettien ja muistilaitteiden arkkitehtuurissa.

Logiikkaporttien tyypit

Logiikkaportti on digitaalinen portti, joka mahdollistaa tietojen käsittelyn. Logiikkaportit, käytä logiikkaa määrittääksesi, ohitetaanko signaali vai ei. Logiikkaportit sitä vastoin ohjaavat tiedonkulkua sääntöjoukon perusteella.

Logiikkaportit voidaan luokitella seuraaviin päätyyppeihin:

1. Logiikkaportit

On kolme peruslogiikkaporttia:

1. JA portti
2. TAI portti
3. EI portti

2. Universal Logic Gates

Digitaalisessa elektroniikassa seuraavia kahta logiikkaporttia pidetään universaaleina logiikkaportteina:

1. NOR portti
2. NAND-portti

3. Johdetut logiikkaportit

Seuraavat kaksi ovat johdettuja logiikkaportteja, joita käytetään digitaalisissa järjestelmissä:

1. XOR portti
2. XNOR portti

Tarkastellaan nyt jokaista näistä logiikkaporttityypeistä yksityiskohtaisesti yksitellen.

JA portti

Digitaalisessa elektroniikassa JA-portti on yksi peruslogiikkaporteista, joka suorittaa siihen syötettyjen tulojen loogisen kertomisen. Se tuottaa korkean tai logiikka 1 -lähdön vain, kun kaikki siihen syötetyt tulot ovat korkeita tai logiikka 1. Muussa tapauksessa JA-portin lähtö on matala tai logiikka 0.

AND-portin ominaisuudet:

Seuraavassa on kaksi JA-portin pääominaisuutta:

• JA-portti voi hyväksyä kaksi tai useampia kuin kaksi tuloarvoa kerrallaan.
• Kun kaikki tulot ovat logiikka 1, tämän portin lähtö on looginen 1.

JA-portin toimintaa kuvataan matemaattisella lausekkeella, jota kutsutaan JA-portin Boolen lausekkeeksi.

Kahden tulon AND-portille Boolen lauseke saadaan kaavalla,

Z = A.B

Missä A ja B ovat JA-portin tuloja, kun taas Z tarkoittaa JA-portin lähtöä.

Voimme laajentaa tätä lauseketta mihin tahansa määrään syötemuuttujia, kuten

Z=A.B.C.D…

AND Gaten totuustaulukko:

Kahden tulon JA portin totuustaulukko on annettu alla:

JA portin symboli:

Kahden tulon JA portin logiikkasymboli on esitetty seuraavassa kuvassa.

Kahden tulon JA portin symboli

TAI portti

Digitaalisessa elektroniikassa on eräänlainen peruslogiikkaportti, joka tuottaa matalan tai loogisen 0 -lähdön vain silloin, kun sen kaikki tulot ovat alhaisia ​​tai looginen 0. Kaikille muille tuloyhdistelmille TAI-portin lähtö on korkea tai looginen 1. Tämä logiikkaporttia kutsutaan OR-portiksi. TAI-portti voidaan suunnitella siten, että siinä on kaksi tai useampi tulo, mutta vain yksi lähtö. TAI-portin ensisijainen tehtävä on suorittaa looginen summatoiminto.

OR-portin ominaisuudet:

TAI-portilla on seuraavat kaksi ominaisuutta:

• Siinä voi olla kaksi tai useampia tulorivejä kerrallaan.
• Kun kaikki TAI-portin tulot ovat alhaisia ​​tai looginen 0, sen lähtö on matala tai looginen 0.

TAI-portin toiminta voidaan kuvata matemaattisesti matemaattisella lausekkeella, jota kutsutaan TAI-portin Boolen lausekkeeksi.

Boolen lauseke kahden tulon TAI-portille saadaan kaavalla,

Z = A + B

Boolen lauseke kolmen tulon TAI-portille on,

Z = A + B + C

Tässä A, B ja C ovat syötteitä ja Z on lähtömuuttujia. Voimme laajentaa tämän loogisen lausekkeen mihin tahansa määrään syötemuuttujia.

OR-portin totuustaulukko:

TAI-portin totuustaulukko kuvaa tulojen ja lähdön välistä suhdetta. Seuraava on kahden tulon TAI-portin totuustaulukko:

OR-portin symboli:

Kaksituloisen TAI-portin logiikkasymboli on esitetty seuraavassa kuvassa.

Kahden tulon TAI portin symboli

EI portti

Digitaalisessa elektroniikassa NOT-portti on toinen peruslogiikkaportti, jota käytetään suorittamaan tulosignaalin täydennys sovellettu siihen. Se vaatii vain yhden tulon ja yhden lähdön. NOT-portin lähtö on siihen syötetyn tulon komplementti. Siksi, jos käytämme matalaa tai loogista 0 -lähtöä NOT-porttiin, antaa korkean tai logiikka 1 -ulostulon ja päinvastoin. NOT-portti tunnetaan myös invertterinä, koska se suorittaa inversion.

NOT Gaten ominaisuudet:

• NOT-portin lähtö on komplementti tai käänteinen siihen syötetylle tulolle.
• NOT-portti ottaa vain yhden lähdön.

NOT-portin loogista toimintaa kuvataan sen boolen lausekkeella, joka on annettu alla.

Z= overline{A}

npm puhdista välimuisti

Tulomuuttujan A yläpuolella oleva palkki edustaa käänteistoimintoa.

OR-portin totuustaulukko:

Totuustaulukko kuvaa tulon ja lähdön välistä suhdetta. Seuraava on NOT-portin totuustaulukko:

EI portin symboli

EI-portin logiikkapiirin symboli on esitetty seuraavassa kuvassa. Tässä A on tulolinja ja Z on lähtölinja.

EI portin symboli

NOR portti

NOR-portti on eräänlainen universaali logiikkaportti, joka voi ottaa kaksi tai useampia tuloja, mutta yhden lähdön. Se on pohjimmiltaan yhdistelmä kahdesta peruslogiikkaportista eli OR-portista ja EI-portista. Näin ollen se voidaan ilmaista mm.

NOR-portti = TAI portti + EI-portti

Toisin sanoen NOR-portti on TAI-portti, jota seuraa EI-portti.

NOR-portin ominaisuudet:

Seuraavassa on kaksi tärkeää NOR-portin ominaisuutta:

• NOR-portissa voi olla kaksi tai useampia tuloja ja se antaa lähdön.
• NOR-portti antaa korkean tai logiikka 1 -lähdön vain, kun sen kaikki tulot ovat alhaisia ​​tai looginen 0.

Kuten peruslogiikkaportit, voimme kuvata NOR-portin toimintaa käyttämällä matemaattista yhtälöä, jota kutsutaan NOR-portin loogiseksi lausekkeeksi.

Kahden tulon NOR-portin boolen lauseke on annettu alla:

C=overline{A+B}

Voimme laajentaa tätä lauseketta mihin tahansa määrään syötemuuttujia.

Yllä olevissa boolen lausekkeissa muuttujia A ja B kutsutaan tulomuuttujiksi, kun taas muuttujaa C kutsutaan lähtömuuttujaksi.

NOR-portin totuustaulukko:

Seuraavassa on kaksituloisen NOR-portin totuustaulukko, joka näyttää sen tulojen ja lähdön välisen suhteen:

NOR-portin symboli

NAND-portti

Digitaalisessa elektroniikassa NAND-portti on toisen tyyppinen yleinen logiikkaportti, jota käytetään loogisten toimintojen suorittamiseen. NAND-portti suorittaa JA-portin käänteisen toiminnan. Kuten NOR-portissa, myös NAND-portissa voi olla kaksi tai useampi tulolinja, mutta vain yksi lähtölinja.

NAND-portti esitetään myös kahden peruslogiikkaportin yhdistelmänä, nimittäin AND-portin ja EI-portin. Siksi se voidaan ilmaista näin

NAND-portti = AND-portti + EI-portti

NAND Gaten ominaisuudet:

Seuraavat ovat kaksi NAND-portin tärkeintä ominaisuutta:

• NAND-portti voi ottaa kaksi tai useampia tuloja kerrallaan ja tuottaa yhden lähdön käytettyjen tulojen yhdistelmän perusteella.
• NAND-portti tuottaa matalan tai loogisen 0 -lähdön vain, kun sen kaikki tulot ovat korkeita tai logiikka 1.

Voimme kuvata NAND-portin lauseketta matemaattisen yhtälön kautta, jota kutsutaan sen boolen lausekkeeksi. Tässä on kahden tulon NAND-portin boolen lauseke.

C=overline{AB}

Tässä lausekkeessa A ja B ovat syötemuuttujia ja C on lähtömuuttuja. Voimme laajentaa tämän suhteen mihin tahansa määrään syöttömuuttujia, kuten kolme, neljä tai useampia.

NAND Gaten totuustaulukko:

Totuustaulukko on taulukko tuloista ja lähdöistä, joka kuvaa NAND-portin toimintaa ja näyttää niiden välisen loogisen suhteen:

NAND-portin symboli:

NAND-portin logiikkasymboli on esitetty JA-porttina, jonka lähtöpäässä on kupla, kuten seuraavassa kuvassa on esitetty. Se on kaksituloisen NAND-portin symboli.

NAND-portin symboli

XOR portti

Digitaalisessa elektroniikassa on erityisesti suunniteltu logiikkaportti nimeltä XOR-portti, jota käytetään digitaalisissa piireissä suorittamaan summa moduuli . Siihen viitataan myös nimellä Ainutlaatuinen TAI-portti tai Ex-OR-portti . XOR-portti voi ottaa vain kaksi tuloa kerrallaan ja antaa lähdön. XOR-portin lähtö on korkea tai logiikka 1 vain silloin, kun sen kaksi tuloa ovat erilaisia.

XOR-portin ominaisuudet:

Seuraavat kaksi ovat XOR-portin pääominaisuuksia:

• Se voi hyväksyä vain kaksi tuloa kerrallaan. Ei ole mitään muuta kuin kolmen tai useamman tulon XOR-portti.
• XOR-portin lähtö on looginen 1 tai korkea, kun sen tulot ovat erilaisia.

XOR-portin toimintaa voidaan kuvata matemaattisen yhtälön kautta, jota kutsutaan sen boolen lausekkeeksi. Seuraava on XOR-portin lähdön looginen lauseke.

Z=A oplus B

Tässä Z on lähtömuuttuja ja A ja B ovat tulomuuttujia.

Tämä lauseke voidaan kirjoittaa myös seuraavasti:

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

XOR-portin totuustaulukko:

Totuustaulukko on taulukko tuloista ja lähdöistä, jotka kuvaavat niiden välistä suhdetta ja XOR-portin toimintaa eri tuloyhdistelmillä. XOR-portin totuustaulukko on annettu alla:

XOR-portin symboli:

XOR-portin logiikkasymboli on esitetty seuraavassa kuvassa.

XOR-portin symboli

XNOR portti

XNOR-portti on toisen tyyppinen erityiskäyttöinen logiikkaportti, jota käytetään toteuttamiseen yksinomainen toiminta digitaalisissa piireissä . Sitä käytetään Exclusive NOR -toiminnon toteuttamiseen digitaalisissa piireissä. Sitä kutsutaan myös Ex-NOR- tai Exclusive NOR-portiksi. Se on kahden logiikkaportin yhdistelmä, nimittäin XOR-portti ja EI-portti. Näin ollen se voidaan ilmaista mm.

XNOR-portti = XOR-portti + EI-portti

XNOR-portin lähtö on korkea tai logiikka 1, kun sen molemmat tulot ovat samanlaisia. Muussa tapauksessa lähtö on matala tai logiikka 0. Tästä syystä XNOR-porttia käytetään samankaltaisuusilmaisinpiirinä.

XNOR Gaten ominaisuudet:

Seuraavassa on kaksi XNOR-portin tärkeintä ominaisuutta:

• XNOR-portti ottaa vain kaksi sisääntuloa ja tuottaa yhden lähdön.
• XNOR-portin lähtö on korkea tai logiikka 1 vain, kun siinä on samanlaiset tulot.

XNOR-portin toimintaa voidaan kuvata matemaattisen yhtälön kautta, jota kutsutaan XNOR-portin boolen lausekkeeksi. Tässä on XNOR-portin looginen lauseke.

Y=A odot B

Voimme kirjoittaa tämän lausekkeen myös seuraavasti:

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

Tässä A ja B ovat tuloja ja Y on lähtö.

XNOR-portin totuustaulukko:

XNOR-portin totuustaulukko on annettu alla. Tämä totuustaulukko kuvaa XNOR-portin tulojen ja lähdön välistä suhdetta.

XNOR-portin symboli:

XNOR-portin logiikkasymboli on esitetty seuraavassa kuvassa. Tässä A ja B ovat tuloja ja Y on lähtö.

XNOR-portin symboli

Logic Gatesin sovellukset

Logiikkaportit ovat kaikkien digitaalisten piirien ja laitteiden, kuten tietokoneiden, perustavanlaatuisia rakennuspalikoita. Tässä on joitain keskeisiä digitaalisia laitteita, joissa logiikkaportteja käytetään niiden piirien suunnittelussa:

• Tietokoneet
• Mikroprosessorit
• Mikro-ohjaimet
• Digitaaliset ja älykellot
• Älypuhelimet jne.

Perustuu Logic Gatesiin – UKK

Mitä ovat logiikkaportit?

Logiikkaportit ovat digitaalisia piirejä, jotka suorittavat loogisia toimintoja niille annetulla sisääntulolla ja tuottavat asianmukaisen lähdön.

Mitä ovat universaalit portit?

Tietyn loogisen prosessin toteuttamiseksi luodaan universaalit portit yhdistämällä kaksi tai useampi perusportti. Yleisimmät portit ovat NAND- ja NOR-portit.

Mikä on NOT-portin lähtö, kun syöte 0 on käytössä?

Koska NOT gate on invertteri. Tämän seurauksena, jos tulona käytetään arvoa 0, lähtö on 1.

Mikä logiikkaportti tunnetaan invertterinä?

Inverttori tunnetaan myös nimellä NOT-portti. Saatu tulos on tulon käänteisarvo.

Mikä on TAI-portin Boolen lauseke?

Jos A ja B ovat tulo, niin TAI-portin lähtö voidaan antaa muodossa Y=A+B.

Mikä on XNOR-portin Boolen lauseke?

Jos A ja B ovat tulo, niin XNOR-portin lähtö voidaan antaa muodossa Y=A.B+A’B’.