Τύποι βασικών λογικών πυλών

Οι λογικές πύλες είναι τα κύρια δομικά στοιχεία κάθε ψηφιακού κυκλώματος. Παρέχονται με μία ή περισσότερες από μία εισόδους βάσει των οποίων παρέχουν μια έξοδο. Όταν ικανοποιούνται οι λογικές απαιτήσεις της εισόδου, παρέχουν εξόδους σε 1 και 0. Υπάρχουν πολλές λογικές πύλες. καθένα από αυτά έχει ξεχωριστές λειτουργίες και σύμβολα. Οι τύποι λογικών πυλών είναι AND gate, OR gate, NOT gate, XOR gate, NAND gate, NOR gate και XNOR gate. Μεταξύ αυτών, οι πύλες AND, OR και NOT είναι γνωστές ως βασικές λογικές πύλες. Οι υπόλοιπες πύλες είναι ένας συνδυασμός αυτών των πυλών.

Δυαδικό και δεκαδικό σύστημα αριθμών

Πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε την ιστορία των δυαδικών και δεκαδικών αριθμών εάν θέλουμε να μάθουμε για τους πίνακες αλήθειας των λογικών πυλών. Οι δεκαδικοί αριθμοί περιέχουν ψηφία από το 0 έως το 9 και έχουν σύστημα βάσης το 10. Από την άλλη πλευρά, το δυαδικό σύστημα αριθμών έχει μόνο 1 και 0 και έχει σύστημα βάσης 2. Οι υπολογιστές και οι λογικές πύλες χρησιμοποιούν δυαδικά συστήματα ως είσοδο και έξοδο. Ο αριθμός 1 υποδηλώνει το υψηλό σήμα ή την υψηλή τάση και το 0 αντιπροσωπεύει το χαμηλό σήμα ή τη χαμηλή τάση. Επομένως, οι λογικές πύλες χρησιμοποιούν δυαδικά σήματα για την εκτέλεση λογικών αποφάσεων.

Παραδείγματα Basic Logic Gates

Οι τρεις βασικές λογικές πύλες είναι:

1.AND Gate

Μια πύλη AND παίρνει δύο εισόδους και δίνει μόνο μία έξοδο. Εκτελεί τη συνάρτηση πολλαπλασιασμού στις εισόδους. Εάν παρέχεται με δύο εισόδους, δηλαδή 1 και 0, τότε η έξοδος θα είναι 1 μόνο όταν και οι δύο είσοδοι είναι 1. Διαφορετικά, η έξοδος θα είναι 0. Εάν τα Α και Β είναι οι είσοδοι και το Ο είναι η έξοδος, η έκφραση για την πύλη AND είναι:

O =A.B

Ο πίνακας αλήθειας για το AND Gate δίνεται παρακάτω:

A                  B                  O

0                  0                  0

0                  1                  0

1                  0                  0

1                  1                  1

2.Ή Πύλη

Η πύλη OR είναι μια σημαντική πύλη που εκτελεί τη λειτουργία προσθήκης στις εισόδους που της παρέχονται. Μπορεί να πάρει δύο ή περισσότερες εισόδους και δίνει μόνο μία έξοδο. Η έξοδος θα είναι 0 μόνο εάν και οι δύο είσοδοι είναι 0. Διαφορετικά, η έξοδος θα είναι 1. Εάν τα Α και Β είναι οι είσοδοι που παρέχονται και το Ο είναι η έξοδος, η έκφραση για την πύλη OR είναι:

O =A + B

Ο πίνακας αλήθειας για την πύλη OR είναι:

A                  B                  O

                     0                  0                  0

0                  1                  1

1                  0                  1

1                  1                  1

3.NOT Gate

Μεταξύ όλων των λογικών πυλών, η πύλη NOT λέγεται ότι είναι η πιο απλή. Παίρνει μόνο μία είσοδο και, ως εκ τούτου, δίνει μία έξοδο. Η λειτουργία που εκτελεί είναι η συνάρτηση αντιστροφής. Όταν δίνεται μια είσοδος στην πύλη NOT, δίνει την έξοδο ως το αντίστροφο της εισόδου. Εάν το A είναι η είσοδος που παρέχεται και το O είναι η έξοδος, η έκφραση για την πύλη NOT θα είναι:

O =A’

Ο πίνακας αλήθειας για το NOT gate είναι:

A                  O

0                  1

1                  0

Χρήσεις της πύλης Basic Logic

Ο πλήρης αθροιστής είναι ένα παράδειγμα για το πώς χρησιμοποιούνται οι λογικές πύλες. Χρειάζονται τρεις είσοδοι για να δοθούν δύο έξοδοι. Πραγματοποιεί πρόσθεση στα παρεχόμενα δεδομένα. Αν το συγκρίνουμε με αναλογικά κυκλώματα, μπορούμε να πούμε ότι είναι πολύ γρήγορο και η διαδικασία ολοκληρώνεται μέσα σε δευτερόλεπτα. Ο αθροιστής BCD και ο αθροιστής μισού είναι άλλοι τύποι εφαρμογών αθροιστών που χρησιμοποιούν τα ψηφιακά κανάλια. Οι λογικές πύλες συνδυάζονται μεταξύ τους με διάφορους τρόπους και μοτίβα και αυτοί οι συνδυασμοί χρησιμοποιούνται περαιτέρω για την κατασκευή προηγμένων gadget.

Οι βασικές λογικές πύλες χρησιμοποιούνται συχνά σε κυκλώματα όπως συναγερμοί διαρρήξεων, κλειδαριές με κουμπιά, φώτα δρόμου και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές. Οι λογικές πύλες συχνά αναμιγνύονται με άλλες λογικές πύλες για την εκτέλεση προηγμένων λειτουργιών. Δεν υπάρχει όριο στον αριθμό αυτών των πυλών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μια συσκευή. Ωστόσο, είναι περιορισμένος λόγω του φυσικού χώρου μέσα στη συσκευή.

Συμπέρασμα

Οι λογικές πύλες είναι τα κύρια δομικά στοιχεία ενός ψηφιακού κυκλώματος. Εκτελούν λογικές πράξεις χρησιμοποιώντας τις εισόδους που τους δίνονται και δίνοντας εξόδους με βάση ορισμένους κανόνες. Διαφορετικοί τύποι λογικών πυλών χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση διαφορετικών πράξεων, όπως η πύλη AND για την εκτέλεση πολλαπλασιασμού, η OR χρησιμοποιείται για την εκτέλεση πρόσθεσης και ΟΧΙ απλώς αντιστρέφει την είσοδο που της δίνεται. Αυτές οι λογικές πύλες χρησιμοποιούνται σε κάθε ψηφιακή συσκευή που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή είτε πρόκειται για υπολογιστή, τηλέφωνο, συναγερμό κ.λπ. Αυτές οι απλές λογικές πύλες χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς συνδυασμούς για την εκτέλεση πιο περίπλοκων λειτουργιών.