Loginiai vartai yra pagrindiniai visų skaitmeninių grandinių ir sistemų komponentai. Skaitmeninėje elektronikoje yra septyni pagrindiniai loginių vartų tipai naudojamas įvairioms loginėms operacijoms atlikti. Loginiai vartai iš esmės yra elektroninė grandinė, sukurta naudojant tokius komponentus kaip diodai, tranzistoriai, rezistoriai, kondensatoriai ir t.t., ir galintis atlikti logines operacijas. Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime loginių vartų apibrėžimą, tiesos lentelę ir kitas susijusias sąvokas. Taigi, pradėkime nuo pagrindinio loginių vartų įvedimo.

Turinys

• Kas yra logikos vartai?
• Loginių vartų tipai
• IR vartai
• ARBA Vartai
• NE vartai
• NOR vartai
• NAND vartai
• XOR vartai
• XNOR vartai
• Loginių vartų taikymai

Kas yra logikos vartai?

A logikos vartai yra elektroninė grandinė, sukurta naudojant elektroninius komponentus, tokius kaip diodai, tranzistoriai, rezistoriai ir kt. Kaip rodo pavadinimas, loginiai vartai yra skirti atlikti logines operacijas skaitmeninėse sistemose, tokiose kaip kompiuteriai, ryšių sistemos ir kt.

Todėl galime sakyti, kad skaitmeninės grandinės blokai yra loginiai vartai, kurie atlieka daugybę loginių operacijų, kurių reikalauja bet kuri skaitmeninė grandinė. Loginiai vartai gali turėti du ar daugiau įėjimų, bet sukurti tik vieną išvestį. Loginių vartų išvestis priklauso nuo įėjimų derinio ir loginės operacijos, kurią atlieka loginiai vartai.

Loginių vartų naudojimas Būlio algebra loginiams procesams vykdyti. Loginiai vartai randami beveik kiekvienoje skaitmeninėje programėlėje, kurią nuolat naudojame. Loginiai vartai naudojami mūsų telefonų, nešiojamųjų kompiuterių, planšetinių kompiuterių ir atminties įrenginių architektūroje.

Loginių vartų tipai

Loginiai vartai yra skaitmeniniai vartai, leidžiantys manipuliuoti duomenimis. Loginiai vartai, naudokite logiką, kad nustatytumėte, ar perduoti signalą, ar ne. Kita vertus, loginiai vartai reguliuoja informacijos srautą, pagrįstą taisyklių rinkiniu.

Loginius vartus galima suskirstyti į šiuos pagrindinius tipus:

1. Pagrindiniai loginiai vartai

Yra trys pagrindiniai loginiai vartai:

1. IR vartai
2. ARBA Vartai
3. NE vartai

2. Universalūs logikos vartai

Skaitmeninėje elektronikoje šie du loginiai vartai laikomi universaliais loginiais vartais:

1. NOR vartai
2. NAND vartai

3. Išvestiniai loginiai vartai

Šie du yra išvestiniai loginiai vartai, naudojami skaitmeninėse sistemose:

1. XOR vartai
2. XNOR vartai

Dabar išsamiai aptarkime kiekvieną iš šių loginių vartų tipų po vieną.

IR vartai

Skaitmeninėje elektronikoje AND vartai yra vienas iš pagrindinių loginių vartų, kurie atlieka loginį jam taikomų įėjimų dauginimą. Jis generuoja aukštą arba loginį 1 išėjimą tik tada, kai visi jam taikomi įėjimai yra aukšti arba loginiai 1. Priešingu atveju AND vartų išvestis yra žema arba loginė 0.

AND vartų savybės:

Toliau pateikiamos dvi pagrindinės AND vartų savybės:

• AND vartai vienu metu gali priimti dvi ar daugiau nei dvi įvesties vertes.
• Kai visi įėjimai yra loginiai 1, šių vartų išėjimas yra loginis 1.

IR vartų veikimas apibūdinamas matematine išraiška, kuri vadinama AND vartų Būlio išraiška.

Dviejų įėjimų IR vartams Būlio išraiška pateikiama taip,

Z = A.B

Kur A ir B yra IR vartų įėjimai, o Z žymi AND vartų išvestį.

Šią išraišką galime išplėsti į bet kokį įvesties kintamųjų skaičių, pvz.,

Z=A.B.C.D…

IR vartų tiesos lentelė:

Dviejų įėjimų IR vartų tiesos lentelė pateikta žemiau:

IR vartų simbolis:

Dviejų įėjimų IR vartų loginis simbolis parodytas toliau pateiktame paveikslėlyje.

Dviejų įėjimų IR vartų simbolis

ARBA Vartai

Skaitmeninėje elektronikoje yra bazinių loginių vartų tipas, kuris sukuria žemą arba loginį 0 išėjimą tik tada, kai visi jo įėjimai yra žemi arba loginiai 0. Visiems kitiems įvesties deriniams ARBA vartų išėjimas yra aukštas arba loginis 1. loginiai vartai vadinami ARBA vartais. ARBA vartai gali būti suprojektuoti taip, kad turėtų du ar daugiau įėjimų, bet tik vieną išėjimą. Pagrindinė ARBA vartų funkcija yra atlikti loginės sumos operaciją.

OR vartų savybės:

ARBA vartai turi šias dvi savybes:

• Vienu metu gali būti dvi ar daugiau įvesties eilučių.
• Kai visi ARBA vartų įėjimai yra žemi arba loginis 0, jo išvestis yra žema arba loginė 0.

ARBA vartų veikimas gali būti matematiškai aprašytas naudojant matematinę išraišką, vadinamą ARBA vartų Būlio išraiška.

Būlio išraiška dviejų įėjimų ARBA vartams pateikiama taip,

Z = A + B

Būlio išraiška trijų įėjimų ARBA vartams yra

Z = A + B + C

Čia A, B ir C yra įvestis, o Z yra išvesties kintamieji. Šią loginę išraišką galime išplėsti į bet kokį įvesties kintamųjų skaičių.

OR vartų tiesos lentelė:

ARBA vartų tiesos lentelė apibūdina ryšį tarp įvesties ir išvesties. Toliau pateikiama dviejų įėjimų ARBA vartų tiesos lentelė:

OR vartų simbolis:

Dviejų įėjimų ARBA vartų loginis simbolis parodytas kitame paveikslėlyje.

Dviejų įėjimų ARBA vartų simbolis

NE vartai

Skaitmeninėje elektronikoje NOT vartai yra kiti pagrindiniai loginiai vartai, naudojami atlikti įvesties signalo komplimentas jai taikomas. Tam reikia tik vienos įvesties ir vienos išvesties. NOT vartų išvestis yra jam pritaikytos įvesties papildymas. Todėl, jei NE vartams pritaikome žemą arba loginį 0 išvestį, gaunamas aukštas arba loginis 1 išėjimas ir atvirkščiai. NOT vartai taip pat žinomi kaip inverteris, nes atlieka inversijos operaciją.

NOT Gate savybės:

• NOT vartų išvestis yra jam pritaikytos įvesties papildinys arba atvirkštinis.
• NOT vartai ima tik vieną išvestį.

Loginis NOT vartų veikimas apibūdinamas jo logine išraiška, kuri pateikta žemiau.

Z= overline{A}

Juosta virš įvesties kintamojo A rodo inversijos operaciją.

OR vartų tiesos lentelė:

Tiesos lentelė apibūdina ryšį tarp įvesties ir išvesties. Toliau pateikiama NE vartų tiesos lentelė:

NE vartų simbolis

NE vartų loginės grandinės simbolis parodytas toliau pateiktame paveikslėlyje. Čia A yra įvesties linija, o Z yra išvesties linija.

NE vartų simbolis

NOR vartai

NOR vartai yra universalių loginių vartų tipas, galintis priimti du ar daugiau įėjimų, bet vieną išvestį. Iš esmės tai yra dviejų pagrindinių loginių vartų, ty OR vartų ir NE vartų, derinys. Taigi jis gali būti išreikštas kaip

NEI vartai = ARBA vartai + NE vartai

Kitaip tariant, NOR vartai yra ARBA vartai, po kurių seka NOT vartai.

NOR Gate savybės:

Toliau pateikiamos dvi svarbios NOR vartų savybės:

• NOR vartai gali turėti du ar daugiau įėjimų ir duoti išėjimą.
• NORS vartai suteikia aukštą arba loginį 1 išėjimą tik tada, kai visi jo įėjimai yra žemi arba loginiai 0.

Panašiai kaip ir pagrindiniai loginiai vartai, NOR vartų veikimą galime apibūdinti naudodami matematinę lygtį, vadinamą NOR vartų logine išraiška.

Žemiau pateikta dviejų įėjimų NOR vartų loginė išraiška:

C=overline{A+B}

Šią išraišką galime išplėsti į bet kokį įvesties kintamųjų skaičių.

Aukščiau pateiktose loginėse išraiškose kintamieji A ir B vadinami įvesties kintamaisiais, o kintamasis C vadinamas išvesties kintamuoju.

NOR Gate tiesos lentelė:

Toliau pateikiama dviejų įėjimų NOR vartų tiesos lentelė, rodanti ryšį tarp jo įvesties ir išvesties:

NOR vartų simbolis

NAND vartai

Skaitmeninėje elektronikoje NAND vartai yra dar vienas universalių loginių vartų tipas, naudojamas loginėms operacijoms atlikti. NAND vartai atlieka atvirkštinę IR vartų operaciją. Panašiai kaip NOR gate, NAND vartai taip pat gali turėti dvi ar daugiau įvesties linijų, bet tik vieną išvesties liniją.

NAND vartai taip pat vaizduojami kaip dviejų pagrindinių loginių vartų, būtent AND vartų ir NE vartų, derinys. Vadinasi, tai galima išreikšti kaip

NAND vartai = IR vartai + NE vartai

„NAND Gate“ savybės:

Toliau pateikiamos dvi pagrindinės NAND vartų savybės:

• NAND vartai vienu metu gali priimti du ar daugiau įėjimų ir generuoti vieną išvestį pagal taikomų įėjimų derinį.
• NAND vartai sukuria žemą arba loginio 0 išvestį tik tada, kai visi jo įėjimai yra aukšti arba loginiai 1.

NAND vartų išraišką galime apibūdinti per matematinę lygtį, vadinamą jos logine išraiška. Čia yra dviejų įėjimų NAND vartų loginė išraiška.

C=overline{AB}

Šioje išraiškoje A ir B yra įvesties kintamieji, o C yra išvesties kintamieji. Šį ryšį galime išplėsti į bet kokį įvesties kintamųjų skaičių, pvz., tris, keturis ar daugiau.

„NAND Gate“ tiesos lentelė:

Tiesos lentelė yra įvesties ir išvesties lentelė, kuri apibūdina NAND vartų veikimą ir rodo loginį ryšį tarp jų:

NAND vartų simbolis:

Loginis NAND vartų simbolis vaizduojamas kaip IR vartai su burbulu išvesties gale, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje. Tai dviejų įėjimų NAND vartų simbolis.

NAND vartų simbolis

XOR vartai

Skaitmeninėje elektronikoje yra specialiai sukurti loginiai vartai, pavadinti XOR vartai, kurie naudojami skaitmeninėse grandinėse atlikti sumos modulis . Jis taip pat vadinamas Išskirtiniai OR vartai arba Ex-OR vartai . XOR vartai vienu metu gali priimti tik du įėjimus ir duoti išvestį. XOR vartų išėjimas yra aukštas arba loginis 1 tik tada, kai jo du įėjimai yra nepanašūs.

XOR vartų savybės:

Šios dvi pagrindinės XOR vartų savybės:

• Jis vienu metu gali priimti tik dvi įvestis. Nėra nieko panašaus į trijų ar daugiau įėjimų XOR vartus.
• XOR vartų išėjimas yra loginis 1 arba aukštas, kai jo įėjimai yra skirtingi.

XOR vartų veikimą galima apibūdinti naudojant matematinę lygtį, vadinamą jos logine išraiška. Toliau pateikiama XOR vartų išvesties loginė išraiška.

Z=A oplus B

Čia Z yra išvesties kintamasis, o A ir B yra įvesties kintamieji.

Ši išraiška taip pat gali būti parašyta taip:

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

XOR vartų tiesos lentelė:

Tiesos lentelė yra įvesties ir išvesties lentelė, kuri apibūdina ryšį tarp jų ir XOR vartų veikimą skirtingoms įvesties kombinacijoms. XOR vartų tiesos lentelė pateikta žemiau:

XOR vartų simbolis:

Loginis XOR vartų simbolis parodytas sekančiame paveikslėlyje.

XOR vartų simbolis

XNOR vartai

XNOR vartai yra dar vienas specialios paskirties loginių vartų tipas, naudojamas įgyvendinti išskirtinis veikimas skaitmeninėse grandinėse . Jis naudojamas išskirtinei NOR operacijai įgyvendinti skaitmeninėse grandinėse. Jis taip pat vadinamas Ex-NOR arba išskirtiniais NOR vartais. Tai yra dviejų loginių vartų, būtent XOR vartų ir NE vartų, derinys. Taigi jis gali būti išreikštas kaip

XNOR vartai = XOR vartai + NE vartai

XNOR vartų išėjimas yra aukštas arba loginis 1, kai abu jo įėjimai yra panašūs. Kitu atveju išėjimas yra žemas arba loginis 0. Vadinasi, XNOR vartai naudojami kaip panašumo detektoriaus grandinė.

XNOR vartų savybės:

Toliau pateikiamos dvi pagrindinės XNOR vartų savybės:

• XNOR vartai paima tik du įėjimus ir sukuria vieną išėjimą.
• XNOR vartų išėjimas yra aukštas arba loginis 1 tik tada, kai jis turi panašius įėjimus.

XNOR vartų veikimą galima apibūdinti matematine lygtimi, vadinama XNOR vartų logine išraiška. Čia yra XNOR vartų loginė išraiška.

Y=A odot B

Šią išraišką taip pat galime parašyti taip:

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

Čia A ir B yra įėjimai, o Y yra išvestis.

„XNOR Gate“ tiesos lentelė:

Žemiau pateikta XNOR vartų tiesos lentelė. Šioje tiesos lentelėje aprašomas ryšys tarp XNOR vartų įvesties ir išvesties.

XNOR vartų simbolis:

Loginis XNOR vartų simbolis parodytas kitame paveikslėlyje. Čia A ir B yra įėjimai, o Y yra išvestis.

XNOR vartų simbolis

Loginių vartų taikymai

Loginiai vartai yra pagrindiniai visų skaitmeninių grandinių ir įrenginių, pvz., kompiuterių, elementai. Štai keletas pagrindinių skaitmeninių įrenginių, kuriuose loginiai vartai naudojami jų grandinėms kurti:

• Kompiuteriai
• Mikroprocesoriai
• Mikrovaldikliai
• Skaitmeniniai ir išmanieji laikrodžiai
• Išmanieji telefonai ir kt.

Remiantis „Logic Gates“ – DUK

Kas yra loginiai vartai?

Loginiai vartai yra skaitmeninės grandinės, kurios atlieka logines operacijas su jiems suteikta įvestimi ir sukuria atitinkamą išvestį.

Kas yra universalūs vartai?

Norint atlikti konkretų loginį procesą, universalūs vartai sukuriami sujungiant du ar daugiau pagrindinių vartų. Universalūs vartai yra NAND ir NOR vartai.

Kokia yra NOT vartų išvestis, kai taikomas įėjimas 0?

Nes NOT gate yra inverteris. Dėl to, jei kaip įvestis naudojamas 0, išvestis bus 1.

Kurie loginiai vartai yra žinomi kaip invertorius?

Invertorius taip pat žinomas kaip NOT vartai. Gauta išvestis yra atvirkštinė įvesties vertė.

Kokia yra OR vartų Būlio išraiška?

Jei A ir B yra įvestis, tada ARBA vartų išvestis gali būti pateikta kaip Y=A+B.

Kokia yra XNOR vartų Būlio išraiška?

Jei A ir B yra įvestis, tada XNOR vartų išvestis gali būti pateikta kaip Y=A.B+A’B’.